JP2010151960A - 像加熱装置、像加熱装置に用いられる加圧ローラ及び加圧ローラの製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 芯金上に設けるゴム層が、厚み方向の熱伝導率が0.16W/(m・k)以上0.40W/(m・k)以下のソリッドゴム層と、平均長さが0.05mm以上1mm以下、長さ方向の熱伝導率が500W/(m・K)以上の針形状フィラーを5vol%以上且つ40vol%以下含有し、ローラ軸方向の熱伝導率が2.5W/(m・k)以上、厚みが0.5mm以上5.0mm以下で、ソリッドゴム層と樹脂チューブ層の間に設けられている自己接着性シリコーンゴム層と、を有する構成とする。
【選択図】 図12
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す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。
図2は定着装置6の概略構成断面図である。この定着装置6は、フィルム加熱方式の定着装置であり、以下に概略構成について説明する。
上記の加圧ローラ24について、それを構成する材料、製造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は、丸軸の芯金24cと、ソリッドゴム層(第一のゴム層)24fと、自己接着性シリコーンゴム層(第二のゴム層)24aと、表面層としての樹脂チューブ層24bと、を有する。自己接着性シリコーンゴム層(第二のゴム層)24aはソリッドゴム層(第一のゴム層)24fと樹脂チューブ層24bの間に設けられている。
加圧ローラ24に用いられるソリッドゴム層24fと後述する自己接着性シリコーンゴム層24aの厚みを加算したゴム層全体の厚さは、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層24f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自己接着性シリコーンゴム層24aの硬度に応じて適宜必要な厚みで調整すれば良い。
自己接着性シリコーンゴム層24aは、ソリッドゴム層24fと樹脂チューブ24bとの間に形成されている。この自己接着性シリコーンゴム層24aは、タイプP:市販されているようなシリコーンゴム接着剤である付加型シリコーンゴム組成物24e1に針形状フィラーを配合した組成物24eを硬化させたものである。または、タイプQ:接着性付与剤を配合していない付加型シリコーンゴム組成物24e2に針形状フィラー24d及び接着性付与剤を配合した組成物24eを硬化させたものである。
この成分としては、ケイ素原子に結合するアルケニル基を、1分子中に少なくとも2個含有するものが好ましい。アルケニル基としては、例えばビニル基、アリル基等があり、好ましくはビニル基である。また、ケイ素原子に結合するその他の有機基は、炭素原子数が10以下の一価の炭化水素基が好ましく、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、クロロメチル基、3,3,3−トリフルオロプロピル基等の水素原子の一部または全部がハロゲン原子等で置換された炭化水素基などが挙げられ、中でもメチル基及びフェニル基が好ましい。これらのアルケニル基、及び炭素原子数が10以下の一価の炭化水素基を含んでなるジオルガノポリシロキサンとしては直鎖状のものが好ましい。また、アルケニル基は、ジオルガノポリシロキサンの分子鎖中もしくは分子鎖両末端のいずれの位置に存在してもよく、その含有量は、全有機基中0.05〜10モル%であることが好ましい。
オルガノハイドロジェンポリシロキサンは前記(イ)のジオルガノポリシロキサン中のアルケニル基と付加反応して組成物を硬化せしめる架橋剤であるので、1分子中に少なくとも2個のSiH基を有することが必要である。また、その分子構造は直鎖状、環状、分岐状のいずれの状態であってもよい。このオルガノハイドロジェンポリシロキサンの使用量は、それに含まれるSi−H基と(イ)のジオルガノポリシロキサン中のアルケニル基とのモル比[Si−H基]/[アルケニル基]が0.5〜5の範囲となる量であることが好ましい。
この成分は公知のものでよく、例えば塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィンとの錯体などが挙げられる。その使用量は、通常、前記(イ)成分に対し1〜100ppm程度でよい。
この成分としては、接着性を付与する官能基を含有するケイ素化合物が好ましい。この接着付与成分としては、分子中にビニル基、(メタ)アクリロキシプロピル基等の脂肪族不飽和性官能基、又はグリシドキシプロピル基,3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基等のエポキシ官能性基を有するトリアルコキシシランの他、1分子中に少なくとも1個、好ましくは2個以上のケイ素原子結合水素原子(即ち,SiH基)を有すると同時に、ケイ素原子に結合する1価の基として、グリシドキシプロピル基、3,4−エポキシシクロヘキシルエチル基等のエポキシ官能性基;トリメチルシリルエチル基、トリエチルシリルエチル基等のトリアルコキシシリル官能性基;トリ(イソプロペノキシ)シリルエチル基、トリ(イソプロペノキシ)シリルプロピル基等のトリアルケノキシシリル官能性基;アセトキシプロピル基、アセトキシエチル基等のエステル官能性基;−(CH2)3−OCONH−(CH2)3−Si(OCH3)3、−(CH2)2−COO−(CH2)3−Si(OCH3)3、―(CH2)3―OCO−(CH2)3―COO−(CH2)3―Si(OCH3)3等のエステル官能性基、アミド官能性基、トリアルコキシシリル官能性基等の2種以上の構造を有する複合官能性基;及びカルボン酸無水物基等の酸無水物官能性基から選ばれる少なくとも1種、好ましくは同一又は異種の2個以上の1価の官能性基を有する、官能性基含有オルガノハイドロジェンシロキサンオリゴマーが挙げられる。この場合、上記シロキサンオリゴマー中のシロキサン構造を構成するケイ素原子数は2〜10個程度のものが使用され、シロキサンの分子構造は直鎖状でも環状でもよいが、特にテトラシクロシロキサン(シロキサン環状4量体)が好適に使用される。
図7に示す針形状フィラー24dは、繊維長部分Lの平均値が50μmより短いと、自己接着性シリコーンゴム層24a中の熱伝導率異方性効果が現れ難い。つまり、自己接着性シリコーンゴム層24aは、加圧ローラの軸方向の熱伝導率が高く、回転方向の熱伝導率が低いと、ローラ軸方向の非通紙領域で多くなる熱量を非通紙領域から中央部に向かって効率よく移動できるので、同じ定着性を得るのにも省エネが図れる。繊維長部分Lの平均値が1mmより長いと、フィラー24dの高熱伝導弾性ゴム層24b中への分散加工成型が難しい。従って、フィラー24dの長さは0.05mm以上1mm以下が好ましい。
樹脂チューブ24bは第二のゴム層24a上に配置される。具体的にはPFAチューブ、FEPチューブなどが好適に用いられるが、この限りではない。チューブ24b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。
図11、図12を用いて加圧ローラの製造方法を説明する。まず、芯金24c上に、付加型のシリコーンゴムを用いてソリッドゴム層(第一のゴム層)24fを得る(図11(a)参照)。ただし、芯金24cと第一のゴム層24f間に、他のゴム層を挟んでもよい。この第一のゴム層の成型方法としては成型金型を使った注型成形法が好ましい。
以下、本発明を実施例により説明する。まず、実施例1〜4に係る各加圧ローラ24に使用する針形状フィラー24dを示す。針形状フィラー24dとして下記に示す4種類のピッチ系カーボンファイバーを用いる。
種類:100−15M:ピッチ系カーボンファイバー
商品名:XN−100−15M(日本グラファイトファイバー(株)製)
平均繊維直径:9μm
平均繊維長L:150μm
熱伝導率900W/(m・K)
(B)実施例3の加圧ローラIIIに用いる針形状フィラー
種類:100−05M:ピッチ系カーボンファイバー
商品名:XN−100−05M(日本グラファイトファイバー(株)製)
平均繊維直径:9μm
平均繊維長L:50μm
熱伝導率900W/(m・K)
(C)実施例4の加圧ローラIVに用いる針形状フィラー
種類:100−01:ピッチ系カーボンファイバー
商品名:XN−100−01(日本グラファイトファイバー(株)製)
平均繊維直径:10μm
平均繊維長L:1mm
熱伝導率900W/(m・K)
図11、12を用いて、加圧ローラ24の成形法を説明する。まず、φ22(mm)のAl(アルミニウム)製芯金24cの外周に、密度が1.20g/cm3である付加型のシリコーンゴムを用いて、型成型法により、第一のゴム層の肉厚が3.0mm、φ28(mm)の第1のゴム層形成物24f1を得る(図11(a)参照)。
実施例1と同様にして、第一のゴム層24fの肉厚が3.5mm、φ29(mm)の第1のゴム層形成物24f1を得る。次に実施例1と同様にして自己接着性シリコーンゴム組成物24eを得た。
実施例1と同様にして、第一のゴム層24fの肉厚が3.5mm、φ29(mm)のゴム層形成物24f1を得る。
実施例1と同様にして、第一のゴム層24fの肉厚が3.0mm、φ28(mm)のゴム層形成物24f1を得る。次に第二のゴム層24aの注型成形による成形法を説明する。
比較例として以下のローラを作成した。
[性能評価]
<接着性評価>.
接着性評価には上記手法にて作製した実施例1〜4、比較例1に係る加圧ローラ24をそれぞれ有する5つのフィルム加熱方式の定着装置を同じ構成のプリンタに搭載した。そして各プリンタにおいて、定着装置の加圧ローラ24の周速度(プロセススピード)を234mm/secとなるように調整し、定着温度を220℃に設定した。即ち、定着装置のニップ部Nに記録材Pとして通紙(導入)させた紙はLTR横サイズ紙(75g/m2)であり、50枚/分にて連続20万枚通紙した。その後、第二のゴム層24aとチューブ24bの剥れがないかどうかを目視と手でチューブを引っ張ることにより評価した。
非通紙部昇温評価には、前述と同様の構成で、連続500枚通紙した時の非通紙領域(LTR横サイズ紙が通過しない領域)のフィルム23表面の温度を測定した。
評価結果について、表1にまとめる。
2 帯電ローラ
3 レーザービームスキャナ
4 現像装置
5 転写ローラ
6 定着装置
7 クリーニング装置
8 給紙ローラ
9 給紙カセット
10 ガイド
11 レジストローラ
12 搬送装置
13 搬送ローラ
14 ガイド
15 排紙ローラ
16 排紙トレイ
21 フィルムガイド部材
22 ヒータ
23 フィルム
24 加圧ローラ
24f 第一のゴム層
24a 第二のゴム層
24b 樹脂チューブ層
LB レーザービーム
TO トナー
P 記録材
N ニップ
T テープ
S センサ
Claims (7)
- 記録材上のトナー像を加熱する加熱部材と、芯金とゴム層と表面層としての樹脂チューブ層とを有し前記加熱部材と共にニップ部を形成する加圧ローラと、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上のトナー像を加熱する像加熱装置において、
前記ゴム層は、厚み方向の熱伝導率が0.16W/(m・k)以上0.40W/(m・k)以下のソリッドゴム層と、平均長さが0.05mm以上1mm以下、長さ方向の熱伝導率が500W/(m・K)以上の針形状フィラーを5vol%以上且つ40vol%以下含有し、ローラ軸方向の熱伝導率が2.5W/(m・k)以上、厚みが0.5mm以上5.0mm以下で、前記ソリッドゴム層と前記樹脂チューブ層の間に設けられている自己接着性シリコーンゴム層と、を有することを特徴とする像加熱装置。 - 前記針形状フィラーはピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。
- 前記加熱部材は、エンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内面に接触するヒータと、を有し、前記エンドレスベルトを介して前記ヒータと前記加圧ローラにより前記ニップ部を形成していることを特徴とする請求項1に記載の像加熱装置。
- 芯金とゴム層と表面層としての樹脂チューブ層とを有し、記録材上のトナー像を加熱する像加熱装置に用いられる加圧ローラにおいて、
前記ゴム層は、厚み方向の熱伝導率が0.16W/(m・k)以上0.40W/(m・k)以下のソリッドゴム層と、平均長さが0.05mm以上1mm以下、長さ方向の熱伝導率が500W/(m・K)以上の針形状フィラーを5vol%以上且つ40vol%以下含有し、ローラ軸方向の熱伝導率が2.5W/(m・k)以上、厚みが0.5mm以上5.0mm以下で、前記ソリッドゴム層と前記樹脂チューブ層の間に設けられている自己接着性シリコーンゴム層と、を有することを特徴とする加圧ローラ。 - 前記針形状フィラーはピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項4に記載の加圧ローラ。
- 芯金と、表面層としての樹脂チューブ層と、厚み方向の熱伝導率が0.16W/(m・k)以上0.40W/(m・k)以下のソリッドゴム層と、平均長さが0.05mm以上1mm以下、長さ方向の熱伝導率が500W/(m・K)以上の針形状フィラーを5vol%以上且つ40vol%以下含有し、ローラ軸方向の熱伝導率が2.5W/(m・k)以上、厚みが0.5mm以上5.0mm以下で、前記ソリッドゴム層と前記樹脂チューブ層の間に設けられている自己接着性シリコーンゴム層と、を有し、像加熱装置に用いられる加圧ローラの製造方法であって、
内面が円筒形状の成型金型の中央に前記ソリッドゴム層を設けた芯金をセットする工程と、前記成型金型の内面に前記樹脂チューブをセットする工程と、前記ソリッドゴム層を設けた芯金と前記樹脂チューブの間に接着性付与剤及び前記針形状フィラーを含有する液状付加型シリコーンゴムを流し込む工程と、前記液状付加型シリコーンゴムを硬化させると共に前記接着性付与剤の作用により前記樹脂チューブと前記シリコーンゴムを接着させる工程と、を有することを特徴とする加圧ローラの製造方法。 - 前記針形状フィラーはピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項6に記載の加圧ローラの製造方法。
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