JPH1165340A - Fixing roller and method of manufacturing the same - Google Patents
Fixing roller and method of manufacturing the sameInfo
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- JPH1165340A JPH1165340A JP22904497A JP22904497A JPH1165340A JP H1165340 A JPH1165340 A JP H1165340A JP 22904497 A JP22904497 A JP 22904497A JP 22904497 A JP22904497 A JP 22904497A JP H1165340 A JPH1165340 A JP H1165340A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非晶相から結晶相への相転移の際に熱エネル
ギーを発生する相転移発熱材料の粒子を結着剤に分散さ
せた相転移発熱層を有する定着ローラおいて、結晶化発
熱温度領域を広げることができ、これにより加熱促進効
果が優れた定着ローラと良好な相転移発熱層を有する定
着ローラの製造方法を提供する。
【解決手段】 この発明は、非晶相から結晶相への相転
移の際に熱エネルギーを発生する相転移発熱材料の粒子
3を結着剤4に分散させた相転移発熱層5を有する定着
ローラである。この粒子3は、結着剤溶液中で還元する
ことにより形成された凝集塊である。
(57) [Summary] [PROBLEMS] A fixing roller and a fixing roller having a phase-change heating layer in which particles of a phase-change heating material that generates thermal energy during a phase transition from an amorphous phase to a crystalline phase are dispersed in a binder. In addition, the present invention provides a fixing roller having an excellent heating promoting effect and a method for manufacturing a fixing roller having a good phase-change heat generating layer. SOLUTION: The present invention provides a fixing device having a phase change heat generating layer 5 in which particles 3 of a phase change heat generating material that generates heat energy at the time of a phase transition from an amorphous phase to a crystalline phase are dispersed in a binder 4. Roller. The particles 3 are aggregates formed by reduction in a binder solution.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリンタ
ー、ファクシミリ等の定着装置に使用される定着ローラ
及びその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fixing roller used in a fixing device such as a copying machine, a printer, a facsimile, and the like, and a method of manufacturing the fixing roller.
【0002】[0002]
【従来の技術】一般に、電子写真式の複写機、プリンタ
ー、ファクシミリなどでは、現像された画像の定着に、
定着ローラと加圧ローラとからなる定着装置を用いてい
る。この定着装置では、トナーが転写されて現像された
印刷用紙が定着ローラと加圧ローラとの間のローラ間に
挿通されるものである。これにより、画像を形成するト
ナーが加熱熔融(軟化)されて印刷用紙上に融着して定
着される。2. Description of the Related Art Generally, in an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, etc., fixing of a developed image
A fixing device including a fixing roller and a pressure roller is used. In this fixing device, printing paper on which toner has been transferred and developed is inserted between rollers between the fixing roller and the pressure roller. As a result, the toner that forms the image is heated and melted (softened), and is fused and fixed on the printing paper.
【0003】この種の定着ローラとして、本件出願人
は、中空筒状の芯金の外周に、非晶相と結晶相との間で
相転移が可能な相転移発熱材料により相転移発熱層を設
け、その相転移発熱層を保護層で被覆する構成の定着ロ
ーラを提案した(例えば、特開平7−140823号公
報を参照)。この定着ローラによれば、主熱源からの加
熱による昇温を利用して定着ローラの外周面の温度が定
着に要求される温度(所定温度)に達するまでの間に、
相転移発熱層において非晶相から結晶相への相転移によ
る熱エネルギー(結晶化エネルギー)を発生させてい
る。これにより、定着ローラ外周面の温度上昇が主熱源
のみの温度上昇よりも促進される。この定着ローラを用
いれば、ウオーミングアップ時間の短縮が図られ、また
省電力化が図られるので期待される。As a fixing roller of this kind, the applicant of the present application has provided a phase-change heating layer around the outer periphery of a hollow cylindrical core with a phase-change heating material capable of phase transition between an amorphous phase and a crystalline phase. There has been proposed a fixing roller having a configuration in which the phase change heat generating layer is covered with a protective layer (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-140823). According to this fixing roller, the temperature of the outer peripheral surface of the fixing roller reaches a temperature (predetermined temperature) required for fixing by using a temperature rise by heating from the main heat source.
In the phase transition heating layer, heat energy (crystallization energy) is generated by a phase transition from an amorphous phase to a crystalline phase. Thereby, the temperature rise of the outer peripheral surface of the fixing roller is promoted more than the temperature rise of only the main heat source. The use of this fixing roller is expected to reduce the warm-up time and save power.
【0004】このような観点から、出願人は、トナーの
定着という機能を満たし、省エネルギーを行うには、ト
ナーの軟化温度より高めでなるべく低い融点を有する材
料がよいことを提案し、これを満足する材料としてSe
を主成分としたカルコゲンやカルコゲナイド合金、PE
TやPBT等の有機高分子、ビスフェノールAの誘導体
などの低分子有機物が実用的であることも明らかにして
きた。From such a viewpoint, the applicant has proposed that a material having a temperature higher than the softening temperature of the toner and having a melting point as low as possible is preferable in order to satisfy the function of fixing the toner and save energy. Material as Se
And chalcogenide alloys, PE
It has also been shown that organic polymers such as T and PBT, and low molecular weight organic substances such as bisphenol A derivatives are practical.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな定着装置を繰り返し使用するには、相転移発熱材料
は非晶相から結晶相へ、結晶相から非晶相へと順次、融
解・結晶化を繰り返すことになる。ところが、融点以上
になると、ローラ芯金上に薄層で形成された相転移発熱
材料は、表面エネルギーにより凝集してしまい、ローラ
表面形状に凹凸が生じて、ローラとして使用するには不
適切となる場合がある。それ故、これらの相転移発熱材
料は、融解により互いに凝集しないように結着剤により
被覆分散させて相転移発熱材料を相互に孤立させておく
ことが望ましい。また、このように構成された相転移発
熱層は、熱伝導性がよいことが望ましい。However, in order to repeatedly use such a fixing device, the phase-change exothermic material must be melted and crystallized in order from an amorphous phase to a crystalline phase and from a crystalline phase to an amorphous phase. Will be repeated. However, when the melting point is exceeded, the phase-change heat-generating material formed in a thin layer on the roller core is agglomerated due to surface energy, causing irregularities in the roller surface shape, which is unsuitable for use as a roller. May be. Therefore, it is desirable that these phase-change exothermic materials be coated and dispersed with a binder so that the phase-change exothermic materials are not mutually aggregated by melting, so that the phase-change exothermic materials are isolated from each other. Further, it is desirable that the phase change heat generating layer having such a configuration has good thermal conductivity.
【0006】そこで出願人は、発熱材料の結晶相の熱伝
導率よりも高い良伝導材料を相転移発熱材料に混合した
り、結着剤の中に分散させて熱伝導率を大きくすること
を提案している(例えば、特開平9−34297号公報
参照)。そして、用いられる結着剤は相転移発熱材料の
融点以上の温度に対して熱的に安定でなければならな
い。そうした結着剤としては、フッ素樹脂やポリイミド
樹脂、エポキシ樹脂などが挙げられる。これらの中で、
ポリイミド樹脂は、耐薬品性が良好で、これらの結着剤
には適した材料であるが、結着剤中に粉砕された粒子を
分散させる方法は極めて限られており、良好な相転移発
熱層(膜)を得るのが非常に困難であった。[0006] Therefore, the applicant of the present invention has proposed to increase the thermal conductivity by mixing a high-conductivity material having a higher thermal conductivity than the crystal phase of the heat-generating material with the phase-change heat-generating material or dispersing it in a binder. It has been proposed (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-342297). The binder used must be thermally stable at a temperature equal to or higher than the melting point of the phase change exothermic material. Examples of such a binder include a fluorine resin, a polyimide resin, and an epoxy resin. Among these,
Polyimide resin has good chemical resistance and is a suitable material for these binders.However, the method of dispersing the pulverized particles in the binder is extremely limited, and good phase transition heat generation is achieved. It was very difficult to obtain a layer (film).
【0007】本出願人は、このような観点から、多孔質
のフッ素樹脂PTFE中に、蒸着によって相転移発熱物
資を含浸させる方法を提案している(例えば特願平7−
144129号明細書参照)。また、多孔質のフッ素樹
脂被膜支持体を、相転移発熱材料を含む溶液中に浸して
相転移発熱材料を析出させる方法も提案している。[0007] From such a viewpoint, the present applicant has proposed a method of impregnating a phase-change exothermic substance into a porous fluororesin PTFE by vapor deposition (for example, Japanese Patent Application No. Hei.
144129). In addition, a method has been proposed in which a porous fluororesin-coated support is immersed in a solution containing a phase-change exothermic material to precipitate the phase-change exothermic material.
【0008】また、分解すると相転移発熱材料となる原
材料を塗布液中に分散させて、塗布後、加熱によりこの
原材料を分解させて相転移発熱材料を析出する方法も検
討した。しかしながら、この方法による定着ローラを用
いると、折角発熱した熱量が定着温度に達する前に散逸
してまって効率がかえって低下するという問題点があっ
た。これは、この方法により析出する粒子の粒子径が微
粒子すぎることに起因しているものと推定され、これに
より相転移発熱材料の結晶化発熱温度が低下するものと
考えられる。[0008] Further, a method of dispersing a raw material which becomes a phase-change exothermic material when decomposed into a coating liquid, applying the applied material, and decomposing the raw material by heating to deposit a phase-change exothermic material was also studied. However, when the fixing roller according to this method is used, there is a problem in that the amount of heat generated by the bending is dissipated before reaching the fixing temperature and the efficiency is rather lowered. This is presumed to be due to the particle diameter of the particles precipitated by this method being too fine, which is considered to lower the crystallization heat temperature of the phase change heat generating material.
【0009】一方、本出願人は、相転移発熱材料を例え
ば、0.5mm以下に機械的粉砕することにより、相転
移発熱材料の結晶化発熱温度領域を広げることができ、
この粉砕された相転移発熱材料を用いた定着ローラは、
低い温度から加熱が促進され、結果として加熱促進効果
が優れていることを見いだしている(例えば特願平9−
8607号明細書参照)。On the other hand, the present applicant can expand the crystallization heating temperature range of the phase change exothermic material by mechanically pulverizing the phase change exothermic material to, for example, 0.5 mm or less,
The fixing roller using the pulverized phase change heat-generating material,
It has been found that the heating is promoted from a low temperature, and as a result, the heating promoting effect is excellent (for example, see Japanese Patent Application No. 9-1997).
No. 8607).
【0010】しかしながら、この粉砕された相転移発熱
材料を結着剤中に分散させる方法は限られており、良好
な相転移発熱層を得るのが困難であった。However, the method of dispersing the pulverized phase-change exothermic material in the binder is limited, and it has been difficult to obtain a good phase-change exothermic layer.
【0011】本発明は、上記の事情を考慮して為された
もので、非晶相から結晶相への相転移の際に熱エネルギ
ーを発生する相転移発熱材料の粒子を結着剤に分散させ
た相転移発熱層を有する定着ローラおいて、結晶化発熱
温度領域を広げることができ、これにより加熱促進効果
が優れた定着ローラと良好な相転移発熱層を有する定着
ローラの製造方法を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and disperses particles of a phase-change exothermic material that generates thermal energy during a phase transition from an amorphous phase to a crystalline phase in a binder. In a fixing roller having a phase change heat generation layer, a crystallization heat generation temperature range can be expanded, thereby providing a fixing roller having an excellent heating promoting effect and a method of manufacturing a fixing roller having a good phase change heat generation layer. Is to do.
【0012】[0012]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明は、非晶相から結晶相への相転移の
際に熱エネルギーを発生する相転移発熱材料の粒子を結
着剤に分散させた相転移発熱層を有する定着ローラおい
て、前記粒子は、結着剤溶液中で還元することにより形
成された凝集塊であることを特徴とする定着ローラであ
る。In order to achieve the above object, the invention of claim 1 combines particles of a phase-change exothermic material that generates thermal energy during a phase transition from an amorphous phase to a crystalline phase. In a fixing roller having a phase-change heating layer dispersed in a binder, the particles are aggregates formed by reduction in a binder solution.
【0013】この相転移発熱層は、非晶相から結晶相へ
の相転移の際に熱エネルギーを発生する相転移発熱材料
が用いられているので、立ち上がり時の加熱促進が図ら
れる。また、この相転移発熱材料の粒子は結着剤に分散
されているので、この粒子の熔融、結晶化のサイクルが
繰り返されてもこの粒子の凝集は起こらない。また、こ
の粒子は結着剤溶液中で還元することにより得られるの
で、この粒子は結着剤によく分散されている。これによ
りこの粒子は結着剤によりよく結着されるので、良好な
相転移発熱層(膜)が得られる。また、この粒子は凝集
塊であるので粒径(粒度)分布を有することにより結晶
化発熱温度領域に幅が生じて定着ローラの表面温度の良
好な立ち上がりを得ることができる。Since the phase-change heating layer uses a phase-change heating material that generates heat energy at the time of a phase transition from an amorphous phase to a crystalline phase, heating at the time of rising is promoted. In addition, since the particles of the phase-change exothermic material are dispersed in the binder, the particles do not aggregate even if the cycle of melting and crystallization of the particles is repeated. Further, since the particles are obtained by reduction in a binder solution, the particles are well dispersed in the binder. As a result, the particles are well bound by the binder, so that a good phase-change heating layer (film) can be obtained. Further, since these particles are agglomerates, they have a particle size (particle size) distribution, so that a width is generated in a crystallization heat generation temperature region, and a good rise in the surface temperature of the fixing roller can be obtained.
【0014】請求項2の発明は、請求項1に記載の定着
ローラの製造方法において、前記相転移発熱層の形成工
程は、還元することにより相転移発熱材料となる原材料
と還元剤とを結着剤溶液中で混合する混合工程、前記混
合物を反応させて相転移発熱材料の凝集塊を粒子状に析
出させる粒子析出工程、前記混合物をローラの表面又は
ローラの内部の少なくとも一部に塗布する塗布工程、を
含むことを特徴とする定着ローラの製造方法である。According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a fixing roller according to the first aspect, in the step of forming the phase-change heating layer, a raw material that becomes a phase-change heating material by reduction is combined with a reducing agent. A mixing step of mixing in the adhesive solution, a particle precipitation step of causing the mixture to react to precipitate agglomerates of the phase change exothermic material into particles, and applying the mixture to at least a part of the surface of the roller or the inside of the roller. And a coating step.
【0015】還元することにより相転移発熱材料となる
原材料と還元剤とが結着剤溶液中で混合されると、原材
料は還元されて相転移発熱材料となり、凝集塊として結
着剤溶液中に析出され、結着剤中に相転移発熱材料が分
散された分散物が形成される。この分散物は適宜の段階
でローラの表面又はローラの内部の少なくとも一部に塗
布されて相転移発熱層が形成される。これにより、相転
移発熱材料の粒子が結着剤中に分散された相転移発熱層
が形成される。この相転移発熱層では、相転移発熱材料
の粒子が分散された状態で塗布されて形成されるので、
塗布層内部では相転移発熱材料が分散されている。ま
た、この粒子は凝集塊であるので粒径(粒度)分布を有
することにより結晶化発熱温度領域に幅が生じて定着ロ
ーラの表面温度の良好な立ち上がりを得ることができ
る。When a raw material that becomes a phase-change exothermic material by reduction and a reducing agent are mixed in a binder solution, the raw material is reduced to become a phase-change exothermic material, and agglomerated in the binder solution. A dispersion is formed in which the phase change exothermic material is dispersed in the binder. This dispersion is applied to the surface of the roller or at least a part of the inside of the roller at an appropriate stage to form a phase change heating layer. As a result, a phase change heat generating layer in which particles of the phase change heat generating material are dispersed in the binder is formed. In this phase transition heating layer, the particles of the phase transition heating material are formed by being applied in a dispersed state.
The phase change heat generating material is dispersed inside the coating layer. Further, since these particles are agglomerates, they have a particle size (particle size) distribution, so that a width is generated in a crystallization heat generation temperature region, and a good rise in the surface temperature of the fixing roller can be obtained.
【0016】請求項3の発明は、前記原材料は、二酸化
セレンであることを特徴とする請求項2に記載の定着ロ
ーラの製造方法である。The invention according to claim 3 is the method according to claim 2, wherein the raw material is selenium dioxide.
【0017】原材料である二酸化セレンは、結着剤溶液
に分散され、この二酸化セレンは結着剤溶液中で還元さ
れて粒子状のセレンが凝集塊となって析出する。このセ
レン粒子は、攪拌混合などにより分散されて湿式法など
の塗布法により相転移発熱層を形成することができる。
また、このセレンは良好な相転移発熱材料である。Selenium dioxide as a raw material is dispersed in a binder solution, and this selenium dioxide is reduced in the binder solution to precipitate selenium in the form of particles in the form of agglomerates. These selenium particles can be dispersed by stirring and mixing to form a phase change heat generating layer by a coating method such as a wet method.
This selenium is also a good phase change exothermic material.
【0018】請求項4の発明は、前記還元剤はハンドロ
キノン類又はヒドラジン類から選択された少なくとも一
つであることを特徴とする請求項3に記載の定着ローラ
の製造方法である。The invention according to claim 4 is the method according to claim 3, wherein the reducing agent is at least one selected from handloquinones and hydrazines.
【0019】これらの還元剤を用いることによりセレン
は良好な析出凝集塊となり粒子状として析出される。こ
の凝集塊は結着剤中に分散されやすいので、湿式法など
の塗布法により容易に相転移発熱層を形成することがで
きる。[0019] By using these reducing agents, selenium becomes a good precipitated aggregate and is precipitated as particles. Since the aggregates are easily dispersed in the binder, the phase change heat generating layer can be easily formed by a coating method such as a wet method.
【0020】請求項5の発明は、前記結着剤溶液は、ポ
リイミド前駆体を含むことを特徴とする請求項2〜請求
項4のいずれか1項に記載の定着ローラの製造方法であ
る。According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a fixing roller according to any one of the second to fourth aspects, wherein the binder solution contains a polyimide precursor.
【0021】ポリイミドは良好な耐熱性の結着剤であ
り、前駆体を用いることで溶液塗布が容易となる。ま
た、相転移発熱材料の粒子が強固なポリイミド膜により
被覆されているので、相転移発熱材料の熔融、結晶化サ
イクルが繰り返されても相転移発熱材料の凝集が起こら
ない。Polyimide is a good heat-resistant binder, and the use of a precursor facilitates solution application. Further, since the particles of the phase-change exothermic material are covered with the strong polyimide film, the phase-change exothermic material does not aggregate even if the cycle of melting and crystallization of the phase-change exothermic material is repeated.
【0022】請求項6の発明は、非晶相から結晶相への
相転移の際に熱エネルギーを発生する相転移発熱材料の
粒子をポリイミドに分散させたポリイミドからなる相転
移発熱層とその上に形成された表面保護層とを有する定
着ローラの製造方法において、ポリイミド前駆体溶液中
で還元されて形成された相転移発熱材料の粒子が含まれ
たポリイミド前駆体分散液を支持体に塗布して相転移発
熱層を形成後、該相転移発熱層を前記相転移発熱材料の
融点以下の温度で予備加熱し、ついで表面保護層を付与
後、前記相転移発熱層を加熱してイミド化することを特
徴とする定着ローラの製造方法である。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a phase change heat generating layer made of polyimide in which particles of a phase change heat generating material that generates heat energy during a phase transition from an amorphous phase to a crystalline phase are dispersed in polyimide. In a method of manufacturing a fixing roller having a surface protective layer formed on a substrate, a polyimide precursor dispersion containing particles of a phase-change exothermic material formed by reduction in a polyimide precursor solution is applied to a support. After forming the phase change heat generating layer, the phase change heat generating layer is pre-heated at a temperature equal to or lower than the melting point of the phase change heat generating material, and then, after a surface protective layer is provided, the phase change heat generating layer is heated to imidize. A method for manufacturing a fixing roller.
【0023】相転移発熱材料の粒子が強固なポリイミド
膜により被覆されているので、相転移発熱材料の熔融、
結晶化サイクルが繰り返されても相転移発熱材料の凝集
が起こらない。Since the particles of the phase change exothermic material are covered with a strong polyimide film, the melting of the phase change exothermic material,
Aggregation of the phase change exothermic material does not occur even if the crystallization cycle is repeated.
【0024】このように構成すれば、ポリイミド前駆体
を用いることで、相転移発熱材料の粒子を分散するのが
容易となり、また、湿式塗布法で層を形成できるので相
転移発熱層を任意の形態に加工することが容易となる。
これにより、相転移発熱材料の粒子が分散された良好な
相転移発熱層が形成される。According to this structure, the use of the polyimide precursor makes it easy to disperse the particles of the phase-change exothermic material. In addition, since the layer can be formed by a wet coating method, the phase-change exothermic layer can be formed in an optional manner. It becomes easy to process it into a form.
As a result, a good phase transition heating layer in which the particles of the phase transition heating material are dispersed is formed.
【0025】また、ポリイミド前駆体は相転移発熱材料
の融点以下でもイミド化させることができるので、予備
加熱により相転移発熱材料が融ける前に相転移発熱層の
固定化ができる。この表面に保護層を付与することによ
り、表面に保護層を有する定着ローラが容易に製造され
る。Further, since the polyimide precursor can be imidized even at a temperature lower than the melting point of the phase-change exothermic material, the phase-change exothermic layer can be fixed before the phase-change exothermic material is melted by preheating. By providing the protective layer on the surface, a fixing roller having the protective layer on the surface can be easily manufactured.
【0026】[0026]
【発明の実施の形態】以下、本発明の定着ローラの実施
の形態を図を参照しつつ説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a fixing roller according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0027】本発明の定着ローラは、主熱源からの加熱
による昇温を利用して材料内部に蓄えられたエネルギー
を熱の形で放出することにより、主熱源のみの昇温より
も急速に表面温度を立ち上げる原理を応用したものであ
り、加熱定着装置などの定着ローラとして利用される。The fixing roller of the present invention discharges the energy stored in the material in the form of heat by utilizing the temperature rise caused by heating from the main heat source, so that the surface of the fixing roller becomes faster than the temperature rise of the main heat source alone. It applies the principle of raising the temperature, and is used as a fixing roller of a heat fixing device.
【0028】この定着ローラ1は、例えば、図1に示す
ように中空筒状の芯金2を有する。その芯金2の材料に
は例えばアルミニウム、その合金、ステンレスなどが使
用されている。芯金2の外周には相転移発熱層5が形成
されている。この相転移発熱層5は、結着剤溶液中で還
元することにより形成された凝集塊から構成される粒子
3が結着剤4中に分散されて形成されている。この凝集
塊の製造例は、定着ローラの製造工程例の全体として図
2に示され、その詳細は後述される。The fixing roller 1 has, for example, a hollow cylindrical cored bar 2 as shown in FIG. As the material of the metal core 2, for example, aluminum, its alloy, stainless steel, or the like is used. A phase change heating layer 5 is formed on the outer periphery of the cored bar 2. The phase change heat generating layer 5 is formed by dispersing particles 3 composed of aggregates formed by reduction in a binder solution in a binder 4. An example of the production of the aggregate is shown in FIG. 2 as a whole example of the production process of the fixing roller, and the details will be described later.
【0029】相転移発熱層5の外周には保護層6が形成
されている。保護層6は相転移発熱層5を被覆封止して
粒子3が熔融状態のときに流出するのを防止すると共
に、トナーなどとの粘着を防止するための離型性を有し
ている。この定着ローラ1には接着層、通電発熱層、絶
縁層などが必要に応じて追加されていてもよい。A protective layer 6 is formed on the outer periphery of the phase change heating layer 5. The protective layer 6 covers and seals the phase change heat generating layer 5 to prevent the particles 3 from flowing out in a molten state, and has releasability to prevent adhesion to toner and the like. An adhesive layer, a current-carrying layer, an insulating layer, and the like may be added to the fixing roller 1 as necessary.
【0030】この定着ローラ1では、定着ローラ1の外
周をトナー定着温度にまで昇温させると共に、結晶化し
た相転移発熱層5を加熱して熔融させるための主熱源が
配備されている。この例では、芯金2内部の中空部7
に、主熱源(図示を省略する)が設けられる。この主熱
源としては例えばハロゲンランプ、赤外線ランプ、ニク
ロム線などのヒータが例示される。通電することにより
発熱する通電発熱層であってもよい。The fixing roller 1 is provided with a main heat source for raising the temperature of the outer periphery of the fixing roller 1 to the toner fixing temperature and heating and melting the crystallized phase change heating layer 5. In this example, a hollow portion 7 inside the cored bar 2 is used.
, A main heat source (not shown) is provided. Examples of the main heat source include a heater such as a halogen lamp, an infrared lamp, and a nichrome wire. It may be an electric heating layer that generates heat when energized.
【0031】本発明に用いられる相転移発熱材料とは、
相転移に伴い発熱する材料である。このような材料は、
一般に熔融状態から急冷により非晶質化するものであっ
て、その非晶質化状態の物質(非晶相)を昇温すると結
晶化(結晶相を形成)する、いわゆる非晶質化可能領域
のある物質である。The phase-change exothermic material used in the present invention is:
It is a material that generates heat with phase transition. Such materials are
Generally, a so-called amorphizable region, which becomes amorphous by quenching from a molten state, and crystallizes (forms a crystalline phase) when the temperature of a substance in the amorphous state (amorphous phase) is raised. It is a substance with.
【0032】これらの相転移発熱材料は非晶相から結晶
相への相転移の際に発熱するが、この結晶化温度は物質
に固有の温度であるので、結晶化の開始温度と終了温度
は使用する相転移発熱材料によって決まってしまう。ま
た、結晶化温度はエネルギー的に準安定状態である非晶
相から、より安定な結晶相へ転移する温度であり、物質
によって決まる融点とガラス転移点との間にある。この
融点は、一度発熱させた物質を再度非晶質化させて初期
化させるために重要な特性であり、トナーの軟化融着す
る定着温度以上であり、省エネルギーの観点からなるべ
く低い温度である方が望ましい。These phase-change exothermic materials generate heat during the phase transition from the amorphous phase to the crystalline phase. Since the crystallization temperature is a temperature specific to the substance, the crystallization start temperature and the crystallization start temperature are It depends on the phase-change exothermic material used. The crystallization temperature is the temperature at which the amorphous phase, which is metastable in terms of energy, changes to a more stable crystal phase, and is between the melting point determined by the substance and the glass transition point. This melting point is an important property for re-amorphizing a substance once heated and reinitializing the substance. The melting point is higher than the fixing temperature at which the toner is softened and fused, and the temperature is as low as possible from the viewpoint of energy saving. Is desirable.
【0033】このような性能を有する相転移発熱材料
は、例えば特開平9−34297号公報にその一例が詳
細に記載されている。周期律表第III族〜第VI族から選
択された非晶質化可能領域を有するものが好適な例とし
て例示され、これらは単独でも多元系でもよい。これら
の中でもカルコゲン(Se、Te、S)を主成分とした
カルコゲン、カルコゲナイド化合物、特に、Seを主体
とするアモルファス材料は、急速に結晶化して発熱し、
また、結晶化の際の発熱エネルギーも大きいので好適な
材料である。One example of the phase-change exothermic material having such performance is described in detail in, for example, JP-A-9-342297. Those having an amorphizable region selected from Groups III to VI of the periodic table are exemplified as preferred examples, and these may be used alone or in a multi-component system. Among these, chalcogens mainly containing chalcogens (Se, Te, S) and chalcogenide compounds, especially amorphous materials mainly composed of Se rapidly crystallize and generate heat.
In addition, since the heat generated during crystallization is large, the material is suitable.
【0034】本発明においては、これらの相転移発熱材
料は、酸化状態のものが原材料として用いられる。酸化
状態にある原材料、すなわち、還元することにより相転
移発熱材料となる原材料(以下単に原材料という)は結
着剤溶液中で分散又は溶解された状態で還元剤と混合さ
れる。還元剤の溶液中に原材料を溶解させた結着剤を添
加することにより両者を混合してもよい。この原材料
は、結着剤溶液中で還元されて相転移発熱材料となる。
これと同時にこの相転移発熱材料は凝集塊として粒子状
に析出する。この還元反応は、必要により加熱により促
進される。後述されるように、この加熱は、相転移発熱
層の形成過程での乾燥工程で行うこともできる。In the present invention, these phase-change exothermic materials are used in the oxidized state as raw materials. A raw material in an oxidized state, that is, a raw material that becomes a phase-change exothermic material by reduction (hereinafter, simply referred to as a raw material) is mixed with a reducing agent in a state of being dispersed or dissolved in a binder solution. You may mix both by adding the binder which melt | dissolved the raw material in the solution of the reducing agent. This raw material is reduced in the binder solution to become a phase change exothermic material.
At the same time, the phase-change exothermic material precipitates as agglomerates in the form of particles. This reduction reaction is promoted by heating if necessary. As will be described later, this heating can be performed in a drying step in the process of forming the phase change heating layer.
【0035】このような性質を有する原材料としては、
結着剤溶液中で溶解されるか分散されること、また、反
応して生成した還元物としての相転移発熱材料が結着剤
溶液中で不溶となるなどして析出する材料の構成が、原
材料と、結着剤の種類、その溶媒、還元剤の種類などを
考慮して適宜に設定される。Raw materials having such properties include:
Dissolved or dispersed in the binder solution, and the composition of the material that precipitates as the phase transition exothermic material as a reduced product generated by the reaction becomes insoluble in the binder solution, It is appropriately set in consideration of the raw material, the type of the binder, the solvent thereof, the type of the reducing agent, and the like.
【0036】結着剤は、水又は有機溶媒に溶解又は分散
された状態で提供されるので、これらの水又は有機溶媒
に溶解するか、又は微分散される原材料が選択される。
このような性質を有する原材料として、無機のセレン化
合物が好適な材料として例示される。この無機のセレン
化合物は多くの有機溶媒に可溶であり、また還元により
セレンを遊離して析出させる。得られたセレンは、急速
に結晶化して発熱し、また、結晶化の際の発熱エネルギ
ーも大きい好適な相転移発熱材料となる。Since the binder is provided in a state of being dissolved or dispersed in water or an organic solvent, a raw material which is dissolved or finely dispersed in the water or the organic solvent is selected.
As a raw material having such properties, an inorganic selenium compound is exemplified as a suitable material. This inorganic selenium compound is soluble in many organic solvents, and separates and precipitates selenium by reduction. The obtained selenium is rapidly crystallized and generates heat, and is a suitable phase transition heat generating material having a large heat generation energy during crystallization.
【0037】このようなセレン化合物は、二酸化セレ
ン、亜セレン酸、ハロゲン化セレンなどが挙げられる。
二酸化セレンは、後述される還元剤との組み合わせによ
り凝集した粒子が析出されるのでよい。またこのもの
は、高純度のものが容易に入手できる。Such selenium compounds include selenium dioxide, selenous acid, selenium halide and the like.
The selenium dioxide may be such that aggregated particles are precipitated by a combination with a reducing agent described later. In addition, it is easily available in high purity.
【0038】本発明に用いられる相転移発熱材料の粒子
は、これらの材料が結着剤溶液中で還元されることによ
り形成されたものである。ここで、還元されることによ
り形成されたものとは、上述の原材料を還元剤と共に混
合するなどして還元反応を進行させることにより、生成
した相転移発熱材料が結着剤溶液中に微粒子として析出
されたものを意味する。この微粒子は凝集塊となり粒子
径に分布を有する。それ故、後述する実施例により明ら
かとなるように広い結晶化温度領域を得ることになる。
この広い結晶化領域を有する粒子を用いると、定着ロー
ラの加熱促進が図れる。The particles of the phase change exothermic material used in the present invention are formed by reducing these materials in a binder solution. Here, what is formed by reduction means that the above-mentioned raw materials are mixed with a reducing agent and the like, and a reduction reaction is allowed to proceed, so that the generated phase-transition exothermic material becomes fine particles in the binder solution. Means deposited. These fine particles become agglomerates and have a distribution in particle diameter. Therefore, a wide crystallization temperature range is obtained as will be apparent from the examples described later.
Use of the particles having such a wide crystallization region can promote the heating of the fixing roller.
【0039】用いられる還元剤としては得られた定着ロ
ーラの使用に支障がなければいかなる還元剤を用いても
よい。本発明に用いられる還元剤としては、例えばフェ
ノール類、ハイドロキノン類、アミン類、ジアミン類、
ヒドラジン類、アルデヒド類などを挙げることができ
る。トリメチルハイドロキノン、テトラメチルハイドロ
キノン、2,5−ジ−tert−ブチルハイドロキノンなど
のアルキルハンドロキノン、クロロハイドロキノン、ブ
ロモハイドロキノンなどのハロゲン化ハイドロキノンな
どのハイドロキノン類やヒドラジン、サリシロイルヒド
ラジド、アセチルフェニルヒドラジンなどのヒドラジン
類は、原材料が分散又は溶解された結着剤溶液に添加す
ることにより、容易に、かつ、効率よく原材料を還元し
て相転移発熱材料を析出させることができる。これらの
還元剤は単独で用いても混合されて用いてもよい。As the reducing agent to be used, any reducing agent may be used as long as the use of the obtained fixing roller is not hindered. As the reducing agent used in the present invention, for example, phenols, hydroquinones, amines, diamines,
Hydrazines, aldehydes and the like can be mentioned. Trimethylhydroquinone, tetramethylhydroquinone, alkylhandloquinones such as 2,5-di-tert-butylhydroquinone, chlorohydroquinone, hydroquinones such as halogenated hydroquinones such as bromohydroquinone, hydrazine, salicyloylhydrazide, acetylphenylhydrazine and the like. By adding hydrazine to a binder solution in which the raw material is dispersed or dissolved, the hydrazine can easily and efficiently reduce the raw material to precipitate a phase-change exothermic material. These reducing agents may be used alone or as a mixture.
【0040】一方、本発明による結着剤4とは、相転移
発熱材料の粒子3が非晶質化のために熔融されても、そ
の結着剤4の作用により粒子3が粒子形態を保持できる
形態保持材料である。このためには、粒子3が熔融され
た高温状態で、結着剤4は、熔融したり、分解したりし
ない材料であることが望ましい。このような材料として
は、架橋型高分子や高融点高分子などが例示され、フッ
素樹脂、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂等が具体的に例
示される。On the other hand, the binder 4 according to the present invention means that even if the particles 3 of the phase-change exothermic material are melted for amorphization, the particles 3 retain the particle form by the action of the binder 4. It is a possible shape-retaining material. For this purpose, it is desirable that the binder 4 is a material that does not melt or decompose in a high temperature state where the particles 3 are melted. Examples of such a material include a crosslinked polymer and a high melting point polymer, and specific examples thereof include a fluororesin, a polyimide resin, and an epoxy resin.
【0041】これらの中で、ポリイミドは耐熱性や耐薬
品性が良好で、結着剤には適した材料ではあるが、相転
移発熱材料を結着剤中に分散する方法は極めて限られて
おり、良好な相転移発熱層を得るのが一般的に非常に困
難である。本発明では、イミド化していない前駆体を用
いることにより、相転移発熱材料を結着剤中に分散させ
ることができることを見いだしている。Among these, polyimide is excellent in heat resistance and chemical resistance and is a suitable material for the binder, but the method of dispersing the phase change exothermic material in the binder is extremely limited. Therefore, it is generally very difficult to obtain a good phase change heating layer. In the present invention, it has been found that by using a precursor that has not been imidized, the phase-change exothermic material can be dispersed in the binder.
【0042】ポリイミドは通常特殊な蒸着重合法により
製造されるものが多いが、イミドのモノマーから重合さ
れる際、溶剤中で重合され、溶液のまま提供される中間
体を経由する。この中間体は加熱することにより、水を
生成してイミド化反応が終了し、ポリイミドを生成する
のでポリイミド前駆体と呼ばれている。このポリイミド
前駆体の溶液に相転移発熱材料の粒子を分散させ、加熱
等により脱水しながらイミド化を完了させると強固なポ
リイミド膜を生成する。この膜は、粒子が被覆された状
態で、内部の相転移発熱材料を非晶質化させるために相
転移相転移発熱材料を熔融させても、その塗膜が熔融さ
れたり、分解されたりせずに形態を保つことにより初期
の粒子形態を保持させることができる。このポリイミド
前駆体は、この性質を利用することにより、良好な分散
膜を形成することが可能である。Many polyimides are usually produced by a special vapor deposition polymerization method, but when polymerized from an imide monomer, they are polymerized in a solvent and pass through an intermediate provided as a solution. This intermediate is called a polyimide precursor because it generates water by heating to complete the imidization reaction and produce polyimide. When the particles of the phase-change exothermic material are dispersed in the solution of the polyimide precursor and the imidization is completed while dehydrating by heating or the like, a strong polyimide film is formed. In this film, even if the phase-change heat generation material is melted to amorphize the internal phase-change heat generation material in a state where the particles are coated, the coating film may be melted or decomposed. By maintaining the morphology of the particles, the initial morphology of the particles can be maintained. This polyimide precursor can form a good dispersion film by utilizing this property.
【0043】このようなポリイミド前駆体は、全芳香族
ポリアミド酸、ポリアミック酸などのポリイミド前駆体
の溶液として耐熱絶縁ワニス用などとして市販されてい
る。全芳香族ポリイミド系ワニスは、特に結着性、耐熱
性が優れているので好ましく用いられる。このような前
駆体は、希釈することができ、これにより後述される相
転移発熱材料を分散させるに適正な粘度に調製すること
が容易である。これにより、相転移発熱材料の粒子を容
易に分散させることができ、相転移発熱材料が分散され
た分散塗液とすることができる。これらの溶媒として
は、N−メチル−2−ピロリドン、ジメチルアセトアミ
ド、芳香族炭化水素などが使用されている。Such a polyimide precursor is commercially available as a solution of a polyimide precursor such as a wholly aromatic polyamic acid or polyamic acid for use as a heat-resistant insulating varnish. A wholly aromatic polyimide varnish is preferably used because it has particularly excellent binding properties and heat resistance. Such a precursor can be diluted, so that it is easy to adjust the viscosity to be appropriate for dispersing the phase change exothermic material described later. Thereby, the particles of the phase-change exothermic material can be easily dispersed, and a dispersion coating liquid in which the phase-change exothermic material is dispersed can be obtained. As these solvents, N-methyl-2-pyrrolidone, dimethylacetamide, aromatic hydrocarbons and the like are used.
【0044】このような結着剤中で相転移発熱材料の凝
集塊を析出した分散液は、公知のスプレー法、浸せき
法、スピン−オンなどの手法により例えば、厚み0.1
mm程度の層としてローラを形成する芯金の表面又は内
部などの任意の位置に塗布され、乾燥されることにより
相転移発熱層5とすることができる。これにより、接着
剤の塗膜4で相転移発熱材料の粒子3が内部に強固に封
じ込まれて形態が保護された相転移発熱層5が得られ
る。The dispersion in which agglomerates of the phase-change exothermic material are precipitated in such a binder is subjected to a known method such as spraying, dipping, or spin-on, for example, to a thickness of 0.1.
The phase-change heat-generating layer 5 can be obtained by being applied to an arbitrary position such as the surface or inside of a core metal forming a roller as a layer of about mm and being dried. As a result, the phase-change exothermic layer 5 in which the particles 3 of the phase-change exothermic material are firmly sealed inside by the coating film 4 of the adhesive and the form is protected is obtained.
【0045】結着剤と原材料と還元剤とが混合され、ま
だ十分に原材料が還元反応されていない状態でも、上述
の湿式コート法により塗布することができる。この場
合、得られた層の乾燥工程において、相転移材料は凝集
塊として析出する。Even when the binder, the raw material and the reducing agent are mixed and the raw material has not been sufficiently reduced, the coating can be performed by the above-mentioned wet coating method. In this case, in the drying step of the obtained layer, the phase change material precipitates as agglomerates.
【0046】結着剤としてポリイミド前駆体を用いる場
合には、塗布法により成形後、熱処理を行えばイミド閉
環してポリイミドとすることができる。また、この塗膜
は、相転移発熱材料の融点以下の温度、例えば、120
°C程度の温度で予備加熱すると比較的安定な塗膜を得
ることができる。この予備加熱は、結着剤中の溶剤を除
去する乾燥工程を兼ねることができる。例えば60°C
程度の低温乾燥と、100°C程度の高温乾燥によるこ
ともできる。この予備加熱後に、保護層付与などの任意
の加工をすることができる。これにより、相転移発熱材
料の粒子3が融ける前に相転移発熱層5の固定化するこ
とができる。When a polyimide precursor is used as a binder, the polyimide can be formed by imide ring closure by heat treatment after molding by a coating method. Further, this coating film has a temperature equal to or lower than the melting point of the phase change heat generating material, for example, 120 ° C.
By preheating at a temperature of about ° C, a relatively stable coating film can be obtained. This preheating can also serve as a drying step for removing the solvent in the binder. For example, 60 ° C
Drying at a low temperature of about 100 ° C. and drying at a high temperature of about 100 ° C. can also be used. After this preliminary heating, any processing such as provision of a protective layer can be performed. Thus, the phase-change heating layer 5 can be fixed before the particles 3 of the phase-change heating material melt.
【0047】また、イミド化反応は、脱水反応であるこ
とにより、発生ガスを除去することは必要である。これ
は加熱中に減圧することで実現できる。保護層6などの
層を付与後にイミド化反応を完結するには、減圧のため
に一端を開放することが必要となる。これにより、相転
移発熱層5中に水分が残存することなく、また、内部に
気泡などがない相転移発熱層5を得ることができる。ま
た、内部を減圧にしながら、開放端を封止すれば、内部
に気泡のない定着ローラが得られる。このような定着ロ
ーラは、ローラの成型時、使用時の加熱により気泡発生
等に基づく変形が少なくなる。Further, since the imidization reaction is a dehydration reaction, it is necessary to remove generated gas. This can be achieved by reducing the pressure during heating. In order to complete the imidization reaction after providing the layer such as the protective layer 6, it is necessary to open one end to reduce the pressure. Thereby, it is possible to obtain the phase change heat generating layer 5 without moisture remaining in the phase change heat generating layer 5 and without any bubbles inside. Further, if the open end is sealed while reducing the pressure inside, a fixing roller having no bubbles inside can be obtained. Such a fixing roller is less likely to deform due to air bubbles or the like due to heating during use of the roller during molding.
【0048】この相転移発熱層5、保護層6などの他の
層には、さらに必要に応じて他の添加剤を添加してもよ
い。例えば、カーボンブラックなどの熱伝導のよい材料
(良熱伝導材料)を結着剤に配合させることにより、相
転移発熱層の伝熱率を上昇させて、ローラの表面温度を
所望温度まで上昇させることを促進できる。Other layers such as the phase change heat generating layer 5 and the protective layer 6 may further contain other additives as necessary. For example, by blending a material having good thermal conductivity (good thermal conductive material) such as carbon black into the binder, the heat transfer rate of the phase change heat generating layer is increased, and the surface temperature of the roller is increased to a desired temperature. Can promote that.
【0049】以下に実施例により詳細に説明する。Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples.
【0050】(参考例1) (試料の機械的粉砕)熔融水中ショット法で調製された
高純度Se(純度99.999%)ペレットを粉砕機で
粉砕させ、得られた粉末を0.5mm以上の塊、0.2
〜0.5mmの粉、0.1mm未満の微粉に分級する。
各々の試料を毎分10°Cの昇温速度の条件により熱分
析DTAを行い、測定データを図3〜図5に示す。(Reference Example 1) (Mechanical grinding of sample) High-purity Se (purity: 99.999%) pellets prepared by the shot method in molten water were crushed by a crusher, and the obtained powder was 0.5 mm or more. Lump, 0.2
Classify into powder of 0.5 mm and fine powder of less than 0.1 mm.
Each sample was subjected to thermal analysis DTA under a condition of a heating rate of 10 ° C./min, and measured data are shown in FIGS.
【0051】0.5mm以上の塊は、図3に示すよう
に、140°Cにシャープなピークを有する結晶化発熱
ピークPcを示している。これに対して機械的に微粉砕
した粒径0.5mm未満の試料では、図4、図5にそれ
ぞれ示すように、140°Cのピークに加え、低温側の
110°Cに比較的大きな発熱量を有する発熱ピークP
cを認めることができる。これにより、この機械的に粉
砕された試料は、低温側から高温側まで広い範囲の発熱
領域を有する材料であることが理解され、粒径をコント
ロールするという簡単な構成により結晶化開始温度がコ
ントロールできることが理解される。As shown in FIG. 3, a lump of 0.5 mm or more has a crystallization exothermic peak Pc having a sharp peak at 140 ° C. On the other hand, as shown in FIGS. 4 and 5, in the case of a mechanically pulverized sample having a particle size of less than 0.5 mm, a relatively large heat generation occurs at 110 ° C. on the low temperature side in addition to the peak at 140 ° C. Exothermic peak P
c can be recognized. From this, it is understood that this mechanically pulverized sample is a material having a wide range of heat generation region from the low temperature side to the high temperature side, and the crystallization start temperature can be controlled by a simple structure of controlling the particle size. It is understood that it is possible.
【0052】(定着ローラの作製)粒径が0.2mm未
満の材料を熱伝導性の分散剤を分散したエポキシ系接着
剤(熱伝導性形態保持材料)中に分散して塗液とした。
この塗液を用い、外径20mmのAl芯金の上に均一に
塗布し乾燥させて厚さ0.5mmの相転移層を形成させ
た。その後、保護層としてのフッ素樹脂PFAの熱収縮
チューブで相転移層を被覆封止してローラ番号Aの定着
ローラを作製した。(Preparation of Fixing Roller) A material having a particle diameter of less than 0.2 mm was dispersed in an epoxy adhesive (thermally conductive form holding material) in which a thermally conductive dispersant was dispersed to obtain a coating liquid.
Using this coating liquid, a phase change layer having a thickness of 0.5 mm was formed by uniformly coating and drying on an Al core having an outer diameter of 20 mm. Thereafter, the phase-change layer was covered and sealed with a heat-shrinkable tube of a fluororesin PFA as a protective layer to prepare a fixing roller of roller number A.
【0053】同様の0.2mm未満の粉砕された材料を
熱伝導性の分散剤を分散した熱可塑性ポリイミド系接着
剤中に分散し、乾燥粉砕して熱伝導性形態保持材料で被
覆された粉体を得た。ついで、この粉体を外径20mm
のAl芯金の上に均一に静電塗装して厚さ0.5mmの
相転移層3を形成させた。その後、保護層としてのフッ
素樹脂PFAの熱収縮チューブで被覆封止してローラ番
号A´の定着ローラを作製した。A similar pulverized material of less than 0.2 mm is dispersed in a thermoplastic polyimide-based adhesive in which a thermally conductive dispersant is dispersed, and is dried and ground to obtain a powder coated with a thermally conductive form holding material. I got a body. Then, this powder was prepared with an outer diameter of 20 mm
A 0.5 mm thick phase change layer 3 was formed by uniformly applying electrostatic coating on the Al cored bar. Thereafter, the resultant was covered and sealed with a heat-shrinkable tube made of a fluororesin PFA as a protective layer to prepare a fixing roller of roller number A '.
【0054】次に、イソフタル酸ジフェニルの誘導体
(結晶化ピーク温度70°C、融点210°C)を投入
した蒸着源を通電加熱して、外径20mmのAl芯金の
上に真空蒸着させ厚さ0.5mmの相転移層を形成させ
た。以後、上記と同様に保護層を形成させてローラ番号
Bの定着ローラを作製した。Next, the vapor deposition source charged with the derivative of diphenyl isophthalate (crystallization peak temperature 70 ° C., melting point 210 ° C.) was heated by energization, and vacuum-deposited on an Al core metal having an outer diameter of 20 mm to form a film. A phase change layer having a thickness of 0.5 mm was formed. After that, a protective layer was formed in the same manner as described above to prepare a fixing roller of roller number B.
【0055】同様のSe材を使用し、外径20ミリの芯
金の外周に真空蒸着法により厚さ0.5mmの相転移層
を形成させた。以後、上記と同様に保護層を形成させて
ローラ番号Cの定着ローラを作製した。Using the same Se material, a 0.5 mm thick phase change layer was formed on the outer periphery of a core metal having an outer diameter of 20 mm by vacuum evaporation. Thereafter, a protective layer was formed in the same manner as described above to prepare a fixing roller of roller number C.
【0056】同様に、イソフタル酸ジフェニルの誘導体
(結晶化ピーク温度70°C、融点210°C)、ビス
フェノールAに炭酸ジフェニル付加した3〜5量体の誘
導体(Tcp100°C、融点215°C)を別々の蒸
発源として投入して両者の蒸着源を通電加熱して、外径
20mmのAl芯金の上に真空蒸着させ厚さ0.5mm
の相転移層を形成させた。以後、上記と同様に保護層を
形成させてローラ番号Dの定着ローラを作製した。Similarly, a derivative of diphenyl isophthalate (a crystallization peak temperature of 70 ° C., melting point of 210 ° C.) and a derivative of tri-pentamer obtained by adding diphenyl carbonate to bisphenol A (Tcp of 100 ° C., melting point of 215 ° C.) Are supplied as separate evaporation sources, the both evaporation sources are energized and heated, and are vacuum-deposited on an Al core having an outer diameter of 20 mm to a thickness of 0.5 mm.
Was formed. Thereafter, a protective layer was formed in the same manner as described above to prepare a fixing roller of roller number D.
【0057】これらの定着ローラ(A〜D)をリコー製
電子写真複写機M210の定着装置に組み込み、ヒータ
電力960Wで加熱しながら定着ローラの外周面の温度
上昇状況を測定した。なお、これらのローラA〜Dは、
組み込みに先立ち、それぞれの融点以上(ローラA,A
´,Cは250°C、ローラB,Dは230°C)に加
熱後、毎分10°C以上の冷却速度で急冷して相転移発
熱層を非晶質状態としている。その結果を図6に示す。The fixing rollers (A to D) were incorporated in a fixing device of an electrophotographic copying machine M210 manufactured by Ricoh, and the temperature rise on the outer peripheral surface of the fixing roller was measured while heating with a heater power of 960 W. In addition, these rollers A to D
Prior to assembling, at least the melting point of each (roller A, A
'And C were heated to 250 ° C, and rollers B and D were heated to 230 ° C), and then rapidly cooled at a cooling rate of 10 ° C or more per minute to make the phase change heating layer an amorphous state. FIG. 6 shows the result.
【0058】図6から明らかなように、低温域相転移発
熱材料を単独使用したローラBでは、昇温に従い、はや
い段階で昇温の促進効果が認められるが、トナー定着温
度付近で息切れして昇温促進効果が得られていない。As is clear from FIG. 6, in the roller B using only the low-temperature-range phase-change exothermic material, the effect of accelerating the temperature rise is recognized at an early stage as the temperature rises. The effect of promoting temperature rise is not obtained.
【0059】高温域相転移発熱材料を単独使用したロー
ラCでは、結晶化開始温度が高いので、昇温促進効果が
発揮される時期が遅く、また、オーバーヒートが観測さ
れる。In the roller C using the high-temperature phase-change exothermic material alone, since the crystallization start temperature is high, the timing at which the effect of promoting the temperature rise is exerted is late, and overheating is observed.
【0060】また、2種の相転移発熱材料を用いたロー
ラDでは、2段階のステップ状昇温となっている。In the roller D using two kinds of phase change heating materials, the temperature rises in two steps.
【0061】これに対して、機械的粉砕された試料を用
いたローラA,A´では、表面温度は低温側結晶化温度
の結晶化開始温度から昇温が促進され、高温側結晶化温
度の結晶化終了温度に至る所定温度まで連続的に滑らか
な形で昇温されている。これにより、機械的粉砕された
試料を用いた定着ローラ1がウオームアップ時間を短縮
するのに有効であることが理解される。On the other hand, in the rollers A and A 'using the mechanically pulverized sample, the surface temperature is accelerated from the crystallization start temperature of the lower crystallization temperature, and the surface temperature is increased by the higher crystallization temperature. The temperature is continuously raised in a smooth manner to a predetermined temperature up to the crystallization end temperature. Thus, it is understood that the fixing roller 1 using the mechanically pulverized sample is effective in shortening the warm-up time.
【0062】また、このローラA,A´では、微粒子は
熱伝導性形態保持材料で被覆されて互いに接触しないよ
うに保護、分離されている。これにより、繰り返して利
用しても粒子同志が相熔化することがなく、常に一定の
粒径を保持することができる。また、内部で発熱された
主熱源の熱を良好に伝導できる。Further, in the rollers A and A ', the fine particles are covered with a heat conductive form retaining material and are protected and separated so as not to contact each other. As a result, even if the particles are repeatedly used, the particles do not become compatible with each other, and a constant particle size can be always maintained. In addition, the heat of the main heat source generated inside can be conducted well.
【0063】以上から、相転移発熱材料の粒子径をコン
トロールすることにより発熱域を制御することができる
ことが理解される。例えば、粒子径を小さくすることに
より低温域でより多くの発熱を伴う材料とすることがで
きる。また、この試料は低温側から高温側まで広い範囲
で昇温を促進させる材料として有効に利用されることが
理解される。From the above, it is understood that the heating region can be controlled by controlling the particle size of the phase change heating material. For example, a material with more heat generation in a low temperature range can be obtained by reducing the particle diameter. It is also understood that this sample is effectively used as a material for accelerating the temperature rise in a wide range from a low temperature side to a high temperature side.
【0064】(実施例1)銅精錬から生じるスラッジを
焙焼して精製された高純度二酸化セレンSeO2の90
重量部を、樹脂固形分10重量部の比率で溶液濃度20
%に希釈したポリイミド前駆体溶液に混合する(混合工
程)。ついで、得られた混合液に、トリメチルハイドロ
キノンを添加し、セレンの微粒子を析出させた(粒子析
出工程)。このセレンの微粒子は凝集塊となり、後述さ
れる比較例1の微粒子に比較して粒径に分布を有してい
た。(Example 1) 90% of high-purity selenium dioxide SeO2 purified by roasting sludge generated from copper refining
Parts by weight, and a solution concentration of 20 parts by
% (Mixing step). Next, trimethylhydroquinone was added to the obtained mixed liquid to precipitate selenium fine particles (particle deposition step). The fine particles of selenium became aggregates and had a distribution in particle diameter as compared with the fine particles of Comparative Example 1 described later.
【0065】この混合液を攪拌して凝集塊を略均一に分
散させた状態で外径20mmのアルミニウムからなる円
筒支持体芯金の表面にスプレー塗装した(塗布工程)。
ついで、このワークを60度Cで乾燥して厚さ100μ
mの相転移発熱層を形成した。The mixture was stirred and sprayed on the surface of a cylindrical support cored bar made of aluminum having an outer diameter of 20 mm in a state where the aggregates were substantially uniformly dispersed (coating step).
Next, the work is dried at 60 ° C. to a thickness of 100 μm.
m was formed.
【0066】その後、その相転移発熱層5にフッ素樹脂
PFA(パーフルオロアルコキシ)の熱収縮チューブを
被せて一端を封止し、他端を開放させた状態でその開放
端からロータリーポンプで減圧しながら、徐々に300
度Cまで加熱した。その後、この開放端を封止すること
により相転移発熱層5を被覆封止した保護層6を形成し
た。Thereafter, a heat-shrinkable tube made of fluororesin PFA (perfluoroalkoxy) is put on the phase-change heating layer 5 to seal one end, and the other end is opened, and the pressure is reduced by a rotary pump from the open end. While gradually 300
Heated to degree C. Thereafter, the open end was sealed to form a protective layer 6 covering and sealing the phase change heat generating layer 5.
【0067】ついで、このワークを毎分10度C以上の
冷却速度で急冷して実施例1の定着ローラを作製した。Then, the work was rapidly cooled at a cooling rate of 10 ° C./min or more to produce a fixing roller of Example 1.
【0068】(実施例2)トリメチルハイドロキノンに
代えてサリシロイルヒドラジドを還元剤として用いた以
外は実施例1と同様にして実施例2の定着ローラを得
た。Example 2 A fixing roller of Example 2 was obtained in the same manner as in Example 1 except that salicyloyl hydrazide was used as a reducing agent instead of trimethylhydroquinone.
【0069】(実施例3)トリメチルハイドロキノンに
代えてヒドラジンを還元剤として用いた以外は実施例1
と同様にして実施例3の定着ローラを得た。Example 3 Example 1 was repeated except that hydrazine was used as a reducing agent in place of trimethylhydroquinone.
In the same manner as in Example 1, a fixing roller of Example 3 was obtained.
【0070】(対照例1)実施例1と同じ高純度二酸化
セレンSeO2を含むポリイミド前駆体溶液に、硫化水
素(H2S)ガスを吹き込み、硫化セレンの微粒子を析
出させた。この硫化セレンの微粒子は実施例1の微粒子
に比較して細かく、かつ、粒子径が均一であった。(Comparative Example 1) Hydrogen sulfide (H2S) gas was blown into the same polyimide precursor solution containing high-purity selenium dioxide SeO2 as in Example 1 to precipitate selenium sulfide fine particles. The fine particles of selenium sulfide were finer than the fine particles of Example 1 and had a uniform particle diameter.
【0071】この析出液を攪拌して粒子を略均一に分散
させた状態で外径20mmのアルミニウムからなる円筒
支持体芯金の表面にスプレー塗装した。ついで、このワ
ークを60度Cで乾燥した後、100度Cまで加熱して
相転移発熱層5を形成した。The precipitate was stirred and the particles were substantially uniformly dispersed, and spray-coated on the surface of a cylindrical support cored bar made of aluminum having an outer diameter of 20 mm. Next, the work was dried at 60 ° C., and then heated to 100 ° C. to form the phase change heat generating layer 5.
【0072】その後、実施例1と同様にして保護層6を
形成し、急冷して対照例1の定着ローラを作製した。Thereafter, the protective layer 6 was formed in the same manner as in Example 1, and was quenched to produce a fixing roller of Comparative Example 1.
【0073】(対照例2)参考例1により機械的に粉砕
されたSe材を直接、溶液濃度20%に希釈したポリイ
ミド前駆体溶液に分散させた分散液を用いた。この分散
液を攪拌して粒子を略均一に分散させた状態で外径20
mmのアルミニウムからなる円筒支持体芯金の表面にス
プレー塗装し、ついで、実施例1と同様の工程により対
照例2の定着ローラを作製した。(Comparative Example 2) A dispersion in which the Se material mechanically pulverized in Reference Example 1 was directly dispersed in a polyimide precursor solution diluted to a solution concentration of 20% was used. This dispersion was stirred to disperse the particles substantially uniformly, and the outer diameter was 20%.
The surface of a cylindrical support core bar made of aluminum having a thickness of 0.2 mm was spray-coated, and then a fixing roller of Comparative Example 2 was produced in the same manner as in Example 1.
【0074】これらの実施例1〜3及び対照例1、2で
得られたローラを株式会社リコー製電子写真複写機M2
10の定着装置に組み込み、芯金内に設置してあるハロ
ゲンヒータ電力960Wで加熱しながら実機内のローラ
表面温度の上昇状況を調べてた。The rollers obtained in Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 2 were used in an electrophotographic copying machine M2 manufactured by Ricoh Co., Ltd.
The temperature of the roller surface in the actual machine was examined while being heated with a halogen heater power of 960 W installed in a cored bar and installed in a cored bar.
【0075】対照例1により得られたローラとその他の
ローラとの対比から、相転移発熱層を設けることによ
り、ローラの立ち上がり時間が短縮されることが認めら
れる。また、実施例1〜3と比較例1〜4との対比か
ら、この発明に従う光照射され、表面に良伝導材料を析
出させたローラは、いずれも立ち上がり時間が短縮され
て昇温速度が促進されていることが認められる。From the comparison between the roller obtained in Comparative Example 1 and the other rollers, it can be seen that the rise time of the roller is shortened by providing the phase change heat generating layer. Further, from the comparison between Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 4, all the rollers irradiated with light according to the present invention and having a good conductive material deposited on the surface have reduced rise time and accelerated the rate of temperature rise. It is recognized that it is.
【0076】[0076]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下の効果が期待できる。As described above, according to the present invention,
The following effects can be expected.
【0077】請求項1の発明によれば、結晶化発熱温度
領域を広げることができ、これにより加熱促進効果が優
れた定着ローラが提供される。According to the first aspect of the present invention, the crystallization heating temperature range can be widened, thereby providing a fixing roller having an excellent heating promoting effect.
【0078】請求項2の発明によれば、相転移発熱材料
の粒子が結着剤中に分散された相転移発熱層が形成され
る。この相転移発熱層では、相転移発熱材料の粒子が凝
集された状態で分散されている。また、この粒子は凝集
塊であり、これにより、請求項1に記載の定着ローラの
好適な製造方法が提供される。According to the second aspect of the present invention, a phase change heat generating layer in which particles of the phase change heat generating material are dispersed in a binder is formed. In the phase change heat generation layer, particles of the phase change heat generation material are dispersed in an agglomerated state. In addition, the particles are agglomerates, thereby providing a preferable manufacturing method of the fixing roller according to claim 1.
【0079】請求項3の発明によれば、相転移の際の発
熱量の多い粒子状のセレンが結着剤に分散された定着ロ
ーラの製造方法が提供される。According to the third aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a fixing roller in which particulate selenium having a large amount of heat generation at the time of phase transition is dispersed in a binder.
【0080】請求項4の発明によれば、良好な凝集塊が
結着剤中に分散された相転移発熱層を有する定着ローラ
の容易な製造方法が提供される。According to the fourth aspect of the present invention, there is provided an easy manufacturing method of a fixing roller having a phase change heat generating layer in which good aggregates are dispersed in a binder.
【0081】請求項5の発明によれば、耐熱性の良好な
ポリイミドを結着剤とした定着ローラが提供される。According to the fifth aspect of the present invention, there is provided a fixing roller using polyimide having good heat resistance as a binder.
【0082】請求項6の発明によれば、相転移発熱材料
の粒子をポリイミドに分散させたポリイミドからなる相
転移発熱層とその上に形成された表面保護層とを有する
定着ローラの容易な製造方法が提供される。According to the sixth aspect of the present invention, it is possible to easily manufacture a fixing roller having a phase change heat generating layer made of polyimide in which particles of the phase change heat generating material are dispersed in polyimide and a surface protective layer formed thereon. A method is provided.
【図1】 本発明の定着ローラ1の層構成の一例を示す
縦断面図である。FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an example of a layer configuration of a fixing roller 1 of the present invention.
【図2】 定着ローラの製造工程の一例を示す工程図で
ある。FIG. 2 is a process diagram illustrating an example of a manufacturing process of a fixing roller.
【図3】 参考例による非晶質物質の結晶化発熱特性を
示すDTA曲線図である。FIG. 3 is a DTA curve diagram showing crystallization heat generation characteristics of an amorphous material according to a reference example.
【図4】 参考例による非晶質物質の結晶化発熱特性を
示すDTA曲線図である。FIG. 4 is a DTA curve showing crystallization heat generation characteristics of an amorphous material according to a reference example.
【図5】 参考例による非晶質物質の結晶化発熱特性を
示すDTA曲線図である。FIG. 5 is a DTA curve showing crystallization heat generation characteristics of an amorphous material according to a reference example.
【図6】 参考例による定着ローラの昇温特性を説明す
るための時間−温度曲線図である。FIG. 6 is a time-temperature curve diagram for explaining a temperature rise characteristic of a fixing roller according to a reference example.
1…定着ローラ 2…芯金 3…粒子 4…結着剤 5…相転移発熱層 6…保護層(表面層) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Fixing roller 2 ... Core metal 3 ... Particles 4 ... Binder 5 ... Phase change heating layer 6 ... Protective layer (surface layer)
Claims (6)
ネルギーを発生する相転移発熱材料の粒子を結着剤に分
散させた相転移発熱層を有する定着ローラおいて、 前記粒子は、結着剤溶液中で還元することにより形成さ
れた凝集塊であることを特徴とする定着ローラ。1. A fixing roller having a phase transition heating layer in which particles of a phase transition heating material that generates thermal energy during a phase transition from an amorphous phase to a crystalline phase are dispersed in a binder. A fixing roller formed by agglomeration formed by reduction in a binder solution.
ネルギーを発生する相転移発熱材料の粒子を結着剤に分
散させた相転移発熱層を有する定着ローラの製造方法に
おいて、 前記相転移発熱層の形成工程は、 還元することにより相転移発熱材料となる原材料と還元
剤とを結着剤溶液中で混合する混合工程、 前記混合物を反応させて相転移発熱材料の凝集塊を粒子
状に析出させる粒子析出工程、 前記混合物をローラの表面又はローラの内部の少なくと
も一部に塗布する塗布工程、を含むことを特徴とする請
求項1に記載の定着ローラの製造方法。2. A method of manufacturing a fixing roller having a phase-change heating layer in which particles of a phase-change heating material that generates thermal energy during a phase transition from an amorphous phase to a crystalline phase are dispersed in a binder. The step of forming the phase change heat generating layer includes: a mixing step of mixing a raw material to be a phase change heat generating material by reduction with a reducing agent in a binder solution; 2. The method according to claim 1, further comprising: a particle precipitation step of depositing the mixture in the form of particles; and a coating step of coating the mixture on at least a part of the surface of the roller or the inside of the roller.
を特徴とする請求項2に記載の定着ローラの製造方法。3. The method according to claim 2, wherein the raw material is selenium dioxide.
ラジン類から選択された少なくとも一つであることを特
徴とする請求項2又は請求項3に記載の定着ローラの製
造方法。4. The method according to claim 2, wherein the reducing agent is at least one selected from the group consisting of handloquinones and hydrazines.
含むことを特徴とする請求項2〜請求項4のいずれか1
項に記載の定着ローラの製造方法。5. The method according to claim 2, wherein the binder solution contains a polyimide precursor.
13. The method for manufacturing a fixing roller according to item 13.
ネルギーを発生する相転移発熱材料の粒子をポリイミド
に分散させたポリイミドからなる相転移発熱層とその上
に形成された表面保護層とを有する定着ローラの製造方
法において、 ポリイミド前駆体溶液中で還元されて形成された相転移
発熱材料の粒子が含まれたポリイミド前駆体分散液を支
持体に塗布して相転移発熱層を形成後、該相転移発熱層
を前記相転移発熱材料の融点以下の温度で予備加熱し、
ついで表面保護層を付与後、前記相転移発熱層を加熱し
てイミド化することを特徴とする定着ローラの製造方
法。6. A phase-change heating layer made of polyimide in which particles of a phase-change heating material that generates thermal energy during a phase transition from an amorphous phase to a crystalline phase are dispersed in polyimide, and a surface formed thereon. A method of manufacturing a fixing roller having a protective layer, comprising: applying a polyimide precursor dispersion liquid containing particles of a phase-change exothermic material formed by reduction in a polyimide precursor solution to a support; After forming, the phase change heat generating layer is pre-heated at a temperature equal to or lower than the melting point of the phase change heat generating material,
Then, after a surface protective layer is provided, the phase change heat generating layer is heated to be imidized, thereby producing a fixing roller.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22904497A JPH1165340A (en) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | Fixing roller and method of manufacturing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22904497A JPH1165340A (en) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | Fixing roller and method of manufacturing the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1165340A true JPH1165340A (en) | 1999-03-05 |
Family
ID=16885872
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22904497A Pending JPH1165340A (en) | 1997-08-26 | 1997-08-26 | Fixing roller and method of manufacturing the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1165340A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6847798B2 (en) * | 2002-10-22 | 2005-01-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fusing device for an electrophotographic image forming apparatus |
-
1997
- 1997-08-26 JP JP22904497A patent/JPH1165340A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6847798B2 (en) * | 2002-10-22 | 2005-01-25 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Fusing device for an electrophotographic image forming apparatus |
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