JP2009109952A - 加圧部材、及びその加圧部材を有する像加熱装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】加熱部材23と接触して記録材Pを挟持搬送しつつ加熱するためのニップ部Nを形成する加圧部材24であって、第1の弾性層24aと、前記第1の弾性層よりも高い熱伝導性を有する第2の弾性層24bと、を有する加圧部材において、前記第2の弾性層の記録材搬送方向と直交する長手方向の中央よりも端部の厚さが厚くなるように前記第1の弾性層と前記第2の弾性層を組み合わせて弾性層が形成されていることを特徴とする。
【選択図】図2
Description
図1は本発明に係る像加熱装置を加熱定着装置として搭載できる画像形成装置の一例の概略構成模型図である。この画像形成装置は電子写真式のレーザービームプリンタである。
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材について、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。幅とは短手方向の寸法である。
上記の加圧ローラ24について、それを構成する材料、成型方法等を以下に詳細に説明する。
図3は加圧ローラ24の層構成模型図である。
加圧ローラ24に用いられるソリッドゴム弾性層24aと高熱伝導弾性層24bの厚みを合計した弾性層全体の厚さは、所望の幅のニップ部Nを形成することができる厚さであれば特に限定されないが、2〜10mmであることが好ましい。その中でソリッドゴム弾性層24aの厚みは特に限定されるものではなく、次項で詳しく述べる高熱伝導弾性層24bの硬度に応じて適宜必要な厚みで調整すれば良い。ここで、厚み或いは厚さとは加圧ローラ24の径方向の寸法をいう。
高熱伝導弾性層24bは、ソリッドゴム弾性層24aの外周に所定の厚みで形成されている。高熱伝導弾性層24bの厚みは、上記の3−1−1)の項で述べた範囲内であれば加圧ローラ24として有用な任意の厚みで用いることができる。この高熱伝導弾性層24bは、耐熱性弾性材料24e中に熱伝導性フィラーとしてアルミナ、AlN、カーボンファイバー等のフィラーが熱伝導率アップのために分散されて形成されている。
離型層24cは高熱伝導弾性層24b上にPFAチューブを被せることにより形成しても良いし、フッ素ゴムまたは、PTFE、PFA、FEPなどのフッ素樹脂を高熱伝導弾性層24b上にコーティングすることによって形成しても良い。なお、離型層24cの厚さは加圧ローラ24に充分な離型性を付与することができる厚さであれば特に限定されないが、好ましくは20〜100μmである。
[実施例1]
図8は実施例1に係る加圧ローラ24の一例の縦断面模型図である。図9は図8の加圧ローラ24の成型手順を表す説明図である。
ソリッドゴム弾性層24aとして、密度が1.20g/cm3である付加反応硬化型のシリコーンゴムを用いている。
次に高熱伝導弾性層24bについて説明する。
重量平均分子量Mw=65000
数平均分子量 Mn=15000
A液‥ビニル基濃度(0.863mol%)、SiH濃度(無し)
粘度(7.8Pa・s)
B液‥ビニル基濃度(0.955mol%)、SiH濃度(0.780mol%
粘度(6.2Pa・s)
A/B=1/1のときH/Vi=0.43
となるA、B両液を1:1の割合になるように配合し、触媒の白金化合物を加えて付加硬化型シリコーンゴム原液を得る。
φ22のAl製芯金24dの外周に上記のシリコーンゴムを用いて型成型法により厚さ3mmのソリッドゴム弾性層24aを形成することにより、図9に示すような弾性層形成物1を得た。弾性層形成物1の外形はφ28である。ここで温度条件としては150℃×30分にて加熱硬化させた。このソリッドゴム弾性層24aの熱伝導率λは0.2W/(m・K)であり、テストピース硬度はASKER−C硬度で32度であった。その熱伝導率0.2W/(m・K)は、後述する比較例ローラ1〜6の高熱伝導弾性層24bの熱伝導率よりも低い。
図10は実施例2に係る加圧ローラ24の一例の縦断面模型図である。図11は図10の加圧ローラ24の成型手順を表す説明図である。
芯金24dの外周に上記のシリコーンゴムを用いて型成型法によりソリッドゴム弾性層24aを形成することによって、図11に示すような弾性層形成物1を得る。ソリッドゴム弾性層24aの材料、厚さ、温度条件などは実施例1の加圧ローラ24のソリッドゴム弾性層24aと同じである。
加圧ローラ24について、以下に説明する比較例ローラ1〜6を作製し、この比較例ローラ1〜6と後述する実施例ローラ1〜6との性能比較評価を行った。ここで、実施例ローラ1〜6と比較例ローラ1〜6は、それぞれ同じ番号同士で対応し、同じ物性の弾性層を有するものである。
図12は比較例ローラ1〜6の縦断面模型図である。
付加反応型液状シリコーンゴム原液(S成分)に、フィラー(F成分)として、熱伝導率が36W/(m・K)である球形アルミナ(平均粒子径=11μm)を、混合後の割合がF成分として40vol%となるように混合してシリコーンゴム組成物を得た。そしてそのシリコーンゴム組成物によりソリッドゴム弾性層24a上の高熱伝導弾性層24bを形成した。
付加反応型液状シリコーンゴム原液(S成分)に、フィラー(F成分)として、熱伝導率が200W/(m・K)である球形AlN(平均粒子径=8.4μm)を、混合後の割合がF成分として35vol%となるように混合してシリコーンゴム組成物を得た。そしてそのシリコーンゴム組成物によりソリッドゴム弾性層24a上の高熱伝導弾性層24bを形成した。
付加反応型液状シリコーンゴム原液(S成分)に、フィラー(F成分)として、熱伝導率が36W/(m・K)である球形アルミナ(平均粒子径=11μm)を、混合後の割合がF成分として50vol%となるように混合してシリコーンゴム組成物を得た。そしてそのシリコーンゴム組成物によりソリッドゴム弾性層24a上の高熱伝導弾性層24bを形成した。
付加反応型液状シリコーンゴム原液(S成分)に、フィラー(F成分)として、熱伝導率が200W/(m・K)である球形AlN(平均粒子径=8.4μm)を、混合後の割合がF成分として40vol%となるように混合してシリコーンゴム組成物を得た。そしてそのシリコーンゴム組成物によりソリッドゴム弾性層24a上の高熱伝導弾性層24bを形成した。
付加反応型液状シリコーンゴム原液(S成分)に、フィラー(F成分)として、熱伝導率が900W/(m・K)であるピッチ系カーボンファイバ100−05Mを、混合後の割合がF成分として35vol%となるように混合してシリコーンゴム組成物を得た。ピッチ系カーボンファイバ100−05Mについては追って説明する。そしてそのシリコーンゴム組成物によりソリッドゴム弾性層24a上の高熱伝導弾性層24bを形成した。
付加反応型液状シリコーンゴム原液(S成分)に、フィラー(F成分)として、熱伝導率が900W/(m・K)であるピッチ系カーボンファイバ100−15Mを、混合後の割合がF成分として30vol%となるように混合してシリコーンゴム組成物を得た。ピッチ系カーボンファイバ100−15Mについては追って説明する。そしてそのシリコーンゴム組成物によりソリッドゴム弾性層24a上の高熱伝導弾性層24bを形成した。
比較評価例1
図13は本比較評価例の比較対象となる実施例ローラ1と比較例ローラ1の縦断面模型図である。
比較評価例1と同様、図13に示す形状で実施例ローラ2と比較例ローラ2をそれぞれ作製した。実施例ローラ2のソリッドゴム弾性層24aと高熱伝導弾性層24bのシリコーンゴムの物性は、比較例ローラ2のそれと同じである。ただし、高熱伝導弾性層24bの充填材を実施例ローラ1の高熱伝導弾性層24bより熱伝導率の高いAlNに変更した。AlNの場合、配合量をアルミナより少ない35vol%としても、熱伝導率については実施例ローラ1の0.84W/(m・K)よりも高い1.02W/(m・K)にすることができた。一方、高熱伝導弾性層24bのゴム硬度は40度から51度へと硬くなった。図2に示す定着装置6において、これらの実施例ローラ2、比較例ローラ2それぞれに加圧力196Nを作用させたときに形成されたニップ幅を表2に示す。実施例ローラ2は全体的に実施例ローラ1よりもニップ幅が細くなったが、実施例ローラ2の長手方向の中央のニップ幅と端部のニップ幅との差については、ほぼ同じ値にすることができた。
図14は本比較評価例の比較対象となる実施例ローラ3と比較例ローラ3の縦断面模型図である。
比較評価例3と同様、図14に示す形状で実施例ローラ4と比較例ローラ4をそれぞれ作製した。実施例ローラ4のソリッドゴム弾性層24aと高熱伝導弾性層24bのシリコーンゴムの物性は、比較例ローラ4のそれと同じである。ただし、高熱伝導弾性層24bの充填材を実施例ローラ3より熱伝導率の高いAlNに変更した。AlNの場合、配合量を実施例ローラ3のアルミナより少ない40vol%としても、熱伝導率については実施例ローラ3の1.196W/(m・K)よりも高い1.24W/(m・K)にすることができた。一方、高熱伝導弾性層24bのゴム硬度は58度から63度へと硬くなった。図2に示す定着装置6において、これらの実施例ローラ4、比較例ローラ4それぞれに加圧力196Nを作用させたときに形成されたニップ幅を表4に示す。実施例ローラ4は全体的に実施例ローラ3よりもニップ幅が細くなったが、実施例ローラ4の長手方向の中央のニップ幅と端部のニップ幅との差については、ほぼ同じ値にすることができた。
比較評価例1と同様、図13に示す形状で実施例ローラ2と比較例ローラ2をそれぞれ作製した。実施例ローラ5のソリッドゴム弾性層24aと高熱伝導弾性層24bのシリコーンゴムの物性は、比較例ローラ5のそれと同じである。これらの実施例ローラ5と比較例ローラ5は、高熱伝導弾性層24bとして、ローラの長手方向の熱伝導率を更に高いものにするため、付加硬化型シリコーンゴム原液に充填材としてカーボンファイバーを35vol%配合したシリコーンゴム組成物を用いている。実施例ローラ5と比較例ローラ5の外形形状及び成型法は、それぞれ図13に示す実施例ローラ1と比較例ローラ1の外形形状と同じである。
比較評価例5と同様、図13に示す形状で実施例ローラ2と比較例ローラ2をそれぞれ作製した。実施例ローラ6のソリッドゴム弾性層24aと高熱伝導弾性層24bのシリコーンゴムの物性は、比較例ローラ5のそれと同じである。ただし、実施例ローラ6においては、高熱伝導弾性層24bの充填材であるカーボンファイバーの繊維長Lと入れ目量を実施例ローラ5のカーボンファイバーに対して変更した。具体的には、繊維長Lを50μmから150μmにアップさせ、配合量は逆に35vol%から30vol%に削減した。しかしながら、高熱伝導弾性層24bの長手方向の熱伝導率については、実施例ローラ5の39.22W/(m・K)よりも高い65.78W/(m・K)にすることができ、逆にゴム硬度は39度から35度へと軟らかくなった。図2に示す定着装置6において、これらの実施例ローラ5、比較例ローラ5それぞれに加圧力196Nを作用させたときに形成されたニップ幅を表6に示す。実施例ローラ6は全体的に実施例ローラ5よりもニップ幅が広くなり、かつ実施例ローラ6の長手方向の中央のニップ幅と端部のニップ幅を同じ値にすることができた。
これまでの実施例1〜6に対する比較例として、加圧ローラの弾性層全層をソリッドゴム弾性層24aで成型した場合の例を示す。
(4)その他
4−1)上記実施例におけるフィルム加熱方式の加熱定着装置6において、加熱体22はセラミックヒータに限られるものではない。例えば、加熱体22はニクロム線等を用いた接触加熱体等や、鉄板片等の電磁誘導発熱性部材等であってもよい。加熱体22は必ずしもニップ部に位置していなくてもよい。
Claims (6)
- 加熱部材と接触して記録材を挟持搬送しつつ加熱するためのニップ部を形成する加圧部材であって、第1の弾性層と、前記第1の弾性層よりも高い熱伝導性を有する第2の弾性層と、を有する加圧部材において、
前記第2の弾性層の記録材搬送方向と直交する長手方向の中央よりも端部の厚さが厚くなるように前記第1の弾性層と前記第2の弾性層を組み合わせて弾性層が形成されていることを特徴とする加圧部材。 - 前記第1の弾性層より前記第2の弾性層の方が、少なくとも記録材搬送方向と直交する長手方向の熱伝導率が高く設定されていることを特徴とする請求項1に記載の加圧部材。
- 前記第2の弾性層は、前記第1の弾性層よりも硬度が高いことを特徴とする請求項1に記載の加圧部材。
- 前記第2の弾性層の厚さを前記第2の弾性層の記録材搬送方向と直交する長手方向の中央から端部にかけて変化させていることを特徴とする請求項1に記載の加圧部材。
- 前記第1の弾性層の厚さを前記第1の弾性層の記録材搬送方向と直交する長手方向の中央から端部にかけて変化させていることを特徴とする請求項1に記載の加圧部材。
- 加熱部材と、前記加熱部材と接触してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材が担持している像を加熱する像加熱装置において、
前記加圧部材は、第1の弾性層と、前記第1の弾性層よりも高い熱伝導性を有する第2の弾性層と、を有し、前記第2の弾性層の記録材搬送方向と直交する長手方向の中央よりも端部の厚さが厚くなるように前記第1の弾性層と前記第2の弾性層を組み合わせて弾性層が形成されていることを特徴とする像加熱装置。
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