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加圧ローラ、定着装置及び画像形成装置
説明

加圧ローラ、定着装置及び画像形成装置

【課題】現像剤の定着性を維持しつつも定着装置の省電力化に寄与する加圧ローラ、並びに、定着性に優れ消費電力の少ない定着装置及び画像形成装置を提供すること。
【解決手段】ビニル基含有シリコーン生ゴム、シリカ系充填材、並びに、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム及び前記シリカ系充填材の合計100質量部に対して3〜20質量部の中空ガラスビーズを含有するビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を軸体2の外周面で発泡硬化して成る発泡弾性層3と発泡弾性層3の外周面に配置されたフッ素樹脂層4とを備え、アスカーC硬度(荷重1kg)が60〜80である加圧ローラ1、定着ローラとこの定着ローラに圧接するように配置された加圧ローラ1とを備えた定着装置、並びに、この定着装置を備えた画像形成装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、加圧ローラ、定着装置及び画像形成装置に関し、さらに詳しくは、現像剤の定着性を維持しつつも定着装置の省電力化に寄与する加圧ローラ、並びに、定着性に優れ消費電力の少ない定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【0002】
レーザープリンター及びビデオプリンター等のプリンター、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等には、電子写真方式を利用した各種の画像形成装置が採用されている。電子写真方式を利用した画像形成装置は、一般に、所望により他の部材例えば無端ベルト等を介して互いに軸線方向に沿って圧接する定着ローラ及び加圧ローラを備えた定着装置を有している。この定着ローラ及び加圧ローラは、通常、軸体とその外周面に形成された弾性層とを有している。
【0003】
定着装置においては、定着ローラと加圧ローラとの大きなニップを確保して記録体に現像剤を所望のように定着させること、優れた断熱性により定着装置としての省電力化に寄与すること等を目的として、定着ローラの弾性層として発泡体で形成された発泡弾性層が採用される。
【0004】
ところで、定着装置のさらなる省電力化を実現するには、定着ローラに圧接する加圧ローラの弾性層も発泡体で形成されるとその熱伝導率が低下するので有効である。発泡弾性層を備えた加圧ローラとして、例えば、特許文献1には「芯金の外周に弾性層および離型層が内側からこの順に形成された加圧ローラであって、該弾性層が無機系微少中空体を含むスポンジ状シリコーンゴムよりなることを特徴とする加圧ローラ」が記載されている。
【0005】
このように加圧ローラの弾性層を発泡弾性層にすると、定着ローラと加圧ローラとの大きなニップ幅が確保できても十分なニップ圧が確保されないことがあった。十分なニップ圧が確保できないと、現像剤を所望のように記録体に定着させることができない。特に、比較的低温で現像剤を記録体に定着させることによって定着装置の省電力化を図るための低融点現像剤では、弾性層を発泡体で形成した加圧ローラの弾性層を発泡体で形成すると、低融点現像剤の定着に重要な大きな圧力を低融点現像剤に効果的にかけることができず、定着性を犠牲にすることがある。
【0006】
また、十分なニップ圧を確保できないと、加圧ローラの弾性層を発泡弾性層として熱伝導率を低下させても、ニップ部を所定温度まで上昇させるのに長時間を要し、かえって定着装置の省電力化を妨げることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開2001−65544号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
この発明は、現像剤の定着性を維持しつつも定着装置の省電力化に寄与する加圧ローラを提供することを目的とする。
【0009】
また、この発明は、定着性に優れ消費電力の少ない定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0010】
前記課題を解決するための手段として、
請求項1は、ビニル基含有シリコーン生ゴム、シリカ系充填材、並びに、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム及び前記シリカ系充填材の合計100質量部に対して3〜20質量部の中空ガラスビーズを含有するビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を軸体の外周面で発泡硬化して成る発泡弾性層と、前記発泡弾性層の外周面に配置されたフッ素樹脂層とを備え、アスカーC硬度(荷重1kg)が60〜80である加圧ローラであり、
請求項2は、熱伝導率が0.145〜0.235W/m・kである請求項1に記載の加圧ローラであり、
請求項3は、定着ローラと、前記定着ローラに圧接するように配置された請求項1又は2に記載の加圧ローラとを備えた定着装置であり、
請求項4は、請求項3に記載の定着装置を備えた画像形成装置である。
【発明の効果】
【0011】
この発明に係る加圧ローラは、軸体の外周面に配置された、ビニル基含有シリコーン生ゴム、シリカ系充填材並びに前記ビニル基含有シリコーン生ゴム及び前記シリカ系充填材の合計100質量部に対して3〜20質量部の中空ガラスビーズを含有するビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を軸体の外周面で発泡硬化して成る発泡弾性層と、前記発泡弾性層の外周面に配置されたフッ素樹脂層とを備え、アスカーC硬度(荷重1kg)が60〜80であるから、定着装置に装着されると定着ローラに対して大きな圧力で圧接すると共に、低熱伝導率の発泡弾性層が高い断熱性を発揮し、定着装置の省電力化に寄与する。また、この発明の発明に係る定着装置はこの発明に係る加圧ローラを備え、この発明に係る画像形成装置はこの発明に係る定着装置を備えている。
【0012】
したがって、この発明によれば、現像剤の定着性を維持しつつも定着装置の省電力化に寄与する加圧ローラ、並びに、定着性に優れ消費電力の少ない定着装置及び画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【図1】図1は、この発明に係る加圧ローラにおける一例の加圧ローラを示す斜視図である。
【図2】図2は、この発明に係る定着装置及びこの発明に係る画像形成装置を示す概略説明図である。
【図3】図3は、実施例において加圧ローラの試験を実施するための試験機を示す概略側面図である。
【図4】図4は、実施例及び比較例における加熱ローラ温度回復試験の結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【0014】
この発明に係る加圧ローラは、ビニル基含有シリコーン生ゴム、シリカ系充填材並びに前記ビニル基含有シリコーン生ゴム及び前記シリカ系充填材の合計100質量部に対して3〜20質量部の中空ガラスビーズを含有するビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を軸体の外周面で発泡硬化して成る発泡弾性層と、この発泡弾性層の外周面に配置されたフッ素樹脂層とを備えている。したがって、この発明に係る加圧ローラは、軸体と発泡弾性層とフッ素樹脂層とを備えていればよく、これらに加えて他の層又は膜等を備えていてもよい。
【0015】
この発明に係る加圧ローラは、アスカーC硬度(荷重1.0kg)が60〜80である。加圧ローラのアスカーC硬度(荷重1.0kg)が60未満であると、定着装置に装着されたときに定着ローラとの十分なニップ圧を確保できず、現像剤を所望のように記録体に定着させることができないことがある。一方、加圧ローラのアスカーC硬度(荷重1.0kg)が80を超えると、定着ローラとのニップ部を所定温度まで上昇させるのに長時間を要し、定着装置の省電力化を妨げることがある。この発明に係る加圧ローラのアスカーC硬度(荷重1.0kg)は、定着ローラとの十分なニップ圧を確保して、現像剤、特に低融点現像剤であっても所望のように定着させ、定着装置の省電力化に大きく貢献できる点で62〜75であるのが好ましく、65〜70であるのが特に好ましい。アスカーC硬度(1.0kg荷重)はJIS K6253に準拠して1.0kgの荷重をかけた状態で測定した値である。この発明に係る加圧ローラのアスカーC硬度は、例えば、発泡弾性層を形成するビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物に含有される後述する中空ガラスビーズの含有量を変更することにより、またビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物に含有されるビニル基含有シリコーン生ゴム、発泡剤及び/若しくは添加剤の種類を選択し、並びに/又は、それらの配合量等を変更することにより、さらには発泡弾性層の成形条件等により、調整することができる。
【0016】
この発明に係る加圧ローラは、断熱性に優れ、定着装置の省電力化に大きく貢献できる点で、熱伝導率が0.145〜0.23(W/m・k)であるのが好ましく、0.145〜0.20(W/m・k)であるのがより一層好ましく、0.145〜0.17(W/m・k)であるのが特に好ましい。また、熱伝導率が0.23(W/m・k)を超えると断熱性が低下し易く、この発明に係る加圧ローラが現像剤を定着させるのに必要な表面温度に上昇するまでに長期間を要してしまい、かえって加圧ローラの消費電力が増大するうえ、現像剤の定着性にも劣ることがある。熱伝導率は、熱伝導率計(商品名「迅速熱伝導率計:QTM−500」、京都電子工業株式会社製)を用いて、JIS R2251 耐火物の熱伝導率の試験方法−第2部:熱線法(平行法)に準じて測定する。具体的には、軸体、発泡弾性層及びフッ素樹脂層を形成している材料、ビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物及びフッ素樹脂組成物を定法によって特定し、特定された材料、ビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物及びフッ素樹脂組成物を用いて、外径17mmの軸体を作製した後にこの軸体の外周面に外径25mm及び軸線長さ320mmのビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を成形し、さらに成形したビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物の外周面に50μmの厚さのフッ素樹脂層を形成した試験用ローラを作製する。この試験用ローラにおける24℃での熱導電率を前記熱伝導率計及び前記方法で測定し、測定開始から60秒後の値として求める。前記熱伝導率は、例えば、発泡弾性層を形成するビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物に含有される中空ガラスビーズの含有量を変更することにより、またビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物に含有されるシリカ系充填材の含有量等を変更することにより、さらに発泡剤を増減させすることにより、調整することができる。
【0017】
この発明に係る加圧ローラが前記範囲のアスカーC硬度(荷重1kg)、好ましくは前記範囲の熱伝導率を有していると、この発明に係る加圧ローラの発泡弾性層が多量のセルを包含することにより断熱性に優れ、硬度と断熱性とを高い水準で両立できる。その結果、この発明に係る加圧ローラは、十分なニップ圧で定着ローラに圧接して、現像剤の定着性を維持しつつも定着装置の省電力化に寄与できる。
【0018】
この発明に係る加圧ローラは、通常、定着装置内に定着ローラに圧接するように配置されるが、前記特性を有しているから、比較的低硬度の定着ローラを有する定着装置の加圧ローラとして採用されることもできる。このような比較的低硬度の定着ローラとしては、例えば、アスカーC(荷重1kg)が20〜35の定着ローラが挙げられる。したがって、この発明に係る加圧ローラは定着装置における低硬度の定着ローラに圧接装着される加圧ローラとして好適である。
【0019】
また、この発明に係る加圧ローラは、前記特性を有しているから、低融点現像剤であっても所望のように定着させることができる。したがって、この発明に係る加圧ローラは、定着装置の省電力化に対応した低融点現像剤を使用する画像形成装置にも好適に採用され、低融点現像剤と共に定着装置及び画像形成装置の省電力化に大きく貢献する。
【0020】
ところで、この発明に係る加圧ローラの内部にヒータを収納して、このヒータでこの発明に係る加圧ローラの表面を加熱しようとすると、発泡弾性層内に存在するセルにより発泡弾性層の断熱性が高くなっているから、この発明に係る加圧ローラの表面を所定の温度にまで速やかに上昇させることができないことがある。したがって、この発明に係る加圧ローラは、その表面温度が所定の温度まで速やかに昇温され、かつ、前記所定の温度を長時間保持するという目的を達成するためには、その内部にヒータ等の熱源が収納されることなく、例えば非接触状態で加熱可能な加熱手段を備えた定着装置に使用されるのが好適である。
【0021】
この発明に係る加圧ローラの一例としての加圧ローラ1は、図1に示されるように、軸体2と、軸体2の外周面に形成された発泡弾性層3と、発泡弾性層3の外周面に配置されたフッ素樹脂層4とを備えている。
【0022】
軸体2は、良好な導電特性を有していればよく、通常、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮等で構成された所謂「芯金」と称される軸体とされる。また、軸体2は、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の絶縁性芯体にメッキを施して導電化した軸体であってもよく、さらには、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック又は金属粉体等を配合した導電性樹脂で形成された軸体であってもよい。
【0023】
発泡弾性層3は、軸体2の外周面に形成され、シリコーンゴムの発泡体中に中空ガラスビーズを含有している。前記シリコーンゴムは後述するビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物に含有されるビニル基含有シリコーン生ゴムの架橋硬化体と基本的に同様である。
【0024】
前記中空ガラスビーズは、後述するビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物に含有される中空ガラスビーズと基本的に同様であり、具体的には、各種ガラスの粒子であり、ガラス粒子とも称することができる。この中空ガラスビーズは、例えば、球形、不定形等であってもよいが、シリコーンゴムに混ぜるのが容易で均一に分散させることができ、シリコーンゴムに錬り込んだ際にかかる圧力による破壊を緩和できる点で球形であるのが好ましい。中空ガラスビーズを形成するガラスは、特に限定されず、例えば、ソーダ石灰ガラス、低アルカリガラス、硼珪酸ガラス、石英ガラス、アルミノ珪酸ガラス等が挙げられる。これらの中でも硼珪酸ガラス及びアルミノ珪酸ガラスであるのが、耐衝撃性、低熱膨張である点で好ましい。なお、前記ガラスにシリカ又はシリコーン樹脂若しくはシリコーンゴムを含まないことは明らかである。
【0025】
このような中空ガラスビーズは、適宜調製してもよく市販品を入手してもよい。市販品としては、例えば、商品シリーズ名「Sphericel」(Potters−Ballotini(ポッターズ・バルティーニ)株式会社製)があり、その中の、商品名「110P8」(硼珪酸ガラス、平均粒径12μm、比重1.10g/cm)、商品名「60P18」(硼珪酸ガラス、平均粒径18μm、比重0.60g/cm)、商品名「34P30」(硼珪酸ガラス、平均粒径35μm、比重0.34g/cm)、商品名「25P45」(硼珪酸ガラス、平均粒径45μm、比重0.25g/cm)等があり、他の商品シリーズ名では商品名「Q−CEL」、「Ceramic Multi Cellular」及び「Extendospheres」(いずれも、Potters−Ballotini(ポッターズ・バルティーニ)株式会社製)、並びに、商品シリーズ名「Glass Bubbles」(ソーダ石灰硼珪酸ガラス)(住友スリーエム株式会社製)等が挙げられる。
【0026】
この中空ガラスビーズは、その表面がシランカップリング剤で表面処理されていてもよい。このように中空ガラスビーズの表面が表面処理されていると、発泡弾性層3を形成するゴム例えばシリコーンゴムとの接着性が強くなり、発泡弾性層3の表面に露出している中空ガラスビーズが発泡弾性層3から脱落しにくくなる。シランカップリング剤で表面処理される割合は、特に限定されないが、表面全体が処理されているのが好ましい。前記シランカップリング剤としては、例えば、(メタ)アクリル基を含有する(メタ)アクリルシランカップリング剤、アミノ基を含有するアミノシランカップリング剤、グリシドキシ基等のエポキシ基を含有するエポキシシランカップリング剤、ビニル基を含有するビニルシランカップリング剤、メルカプト基を含有するメルカプトシランカップリング剤等が挙げられる。
【0027】
前記(メタ)アクリルシランカップリング剤としては、具体的には、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等が挙げられる。
【0028】
前記アミノシランカップリング剤としては、具体的には、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルエチルジエトキシシラン、3−アミノプロピルジメチルエトシキシシラン、3−アミノプロピルメチルジエトシキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、N−2−(アミノエチル)−3−アミノプロピルトリエトキシシラン、N,N−ジメチルアミノプロピルトリメトキシシラン、N,N−ジエチルアミノプロピルトリメトキシシラン、N,N−ジプロピルアミノプロピルトリメトキシシラン、N,N−ジブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、N−モノブチルアミノプロピルトリメトキシシラン、N,N−ジオクチルアミノプロピルトリメトキシシラン、N,N−ジブチルアミノプロピルメチルジメトキシシラン、N,N−ジブチルアミノプロピルジメチルモノメトキシシラン、3−トリエトキシシリル−N−(1,3−ジメチル−ブチリデン)プロピルアミン、N,N−ジメチルアミノフェニルトリメトキシシラン、トリメトキシシリル−3−プロピルフェニルアミン、トリメトキシシリル−3−プロピルベンジルアミン、トリメトキシシリル−3−プロピルピペリジン、トリメトキシシリル−3−プロピルモルホリン、トリメトキシシリル−3−プロピルイミダゾール、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン、3−アクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン及び3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン等が挙げられる。
【0029】
発泡弾性層3における中空ガラスビーズの含有量は、発泡弾性層3を構成するシリコーンゴム及びシリカ系充填材の合計質量を100質量部としたときに、すなわち、後述するビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物に含有されるビニル基含有シリコーン生ゴム及びシリカ系充填材の合計質量を100質量部としたときに、3〜20質量部である。中空ガラスビーズの含有量が3質量部未満であると中空ガラスビーズの効果が十分に発揮されず、前記範囲の熱伝導率を超えてしまうことがある。一方、中空ガラスビーズの含有量が20質量部を超えると発泡弾性層3の発泡構造が十分ではなく、発泡弾性層3自体が形成されないことがあり、発泡弾性層3を軸体2の外周面上に円筒状すなわちローラ形状に形成できないことがある。すなわち、中空ガラスビーズの含有量が前記範囲内にあると、断熱性を高めるため発泡弾性層3に多量のセルを形成しても、そのアスカーC硬度(荷重1kg)を前記範囲内にすることができ、硬度と断熱性とを高い水準で両立できる。その結果、加圧ローラ1は、十分なニップ圧で定着ローラに圧接して、現像剤の定着性を維持しつつも定着装置の省電力化に寄与できる。発泡弾性層3における中空ガラスビーズの含有量は、硬度と断熱性とをより一層高い水準で両立できる点で、前記合計質量を100質量部としたときに5〜17質量部であるのが好ましく、8〜13質量部であるのが特に好ましい。発泡弾性層3には、シリコーンゴム及び中空ガラスビーズに加えて、ビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物に含有される各種の添加剤又はこれら同士若しくはこれらとシリコーンゴムとの複合体等が含有されていてもよい。
【0030】
発泡弾性層3は、その内部及び/又は外表面にセルを有している(図1において発泡弾性層3の端面に開口したセルは図示しない。)。発泡弾性層3がセルを有していると発泡弾性層3の硬度を低下させると共に断熱性を向上させることができる。ここで、発泡弾性層3に有するセルはビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物に含有される発泡剤の発泡又は分解等によって生じる中空領域をいい、中空ガラスビーズの存在による中空領域を含まない。発泡弾性層3に有する複数のセルは、他のセルに接することのない若しくは連通することのない状態(独立セル状態と称する。)、他のセルに接し若しくは連通している状態(連通セル状態と称する。)、又は、前記独立セル状態と前記連通セル状態とが共存する状態の何れの状態にあってもよい。
【0031】
この発泡弾性層3は、その骨格内に中空ガラスビーズを有しており、例えば、発泡弾性層3のセル壁に中空ガラスビーズが完全に若しくは一部がセル表面に露出若しくは突出するように埋設され、又は、セル表面に中空ガラスビーズが付着している。このように、中空ガラスビーズがセル壁等に埋設又は付着されていると、セル壁引いては発泡弾性層3が高い硬度及び強度を発揮する。なお、セル壁等に埋設又は付着される中空ガラスビーズは、その形状を保持していてもよく、場合によっては半球状等に割れた状態等に損壊又は欠損していてもよい。
【0032】
この発泡弾性層3は、加圧ローラ1が前記範囲のアスカーC硬度(荷重1kg)となるような硬度を有しているのが好ましい。この例においては、後述するフッ素樹脂層4は通常薄層であるから、発泡弾性層3は加圧ローラ1のアスカーC硬度(荷重1kg)とほぼ同じアスカーC硬度を有している。
【0033】
発泡弾性層3は、発泡弾性層3に形成されるセルの平均セル径、発泡弾性層3の発泡倍率等が調整されているのが、この発明の効果をより一層高めることができる点で、好ましい。例えば、発泡弾性層3の平均セル径は、500μm以下であるのが好ましく、250μm以下であるのが特に好ましい。平均セル径の下限値は特に限定されないが、現実的には、例えば、200μmである。発泡弾性層3の発泡倍率は、120〜250%であるのが好ましく、150〜200%であるのが特に好ましい。発泡弾性層3の平均セル径及び/又は発泡倍率が前記範囲内にあると硬度と断熱性とをより一層高い水準で両立できる。
【0034】
発泡弾性層3において、その発泡倍率及び平均セル径は、発泡弾性層3を形成する後述するビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物に含有される発泡剤又はビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物の硬化条件等により、調整することができる。前記発泡倍率は、発泡弾性層3の体積及び質量を常法によって測定し、これらから算出することができる。また、セルの平均セル径は、発泡弾性層3の表面又は任意の面で切断したときの切断面において、約20mmの領域を電子顕微鏡等で観察し、観察視野内に存在する各セルにおける開口部の最大長さを測定して、測定された最大長さを算術平均して得られた平均長さとして、求めることができる。
【0035】
この発泡弾性層3は、加圧ローラ1が前記範囲の熱伝導率となるような熱伝導率を有しているのが好ましい。この例においては、フッ素樹脂層4が薄層であって熱伝導率に大きな影響を与えないから、通常、発泡弾性層3は加圧ローラ1の熱伝導率と同じ熱伝導率を有している。
【0036】
発泡弾性層3の密度は、0.395〜0.7(g/cm)であるのが好ましく、0.42〜0.6(g/cm)であるのが特に好ましい。密度が前記範囲内にあると、この発明の効果をより一層高めることができる。発泡弾性層3の密度は、電子密度計(水中置換法 水温23℃)によって測定することができる。
【0037】
発泡弾性層3の形態は特に限定されず、例えば、発泡弾性層3は、その軸線方向にわたって均一な外径に調整された所謂ストレート形状でもよく、また、中央部における外径がその両端部における外径よりも大きくなるように調整された所謂クラウン形状であってもよく、さらに、中央部における外径がその両端部における外径よりも小さくなるように調整された所謂逆クラウン形状であってもよい。この例において、発泡弾性層3は、図1に示されるように、前記ストレート形状に形成されている。
【0038】
発泡弾性層3の厚さは、特に限定されず、通常、1.5〜10mmに調整されることができる。この発明において、発泡弾性層3の厚さは2.5〜5mmに調整されるのが特に好ましい。
【0039】
加圧ローラ1は、発泡弾性層3の外周面にフッ素樹脂層4を有している。フッ素樹脂層4は、フッ素樹脂を含有し、所望により、フッ素樹脂に加えて他の成分、例えば、通常フッ素樹脂組成物に添加される添加剤等を含有していてもよい。フッ素樹脂としては、例えば、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、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(FEP)、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体(ETFE)、ポリビニリデンフルオライド(PVdF)、エチレン−クロロトリフルオロエチレン共重合体(ECTFE)等が挙げられる。
【0040】
フッ素樹脂層4は、発泡弾性層3の外周面に塗布されたフッ素樹脂層形成液としてのフッ素樹脂組成物を硬化して成る層であってもよく、予め管状に成形されたフッ素樹脂チューブを発泡弾性層3に被覆してなる層であってもよい。このフッ素樹脂層4の厚さは、現像剤の離型性を確保できる点で、1〜200μmであるのが好ましく、5〜50μmであるのが特に好ましい。
【0041】
この発明に係る加圧ローラは、ビニル基含有シリコーン生ゴム、シリカ系充填材、並びに、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム及び前記シリカ系充填材の合計100質量部に対して3〜20質量部の中空ガラスビーズを含有するビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を軸体の外周面で発泡硬化して発泡弾性層を形成する工程、所望により発泡弾性層の外周面でフッ素樹脂層を硬化してフッ素樹脂層を形成する工程を含む製造方法によって、製造できる。以下に、図1に示される加圧ローラ1の製造方法を例に挙げて、この発明に係る加圧ローラを製造する方法(この発明に係る一製造方法と称する。)を具体的に説明する。
【0042】
この発明に係る一製造方法においては、まず、軸体2を準備する。軸体2は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮若しくはこれらの合金等の金属、熱可塑性樹脂若しくは熱硬化性樹脂等の樹脂、及び前記樹脂等に導電性付与剤としてカーボンブラック若しくは金属粉体等を配合した導電性樹脂等の材料を用いて、公知の方法により所望の形状に調製される。軸体2に導電性が要求される場合には、前記金属及び前記導電性樹脂の他に、前記樹脂等で形成した絶縁性芯体の表面に定法によりメッキを施すことにより、軸体2を形成することができる。前記材料の中でも、容易に導電性を付与することができる点で、金属であるのが好ましく、アルミニウム又はステンレス鋼であるのが特に好ましい。この軸体2は、所望により、その外周面にプライマー層が塗布されてもよい。
【0043】
この発明に係る一製造方法においては、次いで、このようにして作製した軸体2の外周面に、ビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を、押出成形による連続加熱成形、プレス、インジェクションによる型成形等によって、加熱成形する。ビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物の加熱成形においては、まず、軸体2の外周面にビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を配置する。軸体2の外周面にビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を配置する方法としては、例えば、押出機等により軸体2とビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物とを一体に分出して軸体2の外周面にビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を配置する方法、また、軸体2を収納する金型にビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を注入して軸体2の外周面にビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を配置する方法等が挙げられる。これらの中でも、押出機等により軸体2とビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物とを一体に分出しする方法が、作業が容易で連続して行うことができる点で、好ましい。
【0044】
軸体2の外周面に配置されるビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物は、ビニル基含有シリコーン生ゴム、シリカ系充填材、並びに、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム及び前記シリカ系充填材の合計100質量部に対して3〜20質量部の中空ガラスビーズを含有している。このビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物中の中空ガラスビーズは前記した通りであり、その含有量はビニル基含有シリコーン生ゴム及びシリカ系充填材の合計質量を100質量部としたときに3〜20質量部である。前記したように中空ガラスビーズの含有量が前記範囲内にあると、このビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を硬化してなる発泡弾性層3は硬度と断熱性とを高い水準で発揮し、この発泡弾性層3を備えた加圧ローラ1は十分なニップ圧で定着ローラに圧接して、現像剤の定着性を維持しつつも定着装置の省電力化に寄与できる。中空ガラスビーズの含有量は、硬度と断熱性とをより一層高い水準で両立できる点で、前記合計100質量部に対して5〜17質量部であるのが好ましく、8〜13質量部であるのが特に好ましい。
【0045】
ビニル基含有シリコーン生ゴムは、例えば、ミラブル型シリコーンゴム、熱架橋シリコーンゴム(HTV:High Temperature Vulcanizing)等が挙げられる。これらのビニル基含有シリコーン生ゴムは、後工程で、発泡剤及び付加反応架橋剤等をロールミル等で容易に混練りすることができるという特性を有し、一種単独で又は二種以上を混合して用いることができる。前記ビニル基含有シリコーン生ゴムとして、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「KE−77VBS」等が挙げられる。
【0046】
シリカ系充填材は、補強性を有する煙霧質シリカ又は沈降性シリカ等が挙げられ、一般式がRSi(OR’)で示されるシランカップリング剤で表面処理された、補強効果の高い表面処理シリカ系充填材が好ましい。ここで、前記一般式におけるRは、グリシジル基、ビニル基、アミノプロピル基、メタクリロキシ基、N−フェニルアミノプロピル基又はメルカプト基等であり、前記一般式におけるR’はメチル基又はエチル基である。前記一般式で示されるシランカップリング剤は、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「KBM1003」及び「KBE402」、並びに、東新化成株式会社製の商品名「セライトスーパーフロス」等として、容易に入手することができる。このようなシランカップリング剤で表面処理されたシリカ系充填材は、定法に従って、シリカ系充填材の表面を処理することにより、得られる。シリカ系充填材の配合量は、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム100質量部に対して、40〜100質量部であり、45〜70質量部であるのが好ましく、50〜60質量部であるのが特に好ましい。シリカ系充填材は、一種単独で又は二種以上を混合して用いることができる。
【0047】
ビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物は、ビニル基含有シリコーン生ゴム、シリカ系充填材及び中空ガラスビーズを含有し、所望により各種添加剤を含有していてもよい。各種添加剤としては、ゴム組成物に通常添加されるものであればよく、例えば、付加反応架橋剤、付加反応触媒、反応制御剤、カーボンブラック等の導電性付与剤等が制限されることなく、挙げられる。これら各種添加剤の中でも独立セル状態のセルを形成することのできる添加剤が好ましい。特に、独立セル状態のセルを形成することのできるゴム組成物は耐熱性、耐久性及び耐残留歪み特性等に優れ、画像形成装置の高速運転にも耐えられる好適なゴム組成物である。このような添加剤を含有するビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物として、例えば、ビーズ含有付加反応型発泡シリコーンゴム組成物が好適に挙げられる。このビーズ含有付加反応型発泡シリコーンゴム組成物は付加反応型発泡シリコーンゴム組成物に中空ガラスビーズを添加して調製される。
【0048】
この付加反応型発泡シリコーンゴム組成物は、ビニル基含有シリコーン生ゴムと、シリカ系充填材と、発泡剤と、付加反応架橋剤と、付加反応触媒と、反応制御剤とを含有し、所望により、さらに有機過酸化物架橋剤と耐熱性向上剤と各種添加剤とを含有してもよい。ここで、ビニル基含有シリコーン生ゴム及びシリカ系充填材は前記した通り、ビニル基含有シリコーン生ゴム及びシリカ系充填材を含有するゴム組成物として、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「KEシリーズ」及び「KEGシリーズ」等を容易に入手することができる。特に、前記含有量のシリカ系充填材を含有するシリコーンゴム組成物として、例えば、信越化学工業株式会社製の商品名「KE−551U」、「KE−151KU」、「KE−9510U」及び「KE−981U」等が挙げられる。
【0049】
付加反応型発泡シリコーンゴム組成物に含有される発泡剤としては、従来、発泡ゴムに用いられる発泡剤であればよく、例えば、無機系発泡剤として、重炭酸ソーダ、炭酸アンモニウム等が挙げられ、有機系発泡剤として、ジアゾアミノ誘導体、アゾニトリル誘導体、アゾジカルボン酸誘導体等の有機アゾ化合物等が挙げられる。通常、ゴムに連続気泡を形成する場合には無機系発泡剤が用いられ、独立気泡を形成する場合には有機系発泡剤が用いられる。この発明においては、前記発泡弾性層3を容易に形成することができる点で、発泡剤は、有機系発泡剤であるのがよく、具体的には、例えば、アゾジカルボン酸アミド、アゾビス−イソブチロニトリル等のアゾ化合物が好適に使用される。特に、ジメチル−1,1’−アゾビス(1−シクロヘキサンカルボキシレート)が好適に使用できる。発泡剤の配合量は、例えば、ビニル基含有シリコーン生ゴム及びシリカ系充填材の合計100質量部に対して、0.1〜5質量部、特に0.5〜5質量部であるのがよい。発泡剤は一種単独で又は二種以上を混合して用いることができる。
【0050】
付加反応架橋剤は、例えば、一分子中に二個以上のSiH基(SiH結合)を有する付加反応型の架橋剤として公知のオルガノハイドロジェンポリシロキサンが好適に挙げられる。付加反応架橋剤の配合量は、ビニル基含有シリコーン生ゴム及びシリカ系充填材の合計100質量部に対して0.01〜20質量部であるのがよい。付加反応架橋剤は一種単独で又は二種以上を混合して用いることができる。
【0051】
付加反応触媒は、ビニル基含有シリコーン生ゴムの付加反応に通常用いられる触媒であればよく、例えば、周期律表第9属又は第10属の金属単体及びその化合物が挙げられる。付加反応触媒の配合量は、触媒量で十分であり、通常、周期律表第9属又は第10属の金属量に換算して、付加反応型発泡シリコーンゴム組成物全体に対して1〜1,000ppmであるのがよい。付加反応触媒は一種単独で又は二種以上を混合して用いることができる。
【0052】
反応制御剤は、公知の反応制御剤を特に制限されることなく用いることができ、例えば、メチルビニルシクロテトラシロキサン、アセチレンアルコール類、シロキサン変性アセチレンアルコール、ハイドロパーオキサイド等が挙げられる。反応制御剤の配合量は、ビニル基含有シリコーン生ゴム及びシリカ系充填材の合計100質量部に対して0.1〜2質量部であるのがよい。反応制御剤は一種単独で又は二種以上を混合して用いることができる。
【0053】
有機過酸化物架橋剤は、単独でビニル基含有シリコーン生ゴムを架橋させることも可能であるが、付加反応架橋剤の補助架橋剤として併用すれば、シリコーンゴムの強度、歪み等の物性がより向上する。有機過酸化物架橋剤としては、例えば、ベンゾイルパーオキサイド、ビス−2,4−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ジクミルパーオキサイド、ジ−t−ブチルパーオキサイド、2,5−ジメチル−2,5−ビス(t−ブチルパーオキシ)ヘキサン等が挙げられる。有機過酸化物架橋剤の配合量は、ビニル基含有シリコーン生ゴム及びシリカ系充填材の合計100質量部に対して0.3〜10質量部であるのがよい。有機過酸化物架橋剤は一種単独で又は二種以上を混合して用いることができる。
【0054】
耐熱性向上剤は、発泡弾性層3の耐熱性を向上させる化合物であればよく、例えば、カーボンブラック、酸化鉄(ベンガラとも称する。)、酸化セリウム及び水酸化セリウム等が挙げられる。これらは一種単独で又は二種以上を混合して用いることができる。
【0055】
このようにして軸体2の外周面にビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を配置した後、この状態を維持しつつ軸体2ごとビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を加熱する。ビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物の加熱はビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物に含まれるゴム、例えばビニル基含有シリコーン生ゴムが架橋し、発泡剤を含有する場合にはそれ分解又は発泡するのに十分な条件で行われればよい。例えば付加反応型発泡シリコーンゴム組成物は、通常、赤外線加熱炉又は熱風炉等の加熱炉、乾燥機等の加熱機等により、170〜500℃程度、特に200〜400℃に加熱され、数分以上1時間以下、特に5〜30分間、加熱される。このビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物は、所望により、さらに二次加熱が行われてもよい。二次加熱によって発泡弾性層3の物性が安定する。二次加熱は、例えば、前記の条件で架橋されたビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を、さらに、押出成形された状態のままで、例えば、180〜250℃、好ましくは190〜230℃で、1〜24時間、好ましくは3〜10時間にわたって、又は、金型を用いて、例えば、130〜200℃、好ましくは150〜180℃で、5分以上24時間以下、好ましくは10分以上10時間以下にわたって、再度加熱されることによって、行われる。
【0056】
このようにして成形された発泡弾性層3は、所望の大きさ及び形状等に調整する研削工程、研磨工程及び/又は切削工程等が施される。
【0057】
この発明に係る一製造方法においては、このようにして形成した発泡弾性層3の外周面に発泡弾性層3の外周面でフッ素樹脂層4を硬化してフッ素樹脂層4を形成する工程を実施する。フッ素樹脂組成物は前記フッ素樹脂と、所望により各種の前記添加剤と、所望により溶剤とを含有する。このフッ素樹脂組成物を、例えば、定法により、発泡弾性層3の外周面に均一に塗布して加熱硬化させる。このときの加熱条件は用いるフッ素樹脂組成物に応じて適宜に選択される。
【0058】
このようにして加圧ローラ1が製造される。そして、この発明に係る一製造方法によって製造される加圧ローラ1は、軸体2の外周面に配置され、中空ガラスビーズを含有する発泡弾性層3と、この発泡弾性層3の外周面に配置されたフッ素樹脂層4とを備え、アスカーC硬度(荷重1kg)が60〜80であるから、定着装置に装着されると定着ローラに対して大きな圧力で圧接すると共に、低熱伝導率の発泡弾性層3が高い断熱性を発揮し、定着装置の省電力化に寄与する。
【0059】
次に、この発明に係る加圧ローラを備えた定着装置(以下、この発明に係る定着装置と称することがある。)及び画像形成装置(以下、この発明に係る画像形成装置と称することがある。)の一例を、図2を参照して、説明する。
【0060】
この発明に係る加圧ローラは前記特性及び効果を有しているから画像形成装置に具備される定着装置に装着される加圧ローラとして好適に用いられる。特に、この発明に係る弾性ローラは、前記特性及び効果を有しているから、定着ローラ及び/又は加圧ローラを外部から非接触状態で加熱するように構成された定着装置に装着される加圧ローラとして好適に用いられる。また、この発明に係る加圧ローラは、前記特性及び効果を有しているから高精細高速化された画像形成装置に具備される定着装置に装着される加圧ローラとして、また、低融点現像剤を使用する画像形成装置に具備される省電力化に対応した定着装置に装着される加圧ローラとして、好適に用いられる。
【0061】
図2に示されるように、この発明に係る画像形成装置30は、静電潜像が形成される回転可能な像担持体31例えば感光体と、前記像担持体31の周囲に配置された、帯電手段32例えば帯電ローラ、露光手段33、現像手段40、転写手段34例えば転写ローラ及びクリーニング手段37と、記録体の搬送方向下流側に定着装置35とを備えている。この現像手段40は、従来の現像手段と基本的に同様に形成され、具体的には、図2に示されるように、現像剤収納部41と、像担持体31に現像剤42を供給する現像剤担持体44と、現像剤担持体44に現像剤42を供給する現像剤供給手段43と、現像剤42を帯電させる現像剤規制部材45とを備えている。
【0062】
画像形成装置における従来の定着装置は、通常、定着ローラを低硬度に加圧ローラを高硬度にしてニップ幅及びニップ圧を確保しているが、この発明に係る定着装置は、定着装置35のように、アスカーC硬度(荷重1.0Kg)は20〜35の範囲にある低硬度の定着ローラ53と、この発明に係る加圧ローラの一例である低硬度の加圧ローラ56とを有する加熱定着装置である。すなわち、この定着装置35は、図2にその断面が示されるように、記録体36を通過させる開口52を有する筐体50内に、定着ローラ53と、定着ローラ53の近傍に配置された無端ベルト支持ローラ54と、定着ローラ53及び無端ベルト支持ローラ54に巻回された無端ベルト55と、無端ベルト55を介して定着ローラ53に圧接する加圧ローラ56と、無端ベルト55に非接触となるように配置され、無端ベルト55を介して外部から定着ローラ53を加熱する加熱手段57とを備え、無端ベルト55を介して定着ローラ53と加圧ローラ56とが互いに当接又は圧接するように回転自在に支持されて成る圧力熱定着装置である。
【0063】
無端ベルト支持ローラ54は、画像形成装置に通常用いられるローラであればよく、例えば、弾性ローラ等が用いられる。無端ベルト55は、例えば、ポリアミド、ポリアミドイミド等の樹脂により、無端状に形成されたベルトであればよく、その厚さ等も適宜定着装置35に適合するように調整することができる。加圧ローラ56はスプリング等の付勢手段(図示しない。)によって無端ベルト55を介して定着ローラ53に圧接している。この定着装置35においてこの発明に係る加圧ローラが加圧ローラ56として装着されている。前記加熱手段57は、ハロゲンヒーター及び反射板等を用いた輻射加熱方法、加熱器等を直接接触させて加熱する直接接触加熱方法、並びに、誘導加熱方法等が採用される。この加熱手段57は、定着ローラ53における軸線方向の長さとほぼ同じ長さを有する部材であり、定着装置35のいずれに配置されてもよいが、図2に示されるように、定着ローラ53の表面より一定の間隔を隔てて定着ローラ53に略並行に配置されるのがよい。前記誘導加熱方法には加熱用コイルが用いられ、この加熱用コイルは、通常、フェライト等の強磁性体で、スイッチング電源用として用いられている代表的な形状であるI型、E型及びU型等に形成され、導線が巻かれて成る。無端ベルト55と加圧ローラ56との圧接された間を記録体36が通過することにより、加圧と同時に加熱され、記録体36に転写された現像剤42(静電潜像)を定着させることができる。
【0064】
この発明に係る画像形成装置30は、次のように作用する。まず、画像形成装置30において、帯電手段32により像担持体31が一様に帯電され、露光手段33により像担持体31の表面に静電潜像が形成される。次いで、現像手段40から現像剤42が像担持体31に供給されて静電潜像が現像され、この現像剤像が像担持体31と転写手段34との間に搬送される記録体36上に転写される。この記録体36は定着装置35に搬送され、現像剤像が永久画像として記録体36に定着される。このようにして、記録体36に画像を形成することができる。
【0065】
この発明に係る定着装置35及び画像形成装置30は、加圧ローラ56としてこの発明に係る加圧ローラが採用されているから、現像剤を記録体に定着させる定着性に優れると共に消費電力が小さい。
【0066】
この発明に係る加圧ローラ、定着装置及び画像形成装置は、前記した実施例に限定されることはなく、本願発明の目的を達成することができる範囲において、種々の変更が可能である。
【0067】
例えば、加圧ローラ1において、発泡弾性層3は、単層構造とされているが、この発明においては二層以上の複層構造とされてもよい。
【0068】
画像形成装置30は、電子写真方式の画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、電子写真方式には限定されず、例えば、静電方式の画像形成装置であってもよい。また、画像形成装置30は、現像手段40に単色の現像剤42のみを収容するモノクロ画像形成装置とされているが、この発明において、画像形成装置は、モノクロ画像形成装置に限定されず、カラー画像形成装置であってもよい。カラー画像形成装置としては、例えば、像担持体上に担持された現像剤像を中間転写体に順次一次転写を繰り返す4サイクル型カラー画像形成装置、各色の現像手段を備えた複数の像担持体を中間転写体や転写搬送ベルト上に直列に配置したタンデム型カラー画像形成装置等が挙げられる。画像形成装置30は、例えば、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成装置とされる。
【0069】
また、定着装置35及び画像形成装置30において、現像剤42は、一成分系の現像剤が有利に用いられるが、トナーと、鉄、ニッケル等のキャリアとを含む二成分系の現像剤も使用することができる。
【実施例】
【0070】
(実施例1)
無電解ニッケルメッキ処理が施された軸体(直径17mm×長さ370mm、SUM22)をトルエンで洗浄し、プライマー「No.101A/B」(信越化学工業株式会社製:商品名)を塗布した。プライマー処理した軸体をギアーオーブンを用いて180℃の温度にて30分焼成処理した後、常温にて30分以上冷却し、プライマー層を形成した。
【0071】
次いで、下記組成を有する付加反応型発泡シリコーンゴム組成物に、ビニル基含有シリコーン生ゴム及びシリカ系充填材の合計100質量部に対して10質量部の中空ガラスビーズ(商品名「34P30」、球形、比重:0.34g/cm、硼珪酸ガラス、ポッターズ・バロティーニ株式会社製)を混合して、ビーズ含有付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を調製した。
【0072】
<付加反応型発泡シリコーンゴム組成物>
・ビニル基含有シリコーン生ゴムと前記含有量のシリカ系充填材とを含むゴム組成物「KE−551U」(信越化学工業株式会社製)100質量部
・有機系発泡剤「アゾビス−イソブチロニトリル」2.0質量部
・付加反応架橋剤「C−153A」(信越化学工業株式会社製:商品名)2.0質量部
・付加反応触媒としての白金触媒適量
・反応制御剤「R−153A」(信越化学工業株式会社製:商品名)0.5質量部
・有機過酸化物架橋剤「C−3」(信越化学工業株式会社製:商品名)3質量部
【0073】
次いで、プライマー層を形成した軸体2と準備したビーズ含有付加反応型発泡シリコーンゴム組成物とを押出成形機にて一体分出し、赤外線加熱炉(IR炉)を用いてビーズ含有付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を250℃で10分間加熱して発泡架橋させた。その後、さらに、ギアーオーブンを用いて、200℃で7時間にわたって発泡架橋後のビーズ含有付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を二次加熱し、常温にて1時間以上放置した後、円筒研削機で外径25mmに研削して所謂ストレート形状の発泡弾性層3を備えたローラを作製した。次いで、形成した発泡弾性層3の外周面にシリコーン製接着剤(商品名:KE1880、信越化学工業株式会社製)を塗布量が0.015g/cmとなるように均一に塗り、導電性PFAチューブ(膜厚50μm)で被覆して、実施例1の加圧ローラを製造した。
【0074】
(実施例2及び3)
前記ビーズ含有付加反応型発泡シリコーンゴム組成物中の前記中空ガラスビーズの含有量をそれぞれ前記合計100質量部に対して4質量部及び18質量部に変更したこと以外は実施例1と基本的に同様にして実施例2及び実施例3の加圧ローラを製造した。
【0075】
(実施例4及び5)
前記中空ガラスビーズ(商品名「34P30」)をそれぞれ中空ガラスビーズ(商品名「25P45」、比重0.25g/cm))及び中空ガラスビーズ(商品名「60P18」、比重0.60g/cm))に変更したこと以外は実施例1と基本的に同様にして実施例4及び比較例5の加圧ローラを製造した。
【0076】
(比較例1)
前記ビーズ含有付加反応型発泡シリコーンゴム組成物中の前記中空ガラスビーズの含有量を前記合計100質量部に対して1.5質量部に変更したこと以外は実施例1と基本的に同様にして比較例1の加圧ローラを製造した。
【0077】
(比較例2)
前記ビーズ含有付加反応型発泡シリコーンゴム組成物中の前記中空ガラスビーズの含有量を前記合計100質量部に対して21.5質量部に変更したこと以外は実施例1と基本的に同様にして前記ビーズ含有付加反応型発泡シリコーンゴム組成物を250℃で10分間加熱して発泡架橋させたが、成形物に亀裂が発生して発泡弾性層を形成できなかった。
【0078】
(アスカーC硬度の測定)
実施例1〜5及び比較例1で製造した各加圧ローラのアスカーC硬度を、1.0kgの荷重かけた状態で、前記測定方法に準拠して測定した。その結果を第1表に示す。
【0079】
(熱伝導率の測定)
実施例1〜5及び比較例1で製造した各加圧ローラを動かないように固定し、前記方法に従って測定した熱伝導率を各加圧ローラの熱伝導率とした。その結果を第1表に示す。なお、仮に発泡弾性層が形成できたとすると、前記含有量の中空ガラスビーズを含有する比較例2の加圧ローラは熱伝導率が0.145未満になると推測される。
【0080】
(加熱ローラ温度回復試験)
図3に示される試験機70を用いて、表面温度を180℃に昇温された加熱ローラ71に実施例1〜5及び比較例1で製造した各加圧ローラを圧接させた時、表面温度が一旦低下した加熱ローラ71が180℃に回復するまでに要する時間(図4において「経過時間」と表記する。)を測定した。
【0081】
この試験機70は、図3に示されるように、筐体内部の下面に固定され、内部ヒータ72(石英管ヒータ:600W)を備えた加熱ローラ71と、この加熱ローラ71の軸方向に沿って、その両側に設けられた保温材73と、加熱ローラ71と対向するように、筐体内部の上面に上下動可能に設けられた試験ローラ装着部74と、試験ローラ装着部74を上下に移動可能な押圧力調整手段75、例えば、押圧調整用マイクロメータとを備えている。なお、加熱ローラ71として、直径40mm、内径φ28の鉄管の金属(ステンレス鋼、SUS304)製ローラを備えている。各実施例及び比較例の加圧ローラを試験ローラ装着部74のベアリングに加熱ローラ71に接触しないように装着し、保温材73及び内部ヒータ72を起動して加熱ローラ71の表面温度を180℃に調節した。加熱ローラ71の表面温度が180℃に到達した後に、押圧力調整手段75を操作して常温の加圧ローラを加熱ローラ71に、加圧ローラの発泡弾性層3がその半径方向に1mm凹陥する(加圧ローラと加熱ローラ71との軸線間距離が加圧ローラの半径及び加熱ローラ71の半径の合計よりも1mm短くなる)ように、圧接させて、加熱ローラ71を回転速度120rpmで回転させた。この状態で、加熱ローラ71の表面温度を赤外線温度計で測定し、表面温度が180℃に回復するまでに要した時間を計測した。具体的には、前記加熱ローラ71の表面温度を赤外線温度計で30秒ごとに300秒まで測定して、加熱ローラ71の表面温度が180℃に回復するまでに要した時間を求めた。その結果を、30秒ごとの加熱ローラ71の表面温度と共に第1表及び図4に示す。表面温度が180℃に回復するまでに要した時間が圧接後から240秒未満であれば、従来の定着装置に装着される加圧ローラと比較して断熱性が高く、定着装置の省電力化に大きく貢献できる。
【0082】
(定着範囲評価)
実施例1〜5及び比較例1の定着ローラ及び試験機70を用いて各定着ローラの用紙に対する定着可能幅を過酷条件下において評価した。具体的には、前記加熱ローラ温度回復試験評価と同様の条件設定において加熱ローラ71と弾性ローラ76を圧接させたのと同様にして加圧ローラを加熱ローラ71に圧接させた。次いで圧接直後に加圧ローラと加熱ローラ71との圧接部分に住友スリーエム株式会社製OHPフィルム「CG3700(A4サイズ(縦方向297mm、横方向210mm、JIS)、厚さ0.125mm、ポリエチレンテレフタレート樹脂製)」を縦方向に沿って挟入し、OHPフィルムの縦方向の略中央部を横方向に沿って圧接部分で圧接した圧接状態を15秒間維持した後にOHPフィルムを圧接部分から離脱させた。離脱したOHPフィルムの表面温度が23℃になるまで放置し、OHPフィルムの圧接部分すなわち挟入部分が変色(白濁)した「定着範囲」の縦方向に沿う長さを測定した。この定着範囲評価においてOHPフィルムの「定着範囲」は、OHPフィルムの前記圧接部分のうち横方向における中央部及び横方向の両端それぞれから50mm内側の2つの端部の合計3箇所の縦方向に沿う長さを測定し、これらの算術平均とした。評価は、縦方向に沿う長さが8mm以上であった場合を「◎」、5mm以上8mm未満であった場合を「○」、5mm未満であった場合を「×」とした。測定結果及び評価結果を第1表に示す。なお、この定着範囲評価において結果が「○」以上であると実機においても十分な「現像剤定着性を発揮する」と推測される。第1表において比較例1の加圧ローラの定着範囲評価が「×」である理由は、比較例1の加圧ローラの熱導電率が高すぎて比較例1の加圧ローラが現像剤を定着させるのに必要な温度まで上昇しなかったことにあると推測している。
【0083】
【表1】

【符号の説明】
【0084】
1 加圧ローラ
2 軸体
3 発泡弾性層
4 フッ素樹脂層
30 画像形成装置
31 像担持体
32 帯電手段
33 露光手段
34 転写手段
35 定着装置
36 被転写体
37 クリーニング手段
40 現像手段
41 現像剤収納部
42 現像剤
43 現像剤供給手段
44 現像剤担持体
45 現像剤規制部材
50 筐体
52 開口
53 定着ローラ
54 無端ベルト支持ローラ
55 無端ベルト
56 加圧ローラ
57 加熱手段
70 試験機
71 加熱ローラ
72 内部ヒータ
73 外部ヒータ
74 試験ローラ装着部
75 押圧力調整手段

【特許請求の範囲】
【請求項1】
ビニル基含有シリコーン生ゴム、シリカ系充填材、並びに、前記ビニル基含有シリコーン生ゴム及び前記シリカ系充填材の合計100質量部に対して3〜20質量部の中空ガラスビーズを含有するビーズ含有発泡シリコーンゴム組成物を軸体の外周面で発泡硬化して成る発泡弾性層と、前記発泡弾性層の外周面に配置されたフッ素樹脂層とを備え、アスカーC硬度(荷重1kg)が60〜80である加圧ローラ。
【請求項2】
熱伝導率が0.145〜0.235W/m・kである請求項1に記載の加圧ローラ。
【請求項3】
定着ローラと、前記定着ローラに圧接するように配置された請求項1又は2に記載の加圧ローラとを備えた定着装置。
【請求項4】
請求項3に記載の定着装置を備えた画像形成装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【公開番号】特開2013−114115(P2013−114115A)
【公開日】平成25年6月10日(2013.6.10)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−261373(P2011−261373)
【出願日】平成23年11月30日(2011.11.30)
【出願人】(000190116)信越ポリマー株式会社 (1,394)
【Fターム(参考)】