JP2023143791A - Grease composition, heating device, and electrophotographic image forming apparatus - Google Patents
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Images
Abstract
Description
本開示は、グリース組成物、加熱装置および電子写真画像形成装置に関する。 The present disclosure relates to grease compositions, heating devices, and electrophotographic imaging devices.
電子写真プロセスを利用した電子写真画像形成装置(以下、「画像形成装置」ともいう)において、感光体上にトナーにより形成されたトナー画像は、記録媒体上に転写された後、加熱装置を通過することにより、記録媒体上に定着(固着)される。加熱装置としては、加熱部材によって所定の定着温度に加熱される定着部材であって、記録媒体上に形成した未定着トナー画像を接触加熱して固着画像として定着させる、接触式の加熱装置が広く用いられている。代表的な加熱装置としては、特許文献1や特許文献2に記載のフィルム加熱方式の加熱装置がある。
フィルム加熱方式の加熱装置の駆動時において、フィルムは、加熱部材からの熱を受けながら加熱部材と摺擦している。そして、摩擦低減のため、フィルムと加熱部材の間には、耐熱性の潤滑剤が用いられる。なお、潤滑剤としては、一般的に高い耐熱性を有するフッ素系オイルやフッ素系グリースが用いられる。具体的に、潤滑剤として、特許文献1ではフッ素系グリースやシリコンオイルが、特許文献2ではフッ素系グリース等が用いられている。
In an electrophotographic image forming apparatus (hereinafter also referred to as an "image forming apparatus") that uses an electrophotographic process, a toner image formed on a photoreceptor with toner is transferred onto a recording medium and then passed through a heating device. By doing so, it is fixed (fixed) on the recording medium. As a heating device, a contact-type heating device is widely used, which is a fixing member heated to a predetermined fixing temperature by a heating member, and fixes an unfixed toner image formed on a recording medium as a fixed image by contact heating. It is used. Typical heating devices include film heating type heating devices described in
When a film heating type heating device is driven, the film rubs against the heating member while receiving heat from the heating member. In order to reduce friction, a heat-resistant lubricant is used between the film and the heating member. Note that as the lubricant, fluorine-based oil or fluorine-based grease, which generally has high heat resistance, is used. Specifically, as the lubricant, fluorine-based grease or silicone oil is used in
ところで、トナー像を担持した記録材を加熱する熱定着装置を備えた電子写真画像形成装置においては、熱定着装置がトナー像を担持した記録材を加熱する際の熱の影響によって、トナーやグリースから超微粒子が発生することがある。特許文献3は、このような超微粒子の電子写真画像形成装置外への放出を防止し得る電子写真画像形成装置を開示している。具体的には、第1の粒径の超微粒子の検知部と、該第1の粒径よりも大きい第2の粒径の超微粒子の検知部とを備え、当該検知部の検知結果が示す超微粒子の量の情報に基づいて、装置外への超微粒子の放出を抑制するための制御を実行する電子写真画像形成装置を開示している。
By the way, in an electrophotographic image forming apparatus equipped with a heat fixing device that heats a recording material carrying a toner image, the toner and grease are Ultrafine particles may be generated.
特許文献3に係る電子写真画像形成装置によれば、確かに装置外への超微粒子の放出は防止し得る。しかしながら、超微粒子の検知部の設置や超微粒子の量を低減させるための制御部の実装は、電子写真画像形成装置の大型化やコストアップを招来する場合がある。
According to the electrophotographic image forming apparatus according to
本開示の少なくとも一の態様は、グリースに起因する超微粒子の発生自体を防止し得る加熱装置および電子写真画像形成装置の提供に向けたものである。また、本開示の少なくとも一の態様は、加熱された場合にも超微粒子の発生を防止し得るグリース組成物の提供に向けたものである。 At least one aspect of the present disclosure is directed to providing a heating device and an electrophotographic image forming apparatus that can prevent the generation of ultrafine particles caused by grease. Furthermore, at least one aspect of the present disclosure is directed to providing a grease composition that can prevent the generation of ultrafine particles even when heated.
本開示の少なくとも一の態様によれば、
加熱用の回転体と、
該回転体に対向配置され、該回転体と共にニップ部を形成する対向部材と、
該回転体の内部に配置され、該回転体の内周面との対向面を有し、かつ、該回転体を該対向部材に付勢する付勢部材と、を有する加熱装置であって、
該内周面と該対向面とはグリース組成物を介して接触し、摺動部を構成してなり、
該グリース組成物は基油を含み、
該基油は、フルオロポリマーと、パーフルオロポリエーテルと、を含み、
該フルオロポリマーは、下記構造式(1)で示される構造を有し、
該パーフルオロポリエーテルは、
窒素雰囲気下で温度25℃から10℃/分で昇温させたときに得られる熱重量減少曲線における260℃時点での蒸発損失が0.05質量%以上、2.0質量%以下であり、
温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)であり、かつ、
下記構造式(2)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、下記構造式(3)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、および下記構造式(4)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテルからなる群から選択される少なくとも一のパーフルオロポリエーテルを含む、加熱装置が提供される:
According to at least one aspect of the present disclosure,
A rotating body for heating,
a facing member disposed opposite to the rotating body and forming a nip portion together with the rotating body;
A heating device comprising: a biasing member disposed inside the rotary body, having a surface facing an inner circumferential surface of the rotary body, and biasing the rotary body toward the opposing member,
The inner circumferential surface and the opposing surface are in contact with each other via a grease composition to constitute a sliding part,
The grease composition includes a base oil;
The base oil includes a fluoropolymer and a perfluoropolyether,
The fluoropolymer has a structure represented by the following structural formula (1),
The perfluoropolyether is
The evaporation loss at 260°C in the thermogravimetric reduction curve obtained when the temperature is raised from 25°C at a rate of 10°C/min in a nitrogen atmosphere is 0.05% by mass or more and 2.0% by mass or less,
The kinematic viscosity at a temperature of 40° C. is 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s), and
A perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (2), a perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (3), and a perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (4). A heating device is provided comprising at least one perfluoropolyether selected from the group consisting of ethers:
(構造式(1)中、Rは、アルキレン基を表し、pおよびqは、各々独立に正の数を表し、p+qは、該フルオロポリマーの温度40℃における動粘度が1.0×105~1.0×107cSt(1.0×103~1.0×105cm2/s)を満たす値である。) (In Structural Formula (1), R represents an alkylene group, p and q each independently represent a positive number, and p+q represents that the kinematic viscosity of the fluoropolymer at a temperature of 40° C. is 1.0×10 5 ~1.0×10 7 cSt (1.0×10 3 to 1.0×10 5 cm 2 /s).)
(構造式(2)中、kは正の数を表し、kは、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。) (In structural formula (2), k represents a positive number, and k is a value that satisfies the kinematic viscosity of the perfluoropolyether at a temperature of 40°C of 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s). .)
(構造式(3)中、m1およびn1は、各々独立に正の数を表し、m1+n1は、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。) (In structural formula (3), m1 and n1 each independently represent a positive number ; ).
(構造式(4)中、n2は正の数を表し、n2は、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。)。 (In structural formula (4), n2 represents a positive number, and n2 is a value that satisfies the kinematic viscosity of the perfluoropolyether at a temperature of 40°C of 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s). ).
また、本開示の少なくとも一の態様によれば、上記加熱装置を有する電子写真画像形成装置が提供される。 Further, according to at least one aspect of the present disclosure, there is provided an electrophotographic image forming apparatus having the above heating device.
さらに、本開示の少なくとも一の態様によれば、
基油を含有し、
該基油が、フルオロポリマーと、パーフルオロポリエーテルと、を含み、
該フルオロポリマーは、下記構造式(1)で示される構造を有し、
該パーフルオロポリエーテルは、
窒素雰囲気下で温度25℃から10℃/分で昇温させたときに得られる熱重量減少曲線における260℃時点での蒸発損失が0.05質量%以上、2.0質量%以下であり、
温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)であり、かつ、
下記構造式(2)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、下記構造式(3)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、および下記構造式(4)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテルからなる群から選択される少なくとも一のパーフルオロポリエーテルを含む、グリース組成物が提供される:
Further, according to at least one aspect of the present disclosure,
Contains base oil,
The base oil includes a fluoropolymer and a perfluoropolyether,
The fluoropolymer has a structure represented by the following structural formula (1),
The perfluoropolyether is
The evaporation loss at 260°C in the thermogravimetric reduction curve obtained when the temperature is raised from 25°C at a rate of 10°C/min in a nitrogen atmosphere is 0.05% by mass or more and 2.0% by mass or less,
The kinematic viscosity at a temperature of 40° C. is 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s), and
A perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (2), a perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (3), and a perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (4). A grease composition is provided comprising at least one perfluoropolyether selected from the group consisting of ethers:
(構造式(1)中、Rは、アルキレン基を表し、pおよびqは、各々独立に正の数を表し、p+qは、該フルオロポリマーの温度40℃における動粘度が1.0×105~1.0×107cSt(1.0×103~1.0×105cm2/s)を満たす値である。) (In Structural Formula (1), R represents an alkylene group, p and q each independently represent a positive number, and p+q represents that the kinematic viscosity of the fluoropolymer at a temperature of 40° C. is 1.0×10 5 ~1.0×10 7 cSt (1.0×10 3 to 1.0×10 5 cm 2 /s).)
(構造式(2)中、kは正の数を表し、kは、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。) (In structural formula (2), k represents a positive number, and k is a value that satisfies the kinematic viscosity of the perfluoropolyether at a temperature of 40°C of 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s). .)
(構造式(3)中、m1およびn1は、各々独立に正の数を表し、m1+n1は、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。) (In structural formula (3), m1 and n1 each independently represent a positive number ; ).
(構造式(4)中、n2は正の数を表し、n2は、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。)。 (In structural formula (4), n2 represents a positive number, and n2 is a value that satisfies the kinematic viscosity of the perfluoropolyether at a temperature of 40°C of 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s). ).
本開示の少なくとも一の態様によれば、グリースに起因する超微粒子の発生自体を防止し得る加熱装置および電子写真画像形成装置を得ることができる。また、本開示の少なくとも一の態様によれば、加熱された場合にも超微粒子の発生を防止し得るグリース組成物を得ることができる。 According to at least one aspect of the present disclosure, it is possible to obtain a heating device and an electrophotographic image forming apparatus that can prevent the generation of ultrafine particles caused by grease. Furthermore, according to at least one aspect of the present disclosure, it is possible to obtain a grease composition that can prevent the generation of ultrafine particles even when heated.
以下、本開示の好ましい実施形態について説明する。 Preferred embodiments of the present disclosure will be described below.
<電子写真画像形成装置>
図2は、本開示の一態様に係る加熱装置を搭載した画像形成装置の断面模式図である。この画像形成装置は、転写式電子写真プロセスを利用して記録媒体P上に画像を形成するレーザービームプリンターである。
1は、画像形成部における像担持体としての電子写真感光体ドラム(以下、「ドラム」という)であり、時計方向(矢印方向)に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。2は、接触帯電ローラ等の帯電手段であり、この帯電手段により、ドラム1の表面が所定の極性・電位に一様に帯電処理(一次帯電)される。3は、画像露光手段としてのレーザービームスキャナである。不図示のイメージスキャナ・コンピュータ等の外部機器から入力する目的の画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して、オン/オフ変調したレーザー光Lを出力し、ドラム1の帯電処理面を走査露光(照射)する。この走査露光によりドラム1の表面の露光明部の電荷が除電されて、ドラム1の表面に、目的の画像情報に対応した静電潜像が形成される。4は現像装置であり、現像スリーブ4aからドラム1の表面に記録材(トナー)を供給して、ドラム1の表面に形成された静電潜像を、可転写像であるトナー像として順次現像する。レーザービームプリンターの場合、一般的に、静電潜像の露光明部にトナーを付着させて現像する反転現像方式が用いられる。
<Electrophotographic image forming apparatus>
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an image forming apparatus equipped with a heating device according to one embodiment of the present disclosure. This image forming apparatus is a laser beam printer that forms an image on a recording medium P using a transfer electrophotographic process.
紙の如き記録媒体Pは、給紙カセット5内に積載収納されている。給紙スタート信号に基づき給紙ローラ6が駆動し、給紙カセット5内の記録媒体Pが一枚ずつ分離給紙される。そして、記録媒体Pは、レジストローラ7およびシートパス8aを通って、接触型・回転型の転写部材としての転写ローラ9とドラム1との当接ニップ部である転写部位Tに、所定のタイミングで導入される。すなわち、ドラム1上のトナー像の先端部が転写部位Tに到達したとき、記録媒体Pの先端部もちょうど転写部位Tに到達するタイミングとなるように、レジストローラ7によって記録媒体Pの搬送が制御される。
転写部位Tに導入された記録媒体Pは、この転写部位Tを挟持搬送される。その間、転写ローラ9には、不図示の転写バイアス印加電源から所定に制御された転写電圧(転写バイアス)が印加される。なお、転写ローラ9および印加転写電圧制御については、後述する。転写ローラ9に、トナーと逆極性の転写バイアスが印加されることで、転写部位Tにおいてドラム1の表面に形成されたトナー像が、記録媒体Pの表面に静電的に転写される。トナー像の転写を受けた記録媒体Pは、ドラム1から分離された後、シートパス8bを通って加熱装置11へ搬送導入され、トナー像の加熱・加圧定着処理を受ける。一方、記録媒体分離後(記録媒体Pに対するトナー像転写後)のドラム1の表面は、クリーニング装置10によって転写残トナーや紙粉等が除去され、繰り返し作像に供される。なお、加熱装置11を通った記録媒体Pは、シートパス8c側に進路案内されて、排紙口13から排紙トレイ14上に排出される。
Recording media P such as paper are stacked and stored in a
The recording medium P introduced into the transfer site T is conveyed while being held therebetween. During this time, a predetermined controlled transfer voltage (transfer bias) is applied to the
転写ローラ9としては、例えば、ステンレス鋼(SUS)やFeの如き導電性の芯金9bと、該芯金の外周面を被覆してなる半導電性の弾性層9aとを備えた弾性ローラを用い得る。半導電性の弾性層9aは、例えば、カーボンブラックの如き電子導電剤やイオン導電剤によって、1.0×106~1.0×1010Ω程度の抵抗値に調整することが好ましい。かかる転写ローラの非限定的な具体的な構成例としては、例えば、芯金9bと、該芯金の外周面を被覆する、NBRゴムと界面活性剤等とを反応させて得られる導電性を有する弾性層9aとを有するイオン導電系の弾性ローラが挙げられる。また、該転写ローラの好ましい抵抗値としては、1×108~5×108Ωの範囲である。この値は、該転写ローラを金属製ドラムに500gf(4.90N)の荷重で押し当てた状態で、該転写ローラの芯金と該金属製ドラムとの間に2kVの電圧を印加したときの抵抗値である。
As the
転写ローラ9の抵抗値は、雰囲気環境の温湿度に応じて変動しやすく、該転写ローラ9の抵抗変動は、転写不良や紙跡等の発生を招来する。そこで、転写ローラ9の抵抗変動に起因する転写不良や紙跡などの発生を防止するために、転写ローラ9の抵抗値を測定し、その測定結果に応じて転写ローラ9に印加する転写電圧を適正に制御すること(印加転写電圧制御)が好ましい。
印加転写電圧制御の例として、特許文献4に開示されるATVC制御(Active Transfer Voltage Control)が挙げられる。ATVC制御は、転写時、転写ローラに印加する転写バイアスを最適化する手段であり、転写不良や紙跡の発生を防止するものである。このような転写バイアスは、画像形成装置の前回転行程中に、転写ローラ9からドラム1に定電流バイアスを印加し、そのバイアス値から転写ローラ9の抵抗値を検知する。そして、印字行程における転写時に、その抵抗値に応じた転写バイアスを転写ローラ9に印加する。本実施形態においても、上記ATVC制御を用いることが好ましい。
The resistance value of the
An example of applied transfer voltage control is ATVC control (Active Transfer Voltage Control) disclosed in
<加熱装置>
次に、本開示の一態様に係る加熱装置について説明する。本実施態様に係る加熱装置は、加熱用の回転体と、該回転体に対向配置され、該回転体と共にニップ部を形成する対向部材と、該回転体の内部に配置され、該回転体の内周面との対向面を有し、かつ、該回転体を該対向部材に付勢する付勢部材とを有する。まず、加熱源から直接加熱される加熱用の回転体の内部に摺動部を有するフィルム加熱方式の加熱装置を例にとり、説明する。図1は、本開示の一態様に係るフィルム加熱方式の加熱装置11の断面模式図である。この加熱装置は、例えば、特許文献5に開示される、いわゆるテンションレスタイプの加熱装置である。加熱装置11は、加熱用の回転体を備える加熱フィルムユニット15と、加圧部材としての加圧ローラ24とを有する。
<Heating device>
Next, a heating device according to one aspect of the present disclosure will be described. The heating device according to this embodiment includes: a heating rotating body; a facing member disposed opposite to the rotating body and forming a nip portion together with the rotating body; It has a biasing member that has a surface facing the inner circumferential surface and biases the rotating body toward the opposing member. First, a description will be given by taking as an example a film heating type heating device that has a sliding part inside a heating rotating body that is directly heated from a heating source. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a film heating
[加熱フィルムユニット]
本開示の一態様に係る加熱装置11は、加熱源(以下、「加熱体」ともいう)から直接加熱される加熱用の回転体として、エンドレス形状の加熱フィルム(耐熱性定着フィルム)22を用いている。これにより、熱容量を小さくすることができ、クイックスタート性を向上することができる。本実施形態における加熱装置11においては、該加熱フィルム22の周長の少なくとも一部が、常にテンションフリーの状態(テンションが加わらない状態)であり、加熱フィルム22が、加圧ローラ24の回転駆動力によって回転駆動されるように構成されている。図1に示すように、加熱フィルムユニット15は、加熱フィルム22と、ステー21と、コの字板金20と、加熱体(ヒーター)23と、を有する。
[Heating film unit]
The
(加熱フィルム)
加熱フィルム22は、加熱体23および加熱フィルム22をガイドするガイド部材であるステー21に外嵌されている。加熱フィルム22の内周長は、加熱体23を含むステー21の外周長より、例えば3mm程度大きくなっている。したがって、加熱フィルム22は、周長に余裕を持ってステー21に外嵌される。
加熱フィルム22の膜厚は、熱容量およびクイックスタート性の観点から、100μm以下が好ましく、20μm以上50μm以下がより好ましい。加熱フィルム22としては、耐熱性を有するPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロエチレン-パーフルオロエーテル共重合体)、FEP(テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体)等の単層フィルムを使用することができる。あるいは、加熱フィルム22として、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK(ポリエーテルエーテルケトン)、PES(ポリエーテルスルホン)、PPS(ポリフェニレンスルフィド)等のフィルムの外周表面にPTFE、PFA、FEP等をコーティングした複合層フィルムも使用できる。
(heating film)
The
The thickness of the
(ガイド部材、バックアップ部材)
ステー21は、ガイド部材としてのフィルムガイドであり、加熱体23の保持および加熱フィルム22のガイドを兼ねる耐熱性・剛性部材で構成される。具体的に、ステー21は、ポリイミド、ポリアミドイミド、PEEK、PPS、液晶ポリマーの如き高耐熱性樹脂や、これら樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料から構成される。なお、図1に示す加熱装置において、ステー21は、加熱フィルム22を加圧ローラ24に付勢する付勢部材を兼ねている。また、コの字板金20は、ステー21を補強するバックアップ部材であり、ステンレス鋼(SUS)や鉄等、金属製の剛性部材で構成される。加熱体23は、上記ステー21の下面に、ステーの長手方向(記録媒体の搬送方向に交差する方向)に沿って配設される。
(Guide member, backup member)
The
(加熱体)
加熱体23は、一般的にはセラミックヒータ等のヒータである。なお、図1に示す加熱装置において、加熱体23は、加熱フィルム22を加圧ローラ24に付勢する付勢部材を兼ねている。図3は、本開示の一態様に係る加熱体23の正面図および通電制御を行う回路を表す模式図である。加熱体23は、被加熱材としての、耐熱性・絶縁性・良熱伝導性を有する基板27に設けられる。基板27は、記録媒体の搬送方向aに対して直角方向を長手方向とする細長の部材である。すなわち、基板27の表面(フィルム摺動面)側に、基板長手方向に沿って形成具備させた抵抗発熱体26が設けられる。そして、加熱体23は、この抵抗発熱体26を形成した加熱体表面を保護する耐熱性オーバーコート層28と、抵抗発熱体26の長手方向の端部に給電用電極29および30とを備え、全体として低熱容量の加熱体を構成している。
(heating body)
The
本実施形態の抵抗発熱体26は、例えば、銀・パラジウム・ガラス粉末(無機結着剤)・有機結着剤を混練して調合したペーストを、スクリーン印刷により、基板27上に線帯状に形成して得ることができる。抵抗発熱体26としては、銀パラジウム(Ag/Pd)以外に、RuO2、Ta2N等の電気抵抗材料を用いてもよい。
The
基板27は、耐熱性・絶縁性を有する材料、例えば、アルミナや窒化アルミニウム等のセラミックス材料から構成される。オーバーコート層28は、抵抗発熱体26と加熱体23表面との電気的な絶縁性と加熱フィルム22の摺動性とを確保する。
The substrate 27 is made of a heat-resistant and insulating material, for example, a ceramic material such as alumina or aluminum nitride. The overcoat layer 28 ensures electrical insulation between the
図3に、加熱体23の裏面(非フィルム摺動面)から見た平面図を示す。加熱体23の温度を検知する検温素子25としては、例えば、加熱体23から分離した外部当接型のサーミスタを用いることができる。検温素子25は、例えば支持体上に断熱層を設け、該断熱層上にチップサーミスタの素子を固定し、素子を下側(加熱体裏面側)に向けて、所定の加圧力により加熱体裏面に当接するような構成をとる。なお、検温素子25は最小通紙域内に設けられており、CPU31に通じている。この加熱体23を被覆するオーバーコート層28の表面を下向きに露出させ、ステー21の下面側に保持させて固定する。以上の構成をとることにより、加熱体全体を、熱ローラ方式に比べて低熱容量にすることができ、クイックスタートが可能となる。
FIG. 3 shows a plan view of the
ここで、加熱体23は、抵抗発熱体26の長手方向端部の給電用電極29、30に対する給電により、抵抗発熱体26が長手方向全域に渡って発熱することによって昇温する。
その昇温が検温素子25によって検知され、検温素子25の出力をA/D変換して、CPU31に取り込む。そして、その情報に基づいて、トライアック32により抵抗発熱体26に通電する電力を位相制御または波数制御等によって制御し、加熱体23の温度制御がなされる。すなわち、検温素子25の検知温度が所定の設定温度より低いと加熱体23が昇温し、所定の設定温度より高いと加熱体23が降温するように通電を制御することで、加熱体23は、定着時に一定温度に保たれる。
Here, the temperature of the
The temperature rise is detected by the
加熱体23が所定温度に立ち上がり、かつ加圧ローラ24の回転による加熱フィルム22の回転周速度が定常化した状態において、加熱フィルム22を挟んで加熱体23と加圧ローラ24とにより形成されるニップ部Nに、記録媒体が転写部より導入される。そして、記録媒体が加熱フィルム22と共にニップ部Nを挟持搬送されることにより、加熱体23の熱が加熱フィルム22を介して記録媒体に付与される。これにより、記録媒体上の未定着トナー画像が記録媒体に加熱定着される。そして、ニップ部Nを通過した記録媒体は、加熱フィルム22から分離されて搬送される。
In a state where the
[加圧部材]
加圧部材である加圧ローラ24は、加熱フィルム22に対向配置され、該加熱フィルム22と共にニップ部Nを形成し、かつ該加熱フィルム22を回転駆動させるフィルム外面接触駆動手段である。すなわち、加圧ローラ24は、加熱フィルム22にとっての対向部材に相当する。加圧ローラ24は、芯金と弾性体層と最外層の離形層とからなり、不図示の軸受け手段および付勢手段により、所定の押圧力をもって加熱フィルム22を挟ませて、加熱体23の表面に圧接して配設される。
[Pressure member]
The
加圧ローラ24は、ステー21にも対向し、不図示の駆動系により、図1に示す矢印Aの方向に所定の周速度で回転駆動される。この加圧ローラ24の回転駆動により、ニップ部Nにおける該加圧ローラ24と加熱フィルム22の外面との摩擦力が生じ、加熱フィルム22に回転力が作用する。そして、加熱フィルム22は、その内周面側がニップ部Nにおいて加熱体23の表面(対向面)に密着して、摺動しながらステー21の外回りを矢印Bの方向に回転する。このように、加熱装置11において、加熱フィルム22の内周面と、付勢部材としてのステー21および加熱体23における対向面とが摺動部を構成する。
この摺動部に、潤滑剤として、本開示の一態様に係るグリース組成物が塗布される。これにより、加熱フィルム内部の摺動部として、主に加熱フィルム22とニップ部Nにおいて加圧されながら接する加熱体23との一部、および加熱フィルム22と接するステー21との一部の部分において生じる摩擦が低減され、潤滑性が維持される。その結果、加熱フィルム22は、加圧ローラ24の回転周速度とほぼ同じ周速度で従動回転する。なお、図1においては、摺動部が、加熱フィルム22の内周面と、付勢部材としてのステー21の該内周面に対向する部分の一部、および加熱体23の該内周面に対向してなる面とで構成される例を示したが、本開示の一態様に係る加熱装置はこの構成に限定されるものではない。
The
A grease composition according to one embodiment of the present disclosure is applied as a lubricant to this sliding portion. As a result, as sliding parts inside the heating film, mainly a part of the
<グリース組成物>
次に、本開示の一態様に係るグリース組成物について説明する。本開示の一態様に係るグリース組成物は、フッ素系の基油を含むフッ素系グリースである。該グリース組成物は、加熱フィルム22とガイド部材(ステー)21との間、および、加熱フィルム22と加熱体(ヒータ)23との間の摺動部における摩擦を低減する潤滑剤としての機能を担う。すなわち、加熱フィルム(回転体)の内周面と、付勢部材であるステーおよび加熱体の対向面とは、グリース組成物を介して接触している。グリース組成物は、基油のみからなる構成でもよいが、基油にフッ素系の増ちょう剤を混合した混和物であることが、基油が長期に亘ってフィルム内周面に保持される点から好ましい。本開示の一態様に係るグリース組成物は、以下に説明する基油の構成によって、加熱装置駆動時の高温下における該基油の蒸発をより確実に抑制することができる。
<Grease composition>
Next, a grease composition according to one embodiment of the present disclosure will be described. A grease composition according to one embodiment of the present disclosure is a fluorine-based grease containing a fluorine-based base oil. The grease composition functions as a lubricant that reduces friction in the sliding parts between the
<基油>
本開示の一態様に係るグリース組成物が含有する基油は、パーフルオロポリエーテルとフルオロポリマーとを含む。以下、各成分について説明する。
<Base oil>
The base oil contained in the grease composition according to one aspect of the present disclosure includes a perfluoropolyether and a fluoropolymer. Each component will be explained below.
(パーフルオロポリエーテル)
パーフルオロポリエーテルは、潤滑剤の母体となる成分である。パーフルオロポリエーテルの粘度としては、温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)であるものを用いる。この範囲内の動粘度を有するパーフルオロポリエーテルを基油に含有させることで、グリース組成物としての粘度を、摺動部からのグリース組成物の流出を抑制しつつ、より円滑な摺動を維持し得る範囲に、より容易に調整することができる。なお、本開示において、動粘度は、ASTM D445:透明および不透明な液体の動粘度の標準試験法(および動的粘度の計算)に準拠して測定した値である。後述するフルオロポリマーについても同様である。
(perfluoropolyether)
Perfluoropolyether is a base component of lubricants. The perfluoropolyether used has a kinematic viscosity of 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s) at a temperature of 40°C. By containing perfluoropolyether having a kinematic viscosity within this range in the base oil, the viscosity of the grease composition can be reduced to suppress the grease composition from flowing out from the sliding parts and to improve smoother sliding. It can be more easily adjusted to a maintainable range. Note that in the present disclosure, kinematic viscosity is a value measured in accordance with ASTM D445: Standard test method for kinematic viscosity of transparent and opaque liquids (and calculation of dynamic viscosity). The same applies to the fluoropolymer described below.
パーフルオロポリエーテルは、高い耐熱性を有する観点から、下記構造式(2)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、下記構造式(3)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、および、下記構造式(4)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテルからなる群から選択される少なくとも一のパーフルオロポリエーテルを含む。中でも、構造式(3)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテルは、特に好適に用いられる。 From the viewpoint of having high heat resistance, perfluoropolyethers include perfluoropolyethers having a structure represented by the following structural formula (2), perfluoropolyethers having a structure represented by the following structural formula (3), and It contains at least one perfluoropolyether selected from the group consisting of perfluoropolyethers having a structure represented by the following structural formula (4). Among these, perfluoropolyether having a structure represented by structural formula (3) is particularly preferably used.
構造式(2)中、kは正の数を表し、kは、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。 In structural formula (2), k represents a positive number, and k is a value that satisfies the kinematic viscosity of the perfluoropolyether at a temperature of 40°C of 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s).
構造式(3)中、m1およびn1は、各々独立に正の数を表し、m1+n1は、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。m1/n1の値としては、低温時の粘度の過度の上昇および高温時の粘度の過度の低下を防ぐために、0.5~2.0が好ましく、0.5~1.5がより好ましく、0.5~1.0がさらに好ましく、1.0であることが特に好ましい。 In structural formula (3), m1 and n1 each independently represent a positive number, and m1+n1 represents the perfluoropolyether having a kinematic viscosity of 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s) at a temperature of 40°C. This value satisfies the following. The value of m1/n1 is preferably 0.5 to 2.0, more preferably 0.5 to 1.5, in order to prevent an excessive increase in viscosity at low temperatures and an excessive decrease in viscosity at high temperatures. It is more preferably 0.5 to 1.0, and particularly preferably 1.0.
構造式(4)中、n2は正の数を表し、n2は、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。 In structural formula (4), n2 represents a positive number, and n2 is a value that satisfies the kinematic viscosity of the perfluoropolyether at a temperature of 40°C of 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s).
一般に、パーフルオロポリエーテルは高耐熱性のオイルである。そのため、加熱装置11の加熱時に200℃前後の高温に曝されても分解せず、加熱フィルム22と加熱体23との間の潤滑性を保つことができる。しかしながら、動粘度が上記範囲にある市販のパーフルオロポリエーテルを、200℃前後の高温になる加熱装置に用いた場合、超微粒子になりやすいパーフルオロポリエーテルが存在することがある。すなわち、パーフルオロポリエーテルは分子量分布を有しており、その分布中の低分子量の分子(以下、「低分子量成分」ともいう)が超微粒子になりやすい。そのため、平均分子量に比例する動粘度を上記範囲に規定することで、超微粒子になりにくい高分子量の分子の割合を多くすることができる。しかしながら、分子量分布として低分子量成分の割合が多い場合には、超微粒子になりやすいパーフルオロポリエーテルの量も多くなる。
Generally, perfluoropolyethers are highly heat resistant oils. Therefore, even if it is exposed to a high temperature of around 200° C. during heating by the
そこで、本発明者らは、市販のパーフルオロポリエーテルに含まれる超微粒子になりやすい低分子量成分の量を、熱重量分析(TGA)によって調べた。すなわち、TGAにおいて、窒素雰囲気下で温度25℃から10℃/分で昇温させたときに得られる熱重量減少曲線における260℃時点での蒸発損失を調べた。その結果、ロットによるばらつきも含めて、前記蒸発損失は0.05質量%以上、2.0質量%以下の範囲であった。 Therefore, the present inventors investigated the amount of low molecular weight components that tend to form ultrafine particles contained in commercially available perfluoropolyethers by thermogravimetric analysis (TGA). That is, in TGA, the evaporation loss at 260° C. in the thermogravimetric reduction curve obtained when the temperature was raised from 25° C. at a rate of 10° C./min in a nitrogen atmosphere was investigated. As a result, the evaporation loss was in the range of 0.05% by mass or more and 2.0% by mass or less, including variations between lots.
パーフルオロポリエーテルとして低分子量成分の含有量が少ないグレードのパーフルオロポリエーテル、すなわち、上記の熱重量分析による蒸発損失が0.05質量%未満のパーフルオロポリエーテルを用いることで、超微粒子の発生量を抑制することができる。しかしながら、パーフルオロポリエーテル中の低分子量成分の含有量を少なくするためには、パーフルオロポリエーテルの蒸留を繰り返す必要があり、パーフルオロポリエーテルのコストアップを招来する。 By using a grade of perfluoropolyether with a low content of low molecular weight components, that is, a perfluoropolyether with an evaporation loss of less than 0.05% by mass according to the thermogravimetric analysis described above, ultrafine particles can be formed. The amount generated can be suppressed. However, in order to reduce the content of low molecular weight components in the perfluoropolyether, it is necessary to repeat the distillation of the perfluoropolyether, which increases the cost of the perfluoropolyether.
(フルオロポリマー)
そこで、本発明者らは、低分子量成分の含有量が多いパーフルオロポリエーテルを用いた場合であっても超微粒子の発生を防止し得るグリース組成物を得るべく検討を重ねた。その結果、下記構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーを、上記パーフルオロポリエーテルとともに、基油としてグリース組成物に用いることが、パーフルオロポリエーテルの低分子量成分に起因する超微粒子の発生の防止に極めて有効であることを見出した。すなわち、本開示の一態様に係るグリース組成物は、基油として、下記構造式(1)で示される変性パーフルオロポリエーテルを含む。
(fluoropolymer)
Therefore, the present inventors conducted repeated studies in order to obtain a grease composition that can prevent the generation of ultrafine particles even when perfluoropolyether with a high content of low molecular weight components is used. As a result, it has been found that using a fluoropolymer having a structure represented by the following structural formula (1) together with the above-mentioned perfluoropolyether as a base oil in a grease composition is effective because ultrafine particles caused by the low molecular weight components of the perfluoropolyether are We have found that this method is extremely effective in preventing the occurrence of. That is, the grease composition according to one embodiment of the present disclosure includes a modified perfluoropolyether represented by the following structural formula (1) as a base oil.
上記構造式(1)中、Rは、アルキレン基を表す。アルキレン基としては、特に限定されないが、例えば、炭素数6のアルキレン基が挙げられる。また、pおよびqは、各々独立に正の数を表し、p+qは、該フルオロポリマーの温度40℃における動粘度が1.0×105~1.0×107cSt(1.0×103~1.0×105cm2/s)を満たす値である。また、p/qの値としては、低温時の粘度の過度の上昇、および、高温時の粘度の過度の低下を防ぐ観点から、0.5~2.0であることが好ましく、特には、0.5~1.0、さらには、1.0であることが好ましい。 In the above structural formula (1), R represents an alkylene group. The alkylene group is not particularly limited, but includes, for example, an alkylene group having 6 carbon atoms. In addition, p and q each independently represent a positive number, and p+q means that the kinematic viscosity of the fluoropolymer at a temperature of 40° C. is 1.0×10 5 to 1.0×10 7 cSt (1.0×10 3 to 1.0×10 5 cm 2 /s). In addition, the value of p/q is preferably 0.5 to 2.0 from the viewpoint of preventing an excessive increase in viscosity at low temperatures and an excessive decrease in viscosity at high temperatures, and in particular, It is preferably 0.5 to 1.0, more preferably 1.0.
また、フルオロポリマーの動粘度が低すぎると蒸発しやすく、後述する基油中のパーフルオロポリエーテルを絡めとる効果が得られにくくなる。一方で、動粘度が高すぎると扱いが非常に困難になることから、フルオロポリマーの温度40℃における動粘度は、1.0×105~1.0×107cStを満たす必要がある。これらの条件を満たすフルオロポリマーとしては、例えば、構造式(1)中のRが、ヘキサメチレン基(-(CH2)6-)である、「フルオロリンクPA100E」(商品名、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製)として市販されているものを挙げることができる。 Furthermore, if the kinematic viscosity of the fluoropolymer is too low, it will easily evaporate, making it difficult to obtain the effect of entangling perfluoropolyether in the base oil, which will be described later. On the other hand, if the kinematic viscosity is too high, handling becomes extremely difficult, so the kinematic viscosity of the fluoropolymer at a temperature of 40° C. needs to satisfy 1.0×10 5 to 1.0×10 7 cSt. An example of a fluoropolymer that satisfies these conditions is "Fluorolink PA100E" (trade name, Solvay Specialty Polymers, Inc.), in which R in structural formula (1) is a hexamethylene group (-(CH 2 ) 6 -). Examples include those commercially available as (manufactured by).
上記構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーを、パーフルオロポリエーテルと共に含有する基油を含むグリース組成物によれば、パーフルオロポリエーテルに起因する超微粒子の発生を低減できる理由について、本発明者らは以下のように推測している。
該フルオロポリマーが有する上記構造式(1)で示される構造において、アミド基は強い極性を有する。一方で、基板27(加熱体23)表面(対向面)および加熱フィルム22内周面には、それぞれ最表面に水酸基の如き官能基が露出しており、これら官能基も極性を有する。そのため、これら官能基と、上記構造式(1)中のアミド基とは相互作用する。これにより、フルオロポリマーは、加熱体23および加熱フィルム22内周面に対して、図4に示すように、分子鎖中のフルオロポリエーテル構造部が加熱体23および加熱フィルム22とは反対側に向くように吸着される。なお、図4は、本開示の一態様に係るフルオロポリマーが加熱体(基板)表面または加熱フィルム内周面へ吸着される様子を示す模式図である。
Regarding the reason why a grease composition containing a base oil containing a fluoropolymer having the structure represented by the above structural formula (1) together with perfluoropolyether can reduce the generation of ultrafine particles caused by perfluoropolyether. , the present inventors speculate as follows.
In the structure represented by the above structural formula (1) that the fluoropolymer has, the amide group has strong polarity. On the other hand, functional groups such as hydroxyl groups are exposed on the outermost surfaces of the surface (opposing surface) of the substrate 27 (heating body 23) and the inner peripheral surface of the
この吸着は、加熱装置の稼働時の高温下でも維持される。さらに、吸着面に対して外側を向いたフルオロポリエーテル構造部は、基油中の構造式(2)~(4)で示されるパーフルオロポリエーテルと同構造を有しており、該パーフルオロポリエーテルとの親和性が高い。そのため、該フルオロポリエーテル構造部は、基油中の構造式(2)~(4)で示されるパーフルオロポリエーテルを絡めとることができる。その結果、構造式(2)~(4)で示されるパーフルオロポリエーテルが、フルオロポリマーのフルオロポリエーテル構造部を介して、加熱体23および加熱フィルム22表面にトラップされる。その結果、パーフルオロポリエーテルが蒸発しにくくなり、超微粒子の発生が抑制される。
This adsorption is maintained even at high temperatures during operation of the heating device. Furthermore, the fluoropolyether structure facing outward with respect to the adsorption surface has the same structure as the perfluoropolyether represented by structural formulas (2) to (4) in the base oil, and High affinity with polyether. Therefore, the fluoropolyether structure can entangle perfluoropolyethers represented by structural formulas (2) to (4) in the base oil. As a result, the perfluoropolyethers represented by structural formulas (2) to (4) are trapped on the surfaces of the
本開示の一態様に係るグリース組成物において、グリース組成物の全質量に対する構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーの含有割合は、0.1質量%以上、10.0質量%以下の範囲であることが好ましい。このような含有割合にすることで、低コストかつ効果的に、パーフルオロポリエーテルからの超微粒子の発生を抑制することができる。 In the grease composition according to one aspect of the present disclosure, the content of the fluoropolymer having the structure represented by structural formula (1) with respect to the total mass of the grease composition is 0.1% by mass or more and 10.0% by mass or less. It is preferable that it is in the range of . With such a content ratio, generation of ultrafine particles from perfluoropolyether can be effectively suppressed at low cost.
(増ちょう剤)
また、本開示の一態様に係るグリース組成物は、フッ素系の増ちょう剤を含んでいてもよい。具体的に、フッ素系の増ちょう剤として、PTFEやPFA、FEPなどのフッ素樹脂の微粒子を用いることができる。これらフッ素樹脂の微粒子は、該微粒子の周りに前記フッ素系基油を纏うことができるため、加熱装置の高温下にあっても、基油を流出し難くすることができる。特に、耐久性の観点から、増ちょう剤としては、PTFE微粒子(ポリテトラフルオロエチレン微粒子)を含むものが好ましい。なお、フッ素樹脂の微粒子の粒径は、フッ素系基油を纏わせる観点から、50nm~1μmであることが好ましい。ここで、フッ素樹脂の微粒子の粒径とは、SEM(走査型電子顕微鏡)にて観察される増ちょう剤の平均一次粒子径を意味する。
(Thickener)
Furthermore, the grease composition according to one aspect of the present disclosure may include a fluorine-based thickener. Specifically, fine particles of fluororesin such as PTFE, PFA, and FEP can be used as the fluorine-based thickener. Since these fine particles of fluororesin can be surrounded by the fluorine-based base oil, the base oil can be made difficult to flow out even under the high temperature of the heating device. In particular, from the viewpoint of durability, the thickener preferably contains PTFE fine particles (polytetrafluoroethylene fine particles). Note that the particle size of the fluororesin fine particles is preferably 50 nm to 1 μm from the viewpoint of enveloping the fluorine base oil. Here, the particle size of the fine particles of the fluororesin means the average primary particle size of the thickener observed with a SEM (scanning electron microscope).
また、上記フッ素系の増ちょう剤とフッ素系オイルである前記パーフルオロポリエーテルとの混合割合は、相対的にフッ素系オイルが多くなるようにすることが好ましい。具体的に、前記基油100質量部に対して、増ちょう剤を10~100質量部含有することが好ましい。このような混合割合にすることで、加熱フィルムと、加熱体およびステーとの一部で生ずる摩擦の抑制効果をより発揮することができる。さらに、加熱装置の高温下にあっても、グリース組成物がより加熱フィルム内周面に保持されやすくなるため、長期に亘り安定して前記摩擦抑制効果を発揮することができる。 Further, it is preferable that the mixing ratio of the fluorine-based thickener and the perfluoropolyether, which is a fluorine-based oil, be such that the amount of the fluorine-based oil is relatively large. Specifically, it is preferable to contain 10 to 100 parts by mass of a thickener per 100 parts by mass of the base oil. With such a mixing ratio, the effect of suppressing friction that occurs between the heating film, the heating body, and a portion of the stay can be more effectively exerted. Furthermore, even under the high temperature of the heating device, the grease composition is more easily retained on the inner circumferential surface of the heating film, so that the friction suppressing effect can be stably exhibited over a long period of time.
[加熱装置の他の実施形態]
(加圧部材として加圧パッドを用いた実施形態)
上記実施形態では、特に加熱側に摺動部を有し、対向部材として加圧ローラ24を有するフィルム加熱方式の加熱装置11を用いて説明を行ったが、本開示の一態様に係る加熱装置は、対向部材として、加圧ローラではなく、加圧パッドを有する構成であってもよい。一例として、図5に示すような、加圧パッド124を有するフィルム加熱方式の加熱装置111が挙げられる。加圧パッドを有するフィルム加熱方式の加熱装置111は、加圧パッド124、フィルム駆動ローラ125および加熱フィルム122を除き、前記フィルム加熱方式の加熱装置11と同じである。すなわち、加圧ローラ24の代わりに加圧パッド124を用いているため、加熱フィルム122の駆動が得られない。そのため、加熱装置111は、加熱フィルム122を駆動させるために、フィルム駆動ローラ125を備えている。フィルム駆動ローラ125は、モータ(不図示)からの回転駆動を受けて駆動し、加熱フィルム122を駆動させることができる。
[Other embodiments of heating device]
(Embodiment using a pressure pad as a pressure member)
In the above embodiment, the explanation was given using a film heating
ここで加圧パッド124は、ステンレス鋼(SUS)やアルミ等の金属等の剛性部材からなる加圧パッド台124aと、加圧パッド台124aの上に形成された加圧パッド表層124bから構成されている。加圧パッド表層124bは、低摩擦で、耐熱性と弾性を有する部材より構成されており、PTFE、PFE、ポリイミド、ポリアミドイミド、アラミドなどの耐熱性樹脂やそれらの繊維により形成された織布や不織布などを用いることができる。また、加圧パッド124は、加圧パッド台124aの長手両端下部において、バネ(不図示)により加熱フィルム122に圧接されており、加熱フィルム122と共にニップ部Nkを形成している。
また、フィルム駆動ローラ125は、加熱フィルム122を駆動させるため、表面を荒らした金属芯金であり、金属としては、ステンレス鋼(SUS)やアルミなどを用いることができる。また、加熱フィルム122は、フィルム駆動ローラ125を内包するため、前記加熱フィルム22よりも大きい内径を有すること以外は、加熱フィルム22と同じである。
Here, the
Further, the
上記のような加圧パッドを有するフィルム加熱方式の加熱装置111も、加熱装置11と同様に、加熱側の摺動部として、加熱フィルム122の内周面と、付勢部材としてのステー21の該内周面に対向する部分の一部および加熱体23の該内周面に対向してなる面とで構成される摺動部を有する。そのため、該摺動部に、潤滑剤として本開示の一態様に係るグリース組成物を用いることにより、加熱装置11と同様に、超微粒子の発生を抑制する効果が得られる。
Similarly to the
(加圧側摺動部を有する実施形態)
以上の実施形態では、特に加熱源から直接加熱される回転体、すなわち加熱側に摺動部を有するフィルム加熱方式の加熱装置について説明を行った。しかし、本開示の一態様に係るグリース組成物は、加熱源から間接的に加熱される回転体、すなわち加圧側に、回転体と回転によって摺動する摺動部を有する加熱装置においても、同様の効果を奏する。一例として、図6に示す加圧フィルムユニットを有する加熱装置50を挙げることができる。
(Embodiment with pressure side sliding part)
In the above embodiments, a rotating body that is directly heated from a heat source, that is, a film heating type heating device having a sliding portion on the heating side has been described. However, the grease composition according to one embodiment of the present disclosure can be similarly applied to a rotating body that is indirectly heated from a heat source, that is, a heating device that has a sliding part that slides on the rotating body on the pressurizing side by rotation. It has the effect of As an example, a
加熱装置50は、加圧フィルムユニット56と、加圧フィルムユニット56と対向して圧接しニップ部Npを形成する対向部材である定着ローラ51を有している。定着ローラ51は、内部に加熱源(加熱体)57を有し、定着ローラ51が高温になることで、加圧フィルムユニット56を加熱する。すなわち加圧フィルムユニット56は、定着ローラ51を介して、加熱源から間接的に加熱される構成であり、記録材を担持した記録媒体は、ニップ部Npを通過することにより加熱処理される。
The
定着ローラ51は、鉄、ステンレス鋼(SUS)、アルミニウム等の金属材料からなる円筒芯金51aを有している。そして、円筒芯金51aの外周面上に、シリコーンゴムをベースとして、アルミナ、金属ケイ素、シリコーンカーバイト、シリカ等の熱伝導性フィラーを含有する高熱伝導弾性層51bが形成される。さらに、この弾性層51bの外周面上に、PTFE、PFAまたはFEP等を主成分とする離型層(最表層)51cが形成されている。この定着ローラ51の両端には、ベアリング(不図示)が外嵌されており、ベアリングが装置フレームに固定されることで、定着ローラ51は、装置フレームに対して回転可能に固定される。
The fixing
定着ローラ51には、加熱体としてのハロゲンヒータ57が内蔵されている。58は、定着ローラ51の表面温度を検知する温度検知素子であり、サーモパイルや放射温度計などを用いることができる。温度検知素子58による検知温度はCPU(不図示)にフィードバックされ、ハロゲンヒータ57は、温度検知素子58により検知される定着ローラ51の表面温度が所定の温度となるように、CPU(不図示)により通電制御される。
The fixing
加圧フィルムユニット56は、エンドレス形状の加圧フィルム(加圧ベルト)52と、加圧フィルムのガイド部材としてのステー53と、ステー53を補強するバックアップ部材である金属製のコの字形状の板金54と、ニップ形成部材55とを有する。また、ステー53の両端部には、加圧フィルムの長手方向位置を規制する加圧フィルムユニットフランジ(不図示)を有している。
ニップ形成部材55は、断面が長方形になるように形成され、その表面は、所定の粗さになるように調整されている。ステー53は、耐熱性を有する樹脂材料を用いて、断面が略逆樋型形状になるように成形され、長手方向に沿って形成された凹部53aにおいて、同じく耐熱性の樹脂材料で成形されたニップ形成部材55を支持している。そして、ステー53の外周に加圧フィルム52がルーズに外嵌されている。
加圧フィルム52は、ポリイミド樹脂やPEEK、PEI(ポリエーテルイミド)などの耐熱樹脂またはステンレス鋼(SUS)ニッケルなどの金属を主成分として形成された基層と、基層の外周面上にPFA、PTFE、FEPなどのフッ素樹脂を主成分として形成された離型層とを有する。
The
The
The
加圧フィルムユニット56は、ステー53の長手方向の両端部の加圧フィルムユニットフランジ(不図示)が装置フレームによって支持されることで、装置フレームに支持されている。さらに、加圧フィルムユニットフランジ部(不図示)を介して、加圧ばね(不図示)が加圧フィルムユニット56を定着ローラ51の方向に押圧している。これにより、ニップ形成部材55およびステー53が加圧フィルム52を介して定着ローラ51に押圧されて、加圧フィルムユニット56を有する加熱装置のニップ部Npが形成される。
また、加圧フィルム52の内周面は、ニップ形成部材55およびステー53と摺動する。すなわち、図6に示す加熱装置において、摺動部は、加圧フィルム52の内周面と、ニップ形成部材55の該内周面に対向してなる面およびステー53の該内周面に対向してなる部分の一部とで構成される。そして、当該摺動部における摩擦を低減するため、潤滑剤として、加圧フィルム52の内周面に、本開示の一態様に係るグリース組成物が塗布される。
The
Further, the inner peripheral surface of the
加熱装置50においては、プリント指令に応じてモータ(不図示)が回転駆動され、駆動モータの出力軸の回転が、所定のギア機構(不図示)を介して定着ローラ51の円筒芯金51aに伝達される。これにより、定着ローラ51は矢印方向に回転され、加圧フィルム52も従動回転する。また、プリント指令とともにCPU(不図示)によりハロゲンヒータ57への通電が開始され、温度検知素子58が所定の温度となるように通電制御される。そして、ニップ部Npに記録媒体を通すことで、フィルム加熱方式の加熱装置と同様に、記録媒体は加熱定着処理される。
In the
上記のような加圧フィルムユニット56を有する加熱装置50において、加圧フィルムユニット56は、加熱体57によって加熱された定着ローラ51からの熱を受けて高温になる。そのため、加圧フィルム52の内周面に塗布された潤滑剤も高温にさらされる。潤滑剤として本開示の一態様に係るグリース組成物を用いることで、フィルム加熱方式の加熱装置と同様、潤滑剤の蒸発に伴う超微粒子の発生および画像形成装置内への超微粒子の付着を抑制できる効果が得られる。
In the
(中間回転体を有する実施形態)
さらに他の加熱装置の例として、図7に示すような、中間回転体224を有する加熱装置211を挙げることができる。すなわち、前記加熱フィルムユニット15により圧接加熱される対向部材としての中間回転体224を有し、該中間回転体224が前記加圧フィルムユニット56に圧接することで、ニップ部Npを形成する構成である。
ここで、中間回転体224は、最表面の離型層と弾性層の間に、熱伝導フィラーを有する蓄熱層を有する以外は、加圧ローラ24と同じ構成である。蓄熱層は、高熱伝導かつ高熱容量のフィラー(例えば、アルミナ、炭化ケイ素、シリカ)を含有するシリコーンゴムから構成され、加熱フィルムユニット15から熱を蓄熱することができる。これにより、中間回転体224と加圧フィルムユニット56で形成されるニップ部Npに記録媒体を通すことで、フィルム加熱方式の加熱装置と同様に、記録媒体は加熱定着処理される。
このような構成を有する加熱装置においても、加熱フィルムユニット15または加圧フィルムユニット56の少なくとも一方に、潤滑剤として、本開示の一態様に係るグリース組成物を適用することができる。これにより、フィルム加熱方式の加熱装置や加圧フィルムユニットを用いた加熱装置と同様、潤滑剤の蒸発に伴う超微粒子の発生および画像形成装置内への超微粒子の付着を抑制できる効果が得られる。
(Embodiment with intermediate rotating body)
Further, as an example of another heating device, a
Here, the intermediate
Even in the heating device having such a configuration, the grease composition according to one embodiment of the present disclosure can be applied as a lubricant to at least one of the
なお、本実施形態の画像形成装置としては、記録材としてトナーを用いた電子写真プロセスを用いた画像形成装置を例に説明してきたが、トナー以外の記録材を用いた画像形成装置であってもよい。例えば、記録材としてインクを用いたインクジェット方式などの画像形成装置においても、記録材を載せた記録媒体を加熱処理する加熱装置を有する構成であれば、同様の効果を奏することは言うまでもない。 Although the image forming apparatus of this embodiment has been described using an electrophotographic process using toner as a recording material, it is also possible to use an image forming apparatus using a recording material other than toner. Good too. For example, it goes without saying that similar effects can be achieved even in an inkjet type image forming apparatus using ink as a recording material, as long as it has a heating device that heats a recording medium on which a recording material is placed.
以上説明してきたように、本開示のグリース組成物を用いた加熱装置によれば、コストアップや装置の大型化を抑制しつつ、加熱装置駆動時におけるグリース組成物中のパーフルオロポリエーテルの蒸発を抑制することができる。その結果、超微粒子の発生を抑制できる。 As explained above, according to the heating device using the grease composition of the present disclosure, evaporation of perfluoropolyether in the grease composition during operation of the heating device can be achieved while suppressing cost increase and device enlargement. can be suppressed. As a result, generation of ultrafine particles can be suppressed.
以下、本開示のフッ素系グリース組成物の具体的な構成と、それらを加熱装置に用いた場合の効果について説明する。なお、以下の説明において、「部」は、特に断りのない限り、「質量部」を意味する。フルオロポリマーおよびパーフルオロポリエーテルの動粘度は、温度40℃において、ASTM D445に準拠して測定した値である。また、パーフルオロポリエーテルの蒸発損失は、TGA装置(商品名:TGA/SDTA851e、METTLER TOLEDO製)を用いて、窒素雰囲気下、温度25℃から10℃/分で昇温させたときに得られる熱重量減少曲線における260℃時点での蒸発損失である。 Hereinafter, the specific structure of the fluorine-based grease composition of the present disclosure and the effects when used in a heating device will be explained. In the following description, "parts" means "parts by mass" unless otherwise specified. The kinematic viscosity of the fluoropolymer and perfluoropolyether is a value measured in accordance with ASTM D445 at a temperature of 40°C. In addition, the evaporation loss of perfluoropolyether is obtained when the temperature is raised from 25°C at a rate of 10°C/min in a nitrogen atmosphere using a TGA device (product name: TGA/SDTA851e, manufactured by METTLER TOLEDO). This is the evaporation loss at 260°C in the thermogravimetric loss curve.
[実施例1]
前記構造式(3)で示される構造を有する「フォンブリンM60」(商品名、ソルベイスペシャルティケミカルズ社製)を、温度240℃にて、蒸発損失が2.00質量%になるまで蒸留した。そして、温度40℃における動粘度が310cStであるパーフルオロポリエーテルNo.1を調製した。なお、「フォンブリンM60」は、構造式(3)におけるm1/n1が、0.8~0.9であった。
また、本開示の一態様に係るフルオロポリマーとして、「フルオロリンクPA100E」(商品名、ソルベイスペシャルティポリマーズ社製)を用意した。なお、「フルオロリンクPA100E」は、前記構造式(1)で示される構造を有し、Rが、ヘキサメチレン基であり、p/q=1、かつ、温度40℃における動粘度が8.75×105cStであった。次いで、該フルオロポリマー5.0部をフッ素系溶剤(商品名:Novec7100、スリーエム社製)にて5倍に希釈して、希釈液を調製した。
また、増ちょう剤として、平均一次粒子径が130nmのPTFE粒子(商品名:ポリフロンPTFE L-5F、ダイキン工業社製)を用意した。
次いで、上記で調製したパーフルオロポリエーテルNo.1の70.0部に対して、上記増ちょう剤30.0部を、混練機を用いて混合して、ベースグリースNo.1を調製した。このベースグリースNo.1を95.0部に対して、上記フルオロポリマーの希釈液を、該フルオロポリマーの添加量が5.0部となるように添加して混練した。その後、混練物を、温度25℃に保った恒温槽に48時間静置して、パーフルオロポリエーテル、増ちょう剤およびフルオロポリマーからなるグリースNo.1を調製した。
[Example 1]
"Fomblin M60" (trade name, manufactured by Solvay Specialty Chemicals) having the structure represented by the structural formula (3) was distilled at a temperature of 240° C. until the evaporation loss was 2.00% by mass. Perfluoropolyether No. 3 has a kinematic viscosity of 310 cSt at a temperature of 40°C. 1 was prepared. Note that "Fomblin M60" had m1/n1 in structural formula (3) of 0.8 to 0.9.
Furthermore, "Fluorolink PA100E" (trade name, manufactured by Solvay Specialty Polymers) was prepared as a fluoropolymer according to one aspect of the present disclosure. Note that "Fluorolink PA100E" has a structure represented by the above structural formula (1), R is a hexamethylene group, p/q = 1, and a kinematic viscosity at a temperature of 40 ° C. is 8.75. ×10 5 cSt. Next, 5.0 parts of the fluoropolymer was diluted five times with a fluorinated solvent (trade name: Novec 7100, manufactured by 3M) to prepare a diluted solution.
Further, as a thickener, PTFE particles (trade name: Polyflon PTFE L-5F, manufactured by Daikin Industries, Ltd.) having an average primary particle diameter of 130 nm were prepared.
Next, perfluoropolyether No. prepared above was used. 70.0 parts of base grease No. 1 and 30.0 parts of the above thickener were mixed using a kneader to prepare base grease No. 1. 1 was prepared. This base grease No. The diluted solution of the above fluoropolymer was added to 95.0 parts of 1 and kneaded so that the amount of the fluoropolymer added was 5.0 parts. Thereafter, the kneaded product was left standing in a constant temperature bath maintained at a temperature of 25° C. for 48 hours, and grease No. 1 consisting of perfluoropolyether, a thickener, and a fluoropolymer was prepared. 1 was prepared.
[実施例2]
「フォンブリンM60」を、温度240℃にて、蒸発損失が0.70質量%になるまで蒸留して、温度40℃における動粘度が320cStであるパーフルオロポリエーテルNo.2を調製した。得られたパーフルオロポリエーテルNo.2を用いた以外は、実施例1と同様にして、ベースグリースNo.2の調製およびグリースNo.2の調製を行った。
[Example 2]
"Fomblin M60" was distilled at a temperature of 240°C until the evaporation loss was 0.70% by mass, and perfluoropolyether No. 1 with a kinematic viscosity of 320 cSt at a temperature of 40°C was obtained. 2 was prepared. The obtained perfluoropolyether No. Base grease No. 2 was used in the same manner as in Example 1, except that base grease No. 2 was used. Preparation of Grease No. 2 and Grease No. 2 was prepared.
[実施例3]
「フォンブリンM60」を、温度240℃にて、蒸発損失が0.05質量%になるまで蒸留して、温度40℃における動粘度が350cStであるパーフルオロポリエーテルNo.3を調製した。得られたパーフルオロポリエーテルNo.3を用いた以外は、実施例1と同様にして、ベースグリースNo.3の調製およびグリースNo.3の調製を行った。
[Example 3]
"Fomblin M60" was distilled at a temperature of 240°C until the evaporation loss was 0.05% by mass, and perfluoropolyether No. 1 with a kinematic viscosity of 350 cSt at a temperature of 40°C was obtained. 3 was prepared. The obtained perfluoropolyether No. Base grease No. 3 was used in the same manner as in Example 1 except that base grease No. 3 was used. Preparation of Grease No. 3 and Grease No. 3 was prepared.
[実施例4]
ベースグリースNo.2を99.9部に対して、実施例1で調製したフルオロポリマーの希釈液を、該フルオロポリマーの添加量が、0.1部となるように添加した。それ以外は、グリースNo.2と同様にしてグリースNo.4を調製した。
[Example 4]
Base grease No. The diluted solution of the fluoropolymer prepared in Example 1 was added to 99.9 parts of fluoropolymer No. 2 so that the amount of the fluoropolymer added was 0.1 part. Other than that, grease No. Grease No. 2 in the same manner as above. 4 was prepared.
[実施例5]
ベースグリースNo.2を90.0部に対して、実施例1で調製したフルオロポリマーの希釈液を、該フルオロポリマーの添加量が10.0部となるように添加した。それ以外は、グリースNo.2と同様にしてグリースNo.5を調製した。
[Example 5]
Base grease No. The diluted solution of the fluoropolymer prepared in Example 1 was added to 90.0 parts of No. 2 so that the amount of the fluoropolymer added was 10.0 parts. Other than that, grease No. Grease No. 2 in the same manner as above. 5 was prepared.
[実施例6]
構造式(2)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル(商品名:クライトックスGPL107、ケマーズ社製)を、温度240℃にて、蒸発損失が0.70質量%になるまで蒸留した。そして、温度40℃における動粘度が500cStであるパーフルオロポリエーテルNo.4を調製した。
ここで得られたパーフルオロポリエーテルNo.4を用いた以外は、実施例1のベースグリースNo.1と同様にしてベースグリースNo.4を調製した。次いで、ベースグリースNo.4を95.0部に対して、実施例1で調製したフルオロポリマーの希釈液を、該フルオロポリマーの添加量が5.0部となるように添加した。それ以外は、グリースNo.1と同様にしてグリースNo.6を調製した。
[Example 6]
Perfluoropolyether (trade name: Krytox GPL107, manufactured by Chemours) having a structure represented by structural formula (2) was distilled at a temperature of 240° C. until the evaporation loss was 0.70% by mass. Perfluoropolyether No. 1 having a kinematic viscosity of 500 cSt at a temperature of 40°C. 4 was prepared.
Perfluoropolyether No. obtained here. Base grease No. 4 of Example 1 was used except that base grease No. 4 was used. Apply base grease No. 1 in the same manner as in
[実施例7]
前記構造式(4)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル(商品名:デムナムS-200、ダイキン社製)を温度240℃にて、蒸発損失が0.70質量%になるまで蒸留した。そして、温度40℃における動粘度が220cStであるパーフルオロポリエーテルNo.5を調製した。
ここで得られたパーフルオロポリエーテルNo.5を用いた以外は、実施例1のベースグリースNo.1と同様にしてベースグリースNo.5を調製した。次いで、ベースグリースNo.5を95.0部に対して、実施例1で調製したフルオロポリマーの希釈液を、該フルオロポリマーの添加量が5.0部となるように添加した。それ以外は、グリースNo.1と同様にしてグリースNo.7を調製した。
[Example 7]
Perfluoropolyether (trade name: Demnum S-200, manufactured by Daikin Corporation) having the structure represented by the structural formula (4) was distilled at a temperature of 240° C. until the evaporation loss was 0.70% by mass. Perfluoropolyether No. 2 has a kinematic viscosity of 220 cSt at a temperature of 40°C. 5 was prepared.
Perfluoropolyether No. obtained here. Base grease No. 5 of Example 1 was used except that base grease No. 5 was used. Apply base grease No. 1 in the same manner as in
[比較例1]
ベースグリースNo.1を、本比較例に係るグリースNo.C1とした。すなわち、グリースNo.C1は、構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーを含有しない。
[Comparative example 1]
Base grease No. Grease No. 1 according to this comparative example. It was set as C1. That is, grease No. C1 does not contain a fluoropolymer having the structure represented by Structural Formula (1).
[比較例2]
ベースグリースNo.2を、本比較例に係るグリースNo.C2とした。すなわち、グリースNo.C2は、構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーを含有しない。
[Comparative example 2]
Base grease No. Grease No. 2 according to this comparative example. It was set as C2. That is, grease No. C2 does not contain a fluoropolymer having the structure represented by Structural Formula (1).
[比較例3]
ベースグリースNo.3を、本比較例に係るグリースNo.C3とした。すなわち、グリースNo.C3は、構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーを含有しない。
[Comparative example 3]
Base grease No. Grease No. 3 according to this comparative example. It was set as C3. That is, grease No. C3 does not contain a fluoropolymer having the structure represented by Structural Formula (1).
[比較例4]
実施例3で調製したパーフルオロポリエーテルNo.3を、さらに温度240℃にて60分間蒸留して、蒸発損失が0.01質量%のパーフルオロポリエーテルNo.C1を調製した。パーフルオロポリエーテルNo.C1の温度40℃における動粘度は、370cStであった。得られたパーフルオロポリエーテルNo.C1を用いた以外は、ベースグリースNo.1と同様にしてベースグリースNo.C1を調製した。そして、得られたベースグリースNo.C1を、そのまま本比較例に係るグリースNo.C4とした。したがって、グリースNo.C4は、構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーを含有しない。
[Comparative example 4]
Perfluoropolyether No. prepared in Example 3 3 was further distilled at a temperature of 240° C. for 60 minutes to obtain perfluoropolyether No. 3 with an evaporation loss of 0.01% by mass. C1 was prepared. Perfluoropolyether No. The kinematic viscosity of C1 at a temperature of 40° C. was 370 cSt. The obtained perfluoropolyether No. Except for using C1, base grease No. Apply base grease No. 1 in the same manner as in
[比較例5]
ベースグリースNo.4を、本比較例に係るグリースNo.C5とした。すなわち、グリースNo.C5は、構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーを含有しない。
[Comparative example 5]
Base grease No. Grease No. 4 according to this comparative example. It was set as C5. That is, grease No. C5 does not contain a fluoropolymer having the structure represented by Structural Formula (1).
[比較例6]
ベースグリースNo.5を、本比較例に係るグリースNo.C6とした。すなわち、グリースNo.C6は、構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーを含有しない。
[Comparative example 6]
Base grease No. Grease No. 5 according to this comparative example. It was set as C6. That is, grease No. C6 does not contain a fluoropolymer having the structure represented by Structural Formula (1).
ベースグリースNo.1~5およびC1、ならびに、グリースNo.1~7およびグリースNo.C1~C6の処方および物性を、表1および表2にまとめて示す。 Base grease No. 1 to 5 and C1, and Grease No. 1 to 7 and grease No. The formulations and physical properties of C1 to C6 are summarized in Tables 1 and 2.
実施例に係るグリースNo.1~7および比較例に係るグリースNo.C1~C6について、加熱装置から直接発生する超微粒子の濃度を測定する方法によって、超微粒子の発生の程度について評価した。
なお、加熱装置が電子写真画像形成装置内にある場合、電子写真画像形成装置内で発生する超微粒子の濃度ではなく、電子写真画像形成装置の外に漏れ出した超微粒子の濃度が測定される。そのため、加熱装置自体からの超微粒子の発生量を測定できない。そこで、本実施例においては、図1に示す加熱装置11において、加熱体23に対して直接通電し、該加熱体を加熱できるような温調器(不図示)と、加圧ローラ24を回転させることができる回転装置(モータ)(不図示)を装着した。
Grease No. according to the example. Grease Nos. 1 to 7 and comparative examples. Regarding C1 to C6, the degree of generation of ultrafine particles was evaluated by a method of measuring the concentration of ultrafine particles directly generated from the heating device.
Note that when the heating device is inside the electrophotographic image forming apparatus, the concentration of ultrafine particles leaked outside the electrophotographic image forming apparatus is measured, not the concentration of ultrafine particles generated within the electrophotographic image forming apparatus. . Therefore, the amount of ultrafine particles generated from the heating device itself cannot be measured. Therefore, in this embodiment, in the
ここで、温調器とは、図3に示す電子写真画像形成装置内の加熱体23への通電制御回路部だけを取り出したものであり、加熱体23を所望の温度に制御できる。また、回転装置は、加圧ローラ24を所定の周速度(回転数)になるよう回転させることができる。
Here, the temperature controller is only a circuit section for controlling energization to the
ここで、加熱装置11の具体的な構成は以下のとおりである。
加熱フィルム22としては、膜厚50μmのポリイミドフィルムの外周表面にPTFEをコーティングしたものを用いた。加熱フィルム22の外径は18mmとした。
加圧ローラ24としては、アルミニウムからなる芯金と、シリコーンゴムからなる弾性体層と、PFAチューブからなる離形層と、から構成されるものを用いた。加圧ローラ24の外径は20mm、弾性体層の厚さは3mm、離形層の厚さは30μmとした。
基板27は、幅7mm・長さ270mm・厚さ1mmのアルミナ基板とした。そして、銀・パラジウム・ガラス粉末・有機結着剤を混練して調合したペーストを、スクリーン印刷により、該基板27上に線帯状に形成して、抵抗発熱体26を作製した。抵抗発熱体26の抵抗値は、常温で20Ωとした。さらに、オーバーコート層28として、厚さ約50μmの耐熱性ガラス層を形成し、給電用電極29・30を、銀パラジウムのスクリーン印刷パターンを用いて取り付けて、セラミックヒータ23を作製した。検温素子25としては、支持体として高耐熱性の液晶ポリマーを、断熱層としてセラミックスペーパーを積層して構成した、外部当接型のサーミスタを用いた。
トライアック32により抵抗発熱体26に通電する電力は、位相制御により制御し、AC電源33からの電圧出力を0~100%まで5%刻みの21段階で変化させた。ここで、出力100%は、加熱体23に全通電したときの出力を意味する。
Here, the specific configuration of the
As the
As the
The substrate 27 was an alumina substrate with a width of 7 mm, a length of 270 mm, and a thickness of 1 mm. Then, a paste prepared by kneading silver, palladium, glass powder, and an organic binder was formed into a linear strip shape on the substrate 27 by screen printing, thereby producing a
The power supplied to the
そして、上記各実施例および各比較例で調製したグリースを以下のようにして評価に供した。
すなわち、評価対象のグリースを、セラミックヒータ23の表面上に250mg塗布した加熱装置を、室温(23℃)環境とした、内容積が4.5m3のチャンバー中に入れた。そして、温調器によりセラミックヒータ23上の検温素子25の検知温度が200℃となるように通電してセラミックヒータを加熱した。また、回転装置を用いてプロセス速度(加圧ローラの周速)が200mm/秒となるように加圧ローラ24を回転させた。そして、セラミックヒータへの通電開始から10分経過後における該チャンバー内の超微粒子の濃度を、高速応答型パーティクルサイザー(Fast Mobility Particle Sizer;FMPS)「モデル3091」(商品名、TSI社製)を用いて測定し、単位体積(1m3)当たりの超微粒子の個数を算出した。結果を表3に示す。
The greases prepared in each of the above Examples and Comparative Examples were evaluated as follows.
That is, a heating device in which 250 mg of the grease to be evaluated was coated on the surface of the
表3から分かるように、比較例1~3に係るグリースNo.C1~C3のそれぞれに、構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーを5.0質量%混合した実施例1~3に係るグリースNo.1~3は、いずれも超微粒子の濃度の顕著な減少が認められた。
また、実施例1~3の結果の対比から、パーフルオロポリエーテルの蒸発損失が少ないほど超微粒子濃度は低くなることがわかる。
また、実施例4の結果から、グリース中の、構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーの含有割合が0.1質量%であっても、超微粒子の発生抑制効果が認められた。
さらに、実施例2、6~7の結果から、構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーによる超微粒子の発生の抑制効果は、構造式(2)~(4)で示されるパーフルオロポリエーテルのいずれに対しても有効であることがわかった。
一方、比較例4に係るグリースNo.C4は、構造式(1)で示される構造を有するフルオロポリマーを含まないが、超微粒子の発生は、実施例と同程度に抑制できていた。しかしながら、パーフルオロポリエーテルの蒸発損失を0.01質量%になるまで精製する必要があり、かかる精製はコストの上昇を招来する。
As can be seen from Table 3, grease No. 1 according to Comparative Examples 1 to 3. Grease No. 1 according to Examples 1 to 3, in which 5.0% by mass of a fluoropolymer having a structure represented by structural formula (1) was mixed in each of C1 to C3. In all
Further, from a comparison of the results of Examples 1 to 3, it can be seen that the smaller the evaporation loss of perfluoropolyether, the lower the ultrafine particle concentration.
Furthermore, from the results of Example 4, even when the content of the fluoropolymer having the structure represented by structural formula (1) in the grease was 0.1% by mass, the effect of suppressing the generation of ultrafine particles was observed. .
Furthermore, from the results of Examples 2, 6 and 7, the effect of suppressing the generation of ultrafine particles by the fluoropolymer having the structure represented by Structural Formula (1) is lower than that of the perfluoropolymer having the structure represented by Structural Formulas (2) to (4). It was found to be effective for all polyethers.
On the other hand, grease No. 4 according to Comparative Example 4. Although C4 does not contain a fluoropolymer having the structure represented by structural formula (1), the generation of ultrafine particles was suppressed to the same extent as in Examples. However, it is necessary to purify the perfluoropolyether until the evaporation loss is 0.01% by mass, and such purification results in an increase in cost.
本発明は、以下の構成を含む。
[構成1]
加熱用の回転体と、
該回転体に対向配置され、該回転体と共にニップ部を形成する対向部材と、
該回転体の内部に配置され、該回転体の内周面との対向面を有し、かつ、該回転体を該対向部材に付勢する付勢部材と、を有する加熱装置であって、
該内周面と該対向面とはグリース組成物を介して接触し、摺動部を構成してなり、
該グリース組成物は基油を含み、
該基油は、フルオロポリマーと、パーフルオロポリエーテルと、を含み、
該フルオロポリマーは、下記構造式(1)で示される構造を有し、
該パーフルオロポリエーテルは、
窒素雰囲気下で温度25℃から10℃/分で昇温させたときに得られる熱重量減少曲線における260℃時点での蒸発損失が0.05質量%以上、2.0質量%以下であり、
温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)であり、かつ、
下記構造式(2)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、下記構造式(3)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、および下記構造式(4)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテルからなる群から選択される少なくとも一のパーフルオロポリエーテルを含む、ことを特徴とする加熱装置:
The present invention includes the following configurations.
[Configuration 1]
A rotating body for heating,
a facing member disposed opposite to the rotating body and forming a nip portion together with the rotating body;
A heating device comprising: a biasing member disposed inside the rotary body, having a surface facing an inner circumferential surface of the rotary body, and biasing the rotary body toward the opposing member,
The inner circumferential surface and the opposing surface are in contact with each other via a grease composition to constitute a sliding part,
The grease composition includes a base oil;
The base oil includes a fluoropolymer and a perfluoropolyether,
The fluoropolymer has a structure represented by the following structural formula (1),
The perfluoropolyether is
The evaporation loss at 260°C in the thermogravimetric reduction curve obtained when the temperature is raised from 25°C at a rate of 10°C/min in a nitrogen atmosphere is 0.05% by mass or more and 2.0% by mass or less,
The kinematic viscosity at a temperature of 40° C. is 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s), and
A perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (2), a perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (3), and a perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (4). A heating device comprising at least one perfluoropolyether selected from the group consisting of ethers:
(構造式(1)中、Rは、アルキレン基を表し、pおよびqは、各々独立に正の数を表し、p+qは、該フルオロポリマーの温度40℃における動粘度が1.0×105~1.0×107cSt(1.0×103~1.0×105cm2/s)を満たす値である。) (In Structural Formula (1), R represents an alkylene group, p and q each independently represent a positive number, and p+q represents that the kinematic viscosity of the fluoropolymer at a temperature of 40° C. is 1.0×10 5 ~1.0×10 7 cSt (1.0×10 3 to 1.0×10 5 cm 2 /s).)
(構造式(2)中、kは正の数を表し、kは、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。) (In structural formula (2), k represents a positive number, and k is a value that satisfies the kinematic viscosity of the perfluoropolyether at a temperature of 40°C of 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s). .)
(構造式(3)中、m1およびn1は、各々独立に正の数を表し、m1+n1は、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。) (In structural formula (3), m1 and n1 each independently represent a positive number ; ).
(構造式(4)中、n2は正の数を表し、n2は、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。)。 (In structural formula (4), n2 represents a positive number, and n2 is a value that satisfies the kinematic viscosity of the perfluoropolyether at a temperature of 40°C of 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s). ).
[構成2]
前記回転体がエンドレス形状の加熱フィルムであり、
前記対向部材が加圧ローラであり、
前記付勢部材が、該加熱フィルムの内部に配置された、該加熱フィルムをガイドするガイド部材と、該加熱フィルムを加熱する加熱体と、を含み、
前記摺動部は、少なくとも、該加熱フィルムの内周面と、該加熱体の該内周面に対向してなる面とで構成される、構成1に記載の加熱装置。
[構成3]
前記グリース組成物の全質量に対する前記フルオロポリマーの含有割合が、0.1質量%以上、10.0質量%以下である、構成1または2に記載の加熱装置。
[構成4]
前記構造式(1)中、p/qが、0.5~2.0である、構成1~3のいずれかに記載の加熱装置。
[構成5]
前記パーフルオロポリエーテルが、前記構造式(3)で示される構造を有し、かつ、m1/n1が、0.5~2.0であるパーフルオロポリエーテルを含む、構成1~4のいずれかに記載の加熱装置。
[構成6]
前記グリース組成物が、さらに、ポリテトラフルオロエチレン微粒子を含有する、構成1~5のいずれかに記載の加熱装置。
[構成7]
前記グリース組成物が、前記基油100質量部に対して、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子を10~100質量部含有する、構成6に記載の加熱装置。
[構成8]
構成1~7のいずれかに記載の加熱装置を有することを特徴とする電子写真画像形成装置。
[Configuration 2]
The rotating body is an endless heating film,
The opposing member is a pressure roller,
The biasing member includes a guide member disposed inside the heating film that guides the heating film, and a heating body that heats the heating film,
The heating device according to
[Configuration 3]
The heating device according to
[Configuration 4]
The heating device according to any one of
[Configuration 5]
Any of
[Configuration 6]
The heating device according to any one of
[Configuration 7]
The heating device according to
[Configuration 8]
An electrophotographic image forming apparatus comprising the heating device according to any one of
[構成9]
基油を含有し、
該基油が、フルオロポリマーと、パーフルオロポリエーテルと、を含み、
該フルオロポリマーは、下記構造式(1)で示される構造を有し、
該パーフルオロポリエーテルは、
窒素雰囲気下で温度25℃から10℃/分で昇温させたときに得られる熱重量減少曲線における260℃時点での蒸発損失が0.05質量%以上、2.0質量%以下であり、
温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)であり、かつ、
下記構造式(2)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、下記構造式(3)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、および下記構造式(4)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテルからなる群から選択される少なくとも一のパーフルオロポリエーテルを含む、ことを特徴とするグリース組成物:
[Configuration 9]
Contains base oil,
The base oil includes a fluoropolymer and a perfluoropolyether,
The fluoropolymer has a structure represented by the following structural formula (1),
The perfluoropolyether is
The evaporation loss at 260°C in the thermogravimetric reduction curve obtained when the temperature is raised from 25°C at a rate of 10°C/min in a nitrogen atmosphere is 0.05% by mass or more and 2.0% by mass or less,
The kinematic viscosity at a temperature of 40° C. is 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s), and
A perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (2), a perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (3), and a perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (4). A grease composition comprising at least one perfluoropolyether selected from the group consisting of ethers:
(構造式(1)中、Rは、アルキレン基を表し、pおよびqは、各々独立に正の数を表し、p+qは、該フルオロポリマーの温度40℃における動粘度が1.0×105~1.0×107cSt(1.0×103~1.0×105cm2/s)を満たす値である。) (In Structural Formula (1), R represents an alkylene group, p and q each independently represent a positive number, and p+q represents that the kinematic viscosity of the fluoropolymer at a temperature of 40° C. is 1.0×10 5 ~1.0×10 7 cSt (1.0×10 3 to 1.0×10 5 cm 2 /s).)
(構造式(2)中、kは正の数を表し、kは、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。) (In structural formula (2), k represents a positive number, and k is a value that satisfies the kinematic viscosity of the perfluoropolyether at a temperature of 40°C of 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s). .)
(構造式(3)中、m1およびn1は、各々独立に正の数を表し、m1+n1は、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。) (In structural formula (3), m1 and n1 each independently represent a positive number ; ).
(構造式(4)中、n2は正の数を表し、n2は、該パーフルオロポリエーテルの温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)を満たす値である。)。 (In structural formula (4), n2 represents a positive number, and n2 is a value that satisfies the kinematic viscosity of the perfluoropolyether at a temperature of 40°C of 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s). ).
[構成10]
前記グリース組成物の全質量に対する前記フルオロポリマーの含有割合が、0.1質量%以上、10.0質量%以下である、構成9に記載のグリース組成物。
[構成11]
前記構造式(1)中、p/qが、0.5~2.0である、構成9または10に記載のグリース組成物。
[構成12]
前記パーフルオロポリエーテルが、前記構造式(3)で示される構造を有し、かつ、m1/n1が、0.5~2.0であるパーフルオロポリエーテルを含む、構成9~11のいずれかに記載のグリース組成物。
[構成13]
前記グリース組成物が、さらに、ポリテトラフルオロエチレン微粒子を含有する、構成9~12のいずれかに記載のグリース組成物。
[構成14]
前記グリース組成物が、前記基油100質量部に対して、前記ポリテトラフルオロエチレン微粒子を10~100質量部含有する、構成13に記載のグリース組成物。
[Configuration 10]
The grease composition according to
[Configuration 11]
The grease composition according to
[Configuration 12]
Any of
[Configuration 13]
The grease composition according to any one of
[Configuration 14]
The grease composition according to
11・・・フィルム加熱方式の加熱装置
21・・・ステー(フィルムガイド)
22・・・加熱フィルム(耐熱性定着フィルム)
23・・・加熱体(セラミックヒータ)
24・・・加圧ローラ
N・・・ニップ部
50・・・加圧フィルムユニットを有する加熱装置
51・・・定着ローラ
52・・・加圧フィルム
57・・・加熱体(ハロゲンヒータ)
Np・・・ニップ部
111・・・加圧パッドを有するフィルム加熱方式の加熱装置
122・・・定着フィルム
124・・・加圧パッド
Nk・・・ニップ部
221・・・中間回転体を有する加熱装置
224・・・中間回転体
11... Film heating
22... Heating film (heat-resistant fixing film)
23... Heating body (ceramic heater)
24... Pressure roller N... Nip
Np...
Claims (14)
該回転体に対向配置され、該回転体と共にニップ部を形成する対向部材と、
該回転体の内部に配置され、該回転体の内周面との対向面を有し、かつ、該回転体を該対向部材に付勢する付勢部材と、を有する加熱装置であって、
該内周面と該対向面とはグリース組成物を介して接触し、摺動部を構成してなり、
該グリース組成物は基油を含み、
該基油は、フルオロポリマーと、パーフルオロポリエーテルと、を含み、
該フルオロポリマーは、下記構造式(1)で示される構造を有し、
該パーフルオロポリエーテルは、
窒素雰囲気下で温度25℃から10℃/分で昇温させたときに得られる熱重量減少曲線における260℃時点での蒸発損失が0.05質量%以上、2.0質量%以下であり、
温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)であり、かつ、
下記構造式(2)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、下記構造式(3)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、および下記構造式(4)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテルからなる群から選択される少なくとも一のパーフルオロポリエーテルを含む、ことを特徴とする加熱装置:
a facing member disposed opposite to the rotating body and forming a nip portion together with the rotating body;
A heating device comprising: a biasing member disposed inside the rotary body, having a surface facing an inner circumferential surface of the rotary body, and biasing the rotary body toward the opposing member,
The inner circumferential surface and the opposing surface are in contact with each other via a grease composition to constitute a sliding part,
The grease composition includes a base oil;
The base oil includes a fluoropolymer and a perfluoropolyether,
The fluoropolymer has a structure represented by the following structural formula (1),
The perfluoropolyether is
The evaporation loss at 260°C in the thermogravimetric reduction curve obtained when the temperature is raised from 25°C at a rate of 10°C/min in a nitrogen atmosphere is 0.05% by mass or more and 2.0% by mass or less,
The kinematic viscosity at a temperature of 40° C. is 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s), and
A perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (2), a perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (3), and a perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (4). A heating device comprising at least one perfluoropolyether selected from the group consisting of ethers:
前記対向部材が加圧ローラであり、
前記付勢部材が、該加熱フィルムの内部に配置された、該加熱フィルムをガイドするガイド部材と、該加熱フィルムを加熱する加熱体と、を含み、
前記摺動部は、少なくとも、該加熱フィルムの内周面と、該加熱体の該内周面に対向してなる面とで構成される、請求項1に記載の加熱装置。 The rotating body is an endless heating film,
The opposing member is a pressure roller,
The biasing member includes a guide member disposed inside the heating film that guides the heating film, and a heating body that heats the heating film,
The heating device according to claim 1, wherein the sliding portion includes at least an inner circumferential surface of the heating film and a surface facing the inner circumferential surface of the heating body.
該基油が、フルオロポリマーと、パーフルオロポリエーテルと、を含み、
該フルオロポリマーは、下記構造式(1)で示される構造を有し、
該パーフルオロポリエーテルは、
窒素雰囲気下で温度25℃から10℃/分で昇温させたときに得られる熱重量減少曲線における260℃時点での蒸発損失が0.05質量%以上、2.0質量%以下であり、
温度40℃における動粘度が50~1500cSt(0.5~15cm2/s)であり、かつ、
下記構造式(2)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、下記構造式(3)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテル、および下記構造式(4)で示される構造を有するパーフルオロポリエーテルからなる群から選択される少なくとも一のパーフルオロポリエーテルを含む、ことを特徴とするグリース組成物:
The base oil includes a fluoropolymer and a perfluoropolyether,
The fluoropolymer has a structure represented by the following structural formula (1),
The perfluoropolyether is
The evaporation loss at 260°C in the thermogravimetric reduction curve obtained when the temperature is raised from 25°C at a rate of 10°C/min in a nitrogen atmosphere is 0.05% by mass or more and 2.0% by mass or less,
The kinematic viscosity at a temperature of 40° C. is 50 to 1500 cSt (0.5 to 15 cm 2 /s), and
A perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (2), a perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (3), and a perfluoropolyether having a structure represented by the following Structural Formula (4). A grease composition comprising at least one perfluoropolyether selected from the group consisting of ethers:
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