专利名称：图像加热装置和用于该图像加热装置的加压辊的制作方法
技术领域：
本发明涉及将其用作安装在图像形成装置例如电子照相复印机或电子照相打印机中的定影装置(fixing device)时适合的图像加热装置。
背景技术：
作为安装于电子照相复印机或打印机中的定影装置，已知包括加热器、能与该加热器接触地移动的定影膜(fixing film)和用于形成加压辊(pressing roller)与和该加热器接触的定影膜之间的压料部(nip)的加压辊的定影装置，该加热器包括陶瓷基板和该基板上形成的电发热元件。在定影装置的压料部中夹持输送(nip-convey)的同时将负载 未定影调色剂图像的记录材料加热，以致将记录材料上的调色剂图像在记录材料上加热定影。该定影装置具有如下优点从向加热器的通电开始直至将加热器的温度升高到可定影的温度所需的时间短。因此，安装了该定影装置的打印机能够缩短从打印指令的输入到记录材料的第一张上的图像的输出的时间(FP0T:first printout time)。此外，这种类型的定影装置也具有如下优点打印机等待打印指令的待机过程中的功率消耗较少。在使用定影膜的定影装置中，为了在记录材料输送方向上形成具有预定宽度的压料部，使用具有弹性层的加压辊。用于加压辊的弹性层可大致分为海绵型，其中孔隙部 (pore portion)设置在弹性层内，和实体型(solid type)，其中在弹性层内没有设置孔隙部。日本公开专利申请(JP-A)2002-148988公开了海绵型的弹性层，其中在弹性层内没有设置孔隙部，该弹性层用作用于加压辊的弹性层。使用定影膜的定影装置中，通常，通过驱动马达使加压辊旋转，然后通过使定影膜跟随该加压辊的旋转而旋转。安装了该定影装置的打印机中，已知以与大尺寸的记录材料相同的打印间隔对小尺寸的记录材料进行连续打印时，加热器的记录材料没有通过的区域 (非纸张通过区域(non-sheet-passing area))过度地升温。上述非纸张通过部升温(non-sheet-passing portion temperature rise)不仅在加热器上而且在加压辊上产生。特别地，主要将高耐热的硅橡胶用于加压辊中使用的弹性层，但在例如230-240°C的温度下长时间使用该加压辊时，弹性层的劣化发展。对于具有高绝热性的海绵型弹性层，加压辊上的该非纸张通过部升温更容易发生，以致在非纸张通过部的加压辊的温度容易变高。这是因为由于弹性层的绝热性，需要大量时间使非纸张通过部的加压辊的热扩散到其他部分。另一方面，在其中不包括孔隙部的实体型弹性层中，热导率高于海绵型弹性层的热导率，因此实体型弹性层对于减轻非纸张通过部升温的程度是有利的。但是，实体型弹性层伴有如下问题热膨胀的程度大。在记录材料没有进入压料部的期间，加压辊接受来自加热器的热，因此被加热。由于该来自加热器的热，加压辊的弹性层产生热膨胀。海绵型弹性层其中包括孔隙部，因此与具有相同体积的实体型弹性层相比时，弹性层的量小。此外，在海绵型弹性层内存在的孔隙部没有被弹性层的壁隔开而是连接(开孔状态下)的情况下，从弹性层的内部发生散热。因此，海绵型弹性层的热膨胀的程度小于实体型弹性层。
特别地，在通过马达驱动加压辊并且通过加压辊的旋转使定影膜旋转的类型的定影装置的情况下，当弹性层产生热膨胀以增加加压辊的周长时，压料部中的记录材料输送速度变得高于预定的记录材料基准输送速度。当记录材料输送速度取决于加压辊的周长的变化而波动时，其影响也出现在要加热定影于记录材料上的图像上。例如，压料部中的记录材料输送速度变得高于记录材料基准输送速度，以致将记录材料朝在记录材料输送方向上位于压料部的上游的输送部件(转印辊和位于转印辊的上游的输送辊)拉。在这种情况下，记录材料已通过各输送部件时的冲击变大，以致发生如下问题大冲击作为横线出现在图 像上。该出现在图像上的横线称为模糊(blur)。假定产生模糊并且为了减小使加压辊的弹性层热膨胀时的记录材料输送速度的波动，例如，将加压辊的外直径设定为小值。那么，现在相反地，加压辊的冷却状态的记录材料输送速度变得比记录材料输送方向上位于压料部的上游的输送部件的每一个慢。这种状态下，相反地，记录材料处于如下状态能够将其从压料部往后推，以致可产生如下问题 图像例如半色调图像的浓度变高。将该问题称为后端浓度增加(trailing end density increase)。因此，由于压料部中的记录材料输送速度的波动，发生如上所述的问题。
发明内容
本发明的主要目的是提供图像加热装置，其能够使非纸张通过部升温的程度和压料部中的记录材料输送速度的波动两者降低并且能够实现图像加热处理的加速。本发明的另一目的是提供用于该图像加热装置的加压辊。根据本发明的方面，提供图像加热装置，该图像加热装置在压料部中将其上负载着调色剂图像的记录材料夹持输送的同时将调色剂图像加热，该图像加热装置包括加热部件；和用于与该加热部件接触而形成该压料部的加压辊，其包括弹性层，其中该加压辊的弹性层包括含有导热填料的热固性硅橡胶，其中该热固性硅橡胶包括用树脂微球(microballoon)形成的孔隙部和用于连接该孔隙部的孔隙连接部，和其中该弹性层具有0. 15ff/mK-0. 5ff/mK的热导率。根据本发明的另一方面，提供用于图像加热装置的加压辊，包括弹性层，其中该弹性层包括含有导热填料的热固性硅橡胶，其中该热固性硅橡胶包括用树脂微球形成的孔隙部和用于连接该孔隙部的孔隙连接部，和其中该弹性层具有0. 15ff/mK-0. 5ff/mK的热导率。根据本发明，能够提供图像加热装置，其能够使非纸张通过部升温的程度和压料部中的记录材料输送速度的波动两者降低并且能够实现图像加热处理的加速。此外，其还能够提供用于该图像加热装置的加压辊。考虑以下与附图结合对本发明优选实施方案的说明时，本发明的这些和其他目的、特征和优点将变得更清楚。
图1的(A)部分是图像形成装置的实例的结构示意图，和图1的(B)部分是根据实施方案1的定影装置的横截面结构示意图。图2的(A)部分是根据实施方案1的定影装置的加压辊的横截面示意图，和图2 的(B)部分是根据实施方案2的定影装置的加压辊的横截面示意图。图3的(A)部分是构成根据实施方案1的定影装置的加压辊的热固性硅橡胶的球橡胶(balloon rubber)的部分放大横截面图，和图3的(B)部分是表示球橡胶中的热的流动的部分放大横截面图。
具体实施方式
[实施方案1]图1的(A)部分是将根据本发明的图像加热装置作为定影装置安装的图像形成装置的实例的结构示意图。本图像形成装置是电子照相型激光打印机。本实施方案中的图像形成装置包括作为图像负载部件的电子照相感光部件(以下称为感光鼓)101。感光鼓101通过在金属材料例如铝或镍的圆筒状基材的外周表面上形成0PC、无定形Se、无定形Si等的感光层而制备。取决于来自外部装置(未图示)例如主机的打印指令，以预定的圆周速度(处理速度)使感光鼓101沿箭头方向旋转。将预定的带电偏压施加于带电辊(带电部件)102，以致将感光鼓101的外周表面均勻地带电到预定的极性和预定的电位。通过扫描曝光装置(曝光手段)103对感光鼓101的带电表面进行对于激光束L的扫描曝光，取决于来自外部装置的图像信息对该激光束L进行开/关控制。结果，在感光鼓101的带电表面上形成取决于图像信息的静电潜像(静电像)。显影装置(显影手段)104通过预定的显影方法在感光鼓101的表面上的潜像上沉积调色剂(显影剂)，于是作为调色剂图像(显影剂像)将潜像显影。向感光鼓101的表面与转印辊(转印部件)105的外周表面之间的转印部T，以预定的定时输送记录材料P例如记录纸或OHP片材。然后，在感光鼓101的表面与转印辊105 的表面之间夹持记录材料P并且在这种状态下(夹持)输送。在该记录材料P的输送过程中，将预定的转印偏压施加于转印辊105，以致将调色剂图像从感光鼓101的表面转印到记录材料P上并且负载在记录材料P上。其上负载有未定影的调色剂图像的记录材料P通过定影装置106的后述的定影压料部N，以致在记录材料P的表面上将未定影的调色剂图像加热定影。将从定影压料部N出来的记录材料P排出到排出托盘(未图示)上。通过鼓清洁器(清洁部件)107将调色剂图像转印后的感光鼓101的表面清洁，以致对感光鼓101进行下一次图像形成。图1的(B)部分是定影装置的横截面示意图。该定影装置为膜加热型。膜加热型的定影装置使用环形带状或圆筒状定影膜。此外，该定影膜的圆周部的至少一部分无张力 (处于没有施加张力的状态)，以致定影装置经构成以使通过加压辊的旋转驱动力使该定影膜旋转。在以下说明中，关于定影装置和构成定影装置的部件，纵向是指记录材料的表面上与记录材料输送方向垂直的方向。横向是指记录材料的表面上与记录材料输送方向平行的方向。长度是指关于纵向的尺寸。宽度是指关于横向的尺寸。关于记录材料，宽度方向是指记录材料的表面上与记录材料输送方向垂直的方向。长度是指关于宽度方向的尺寸。本实施方案中的定影装置106包括圆筒状耐热定影膜(加热部件)2和用于将该定影膜2加热的陶瓷加热器(发热部件)3。此外，本实施方案中的定影装置106包括用于支持陶瓷加热器3的加热器支架(发热元件支持部件)1，其基本上为半圆槽形，并且包括加压辊(加压部件)4等。这些部件是在纵向上延伸的长部件。在定影膜2内，设置加热器支架1，以致通过陶瓷加热器3从内周表面侧加热定影膜2。定影膜2的直径为18mm。使定影膜2的内圆周长度比加热器支架的外圆周长度长约3mm，以致定影膜2以关于圆周长 度具有余裕地外嵌于加热器支架1。加热器支架1可由高耐热树脂材料例如聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、PEEK、PPS和液晶聚合物；这些树脂材料与陶瓷、金属、玻璃等的复合材料等构成。本实施方案中，通过使用液晶聚合物来构成加热器支架1。在其纵向端部用定影装置106的(定影)装置框(未图示)介由防止纵向移动的法兰(未图示)支撑加热器支架1。由设置在加热器支架1的下表面的沟槽部Ia支持的陶瓷加热器3包括细长的陶瓷制加热器基板3a (图1的(b))。在加热器基板Ia的定影膜2侧的基板表面(前表面) 上，沿加热器基板3a的纵向形成在其上印刷发热糊的通电发热层3b。向该发热层3b，从通电控制器6通过设置在加热器基板3a的纵向端部和内侧的电能供给电极(未图示)供给电能。为了确保发热层3b的保护和发热层3b与定影膜2之间的绝缘性，在发热层3b的表面上涂布玻璃层作为绝缘层3c。作为定影膜2，为了改善快速起动性，可使用以100 μ m以下、优选50 μ m以下且 20 μ m以上的厚度形成并且由耐热材料例如PTFE、PFA或FEP形成的单层膜。或者，可使用通过在聚酰亚胺、聚酰胺酰亚胺、PEEK、PES、PPS等的膜的外周表面上涂布PTFE、PEA、FEP等的层而制备的复合层膜。本实施方案中，作为定影膜2，使用具有由圆筒状基层、在该基层的外周表面上设置的底漆层(primer layer)和在该底漆层的外周表面上设置的表面层组成的三层结构的复合层膜。定影膜2由约60 μ m厚的聚酰亚胺的基层、约10 μ m厚的PFA涂层的表面层和约几μ m厚的在该基层和该表面层之间形成的底漆层构成。加压辊4包括作为中轴(轴)的芯金属(支持部件)7、设置在芯金属7的外周表面上的弹性层8、设置在弹性层8的外周表面上的脱模层(最外层)9等。此外，加压辊4在芯金属7的纵向端部通过轴承(未图示)由装置框旋转地并且垂直可移动地支持。此外， 用预定的加压力(urging force)通过加压弹簧(urging spring)(未图示)在加压辊4的径向将轴承压向定影膜2。结果，使加压辊4的外周表面与定影膜2的外周表面接触，以致在接触状态下将加压辊4压向加热器3。因此，使加压辊4的弹性层8弹性变形，以致在定影膜2表面与加压辊4表面之间形成具有预定宽度的定影压料部N。在定影压料部N的整个区域中，作为压料压力施加加压辊4的弹性层8回复到弹性变形前的原始形状的复原力。本实施方案的加压辊4中，使用铁芯作为芯金属7、有机硅橡胶层作为弹性层8和约50 μ m厚PFA管作为脱模层9。加压辊4的外直径为20mm并且弹性层8的厚度约为3mm。用于将加压辊4压向定影膜2的加压弹簧的加压力为147N(15kgf)。 定影压料部N的宽度为7mm。 本实施方案中的定影装置106中，根据打印指令旋转地驱动定影马达(驱动源)M。 将定影马达M的输出轴的旋转力通过预定的齿轮列(驱动传送机构)传送到加压辊4的芯金属7，以致使加压辊4以预定的周速度(处理速度)沿箭头方向旋转。在定影压料部N中通过加压辊4表面与定影膜2表面之间的摩擦力将加压辊4的旋转力传送给定影膜2，以致在其基膜与加热器3的绝缘层3c接触的同时通过加压辊4的旋转使定影膜2沿箭头方向旋转。此外，根据打印指令，通电控制器6通过加热器3的电能供给电极向发热层3b供给电能，以致发热层3b发热，因此使加热器3迅速升温以加热定影膜2。通过设置在加热器基板3a的发热层3b侧的相反侧的基板表面(背表面)上的温度检测元件(温度检测部件)5 例如热敏电阻来检测加热器3的温度。通电控制器6获得(读取)由温度检测元件5输出的温度检测信号(输出信号)并且基于该温度检测信号，控制向发热层3a的通电以将加热器3的温度维持在预定的定影温度(目标温度)。在旋转驱动定影马达M并且控制向加热器3的发热层3a的通电的状态下，将其上负载有未定影的调色剂图像t的记录材料P在调色剂图像负载表面朝上的情况下引入定影压料部N。在定影膜2表面与加压辊4表面之间的定影压料部N将记录材料P夹持，然后在夹持的状态下将其输送(夹持输送)。该输送过程中，通过加热器3经由定影膜2将调色剂图像t加热熔融并且供给压料压力，以致将调色剂图像t热定影在记录材料P的表面上。图2的 (A)部分是本实施方案中定影装置的加压辊的横截面示意图。弹性层8为海绵状橡胶组合物，其包括树脂微球和高导热填料，该高导热填料选自金属硅、氧化铝、氧化锌、二氧化硅、氧化镁、碳化硅和石墨这七种高导热填料中的至少一种。将弹性层8调节为提供0. 15ff/mK-0. 5ff/mK范围内的热导率和15度-50度范围内的由Asker C硬度计测定的橡胶硬度时，对弹性层8的材料并无特别限制。本实施方案中记载的弹性层8是由树脂微球构成的海绵状橡胶组合物，因此将作为海绵状橡胶组合物的弹性层8称为球橡胶。对本实施方案中的球橡胶更具体地说明。本实施方案中使用的树脂微球是这些 ("Matsumoto Microsphere F 系列”，由 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co. , Ltd.制造)并且是均具有20-30 μ m的平均粒径并且均通过将低沸点烃包封在热塑性聚合物壳中而制备的微囊。以下将该低沸点烃称为烃。将该热塑性聚合物壳称为壳。在壳内部的烃的温度为 400C的环境中树脂微球具有如上所述的20-30 μ m的小的平均粒径。将树脂微球加热，以致壳内部的烃膨胀并且通过内压使壳扩大。因此，烃部分具有粒径为80-500 μ m的形状。本实施方案中，在设定为90°C的烘箱中将树脂微球加热干燥1小时，然后冷却。然后，在设定为140°C的烘箱中将树脂微球放置50分钟，以致得到包封在壳中的烃部分均具有150 μ m的平均粒径的膨胀树脂微球。将树脂微球冷却，然后在液体硅橡胶材料中混合(捏合)并分散。液体硅橡胶材料可以是室温下呈液体并且通过向其施加热而使其固化以具有橡胶状弹性的硅橡胶材料， 即热固性硅橡胶，并且液体硅橡胶材料的种类等并无特别限制。本实施方案中，作为液体硅橡胶材料，使用“DY35-561A/B”(粘度130Pa. s,比重1. 17)并且通过进行树脂微球的混合 (捏合)和分散而得到球橡胶材料。接下来，对球橡胶材料中添加的高导热填料进行说明。作为本实施方案中使用的高导热填料，为了提高硅橡胶的热导率而通常使用该材料时，可使用任何材料。特别地，作为高导热填料，选自金属硅、氧化铝、氧化锌、二氧化硅、氧化镁、碳化硅和石墨中的那些的填料适合作为高导热填料。这些填料具有20-350W/mK的范围内的热导率，其足以改善硅橡胶的热导率。此外，该填料具有约2.0-约4.0的范围内的比重并且不易引起沉淀，该沉淀由于在液体硅橡胶中添加填料时比重的不同而引起，因此容易分散。此外，高导热填料的形状可以是球形、鳞片状等并且无特别限制。但是，具有针状形状的填料能够以小的添加量提供高热导率，但为了使热导率进入所需的热导率范围内， 比较难以实施配合(formulation)控制，因此需要注意。高导热填料的平均粒径可优选在2-50 μ m的范围内。平均粒径小于2 μ m时，变得难以通过填料的控制来形成热传导的路径，以致产生增加添加量的需要。另一方面，平均粒径超过50 μ m时，难以将高导热填料引入用树脂微球形成孔隙部的硅橡胶壁内。结果， 形成孔隙部的硅橡胶自身处于硅橡胶被填料分离的状态，因此产生损害强度的问题。此夕卜，为了实现优选的加压辊4的球橡胶的热导率范围(0. 15ff/mK-0. 5W/mK)，优选填料具有 10 μ m-30 μ m的范围内的平均粒径。接下来，对通过树脂微球和导热填料的组合而得到的加压辊的各种特性进行说明。球橡胶的热导率小于0. 15ff/mK时，加压辊表面的升温速度变高，以致能够将定影装置温度更迅速地增加到预定的定影温度。这对于特别是在待机过程中没有进行定影膜和加压辊的预热的图像形成装置中实现迅速的印出(以下称为按需定影)是重要的。但是， 在弹性层8的热导率小于0. 15ff/mK的低热导率的情况下，在定影压料部中使比能够在定影压料部中通过(引入)的大尺寸记录材料小的小尺寸记录材料通过(引入)时，非纸张通过部升温的程度变大。因此，要求加压辊具有较高的耐热性。此外，球橡胶的热导率超过 0.5W/mK时，加压辊的升温变慢，以致损害定影装置的上升速度(rising speed)。此外，由Asker C硬度计测定的球橡胶的橡胶硬度超过50度时，变得难以用所需的压料宽度形成定影压料部。因此，球橡胶的橡胶硬度可优选为50度以下，更优选为40度以下。此外，由Asker C硬度计测定的球橡胶的橡胶硬度小于15度时，与使用相伴的硅橡胶的劣化程度大，以致有可能在制品的寿命内使硅橡胶断裂。因此，球橡胶的橡胶硬度可优选为15度以上，更优选为20度以上。通过使用硅橡胶的试验片来进行球橡胶的橡胶硬度的测定。除了厚度以外，对试验片的形状无特别限制。在重叠的状态下对均具有6mm的厚度的两个片状试验片进行测定。测定的载荷为9. 8N(1000g重)。关于定影压料部中的必要压料宽度，需要使加热器的发热层在压料宽度内并且存在压料宽度取决于处理速度而变化，以致对于使用的每个打印机，最佳压料宽度的值不同的情况。但是，通常，使压料宽度变窄时，倾向于使记录材料(记录纸)上的调色剂的定影强度劣化并且从设计自由度的观点出发，优选得到尽可能宽的压料宽度。为了通过使用具有超过50度的橡胶硬度的球橡胶的加压辊获得所需的压料宽度，需要在施加高的压力下使加压辊和定影膜彼此接触。结果，产生如下不利情况的可能性变高旋转移动性变得不稳定以导致定影膜的破坏和施加于加压辊的轴承部上的压力增加以产生轴承的磨损。因此，球橡胶的橡胶硬度可优选为15度-50度，其由Asker C硬度计测定。 接下来，优选由树脂微球在球橡胶中形成的大量的孔隙部不是彼此独立而是彼此连接。为了将球橡胶中的孔隙部连接，在球橡胶中设置由树脂微球形成的大量的孔隙部和用于将这些孔隙部连接的孔隙连接部，该孔隙连接部由硅橡胶中含有的可汽化组分的汽化形成。
作为通过汽化将树脂微球孔隙部连接的可汽化组分，优选以下组分。即，优选对于已膨胀的树脂微球具有良好的亲和性并且对于硅橡胶具有差的亲和性，进而在不小于用于树脂微球的树脂的软化温度或熔融温度的温度下汽化的组分。可汽化组分可希望为选自乙二醇、二甘醇、三甘醇和甘油中的至少1种化合物。本实施方案中，作为可汽化组分，选择乙二醇并且 将树脂微球和金属硅捏合时添力口。此外，加入如下步骤，其中加热固化后在200°C以上的温度下进行加热以将树脂微球的微球形状破坏，这样完成用于连接孔隙部的孔隙连接部的形成。根据球橡胶的所需的热导率和硬度，使树脂微球和高导热填料的配合量变化。在 100重量份的液体硅橡胶中，可优选添加1-10重量份的树脂微球和1-60重量份的高导热填料。树脂微球的量小于1重量份时，球橡胶处于接近实体橡胶(solid rubber)的状态， 因此不能获得足够的耐热性，以致变得难以将微球彼此连接。树脂微球的量超过10重量份的情况下，液体硅橡胶材料的粘度增加，以致变得难以进行混合和搅拌。高导热填料的量小于1重量份时，不能充分地使硅橡胶的热导率增加。高导热填料的量超过60重量份时，硅橡胶的硬度增加，以致变得难以得到所需的橡胶硬度。此外，用微球形成孔隙部的硅橡胶壁的强度降低，以致使硅橡胶的耐久性的程度降低。接下来，对加压辊4的形成方法进行说明。通过在不大于树脂微球的加热膨胀温度的温度下加热固化，在芯金属7的外周表面上形成硅橡胶材料。对加热固化硅橡胶材料以形成辊的手段或方法没有限制，但如下的方法简便且适合将金属制芯安装在具有预定的内直径的管状金属模具上，然后将硅橡胶材料注入该金属模具，然后加热该金属模具以形成辊。将如上所述用热固性硅橡胶形成的球橡胶的部分放大的横截面图示于图3的 (A)中。如图3的(A)中所示，在作为球橡胶的基体的热固性硅橡胶8A中，含有大量的约 100 μ m-约150 μ m的孔隙部10。这些孔隙部10由树脂微球形成。此外，部分孔隙部10破坏，以致通过孔隙连接部11将邻接的孔隙部10连接。另一方面，在作为球橡胶的基体的热固性硅橡胶8A内，含有大小约为10-30 μ m的导热填料12。本实施方案中，作为导热填料 12，添加金属硅。图3的⑶部分是表示球橡胶中热的流动的示意图。图3的⑶中，箭头13表示热固性硅橡胶8A内的热流的主运动。向球橡胶供给的热能够沿作为球橡胶的基体的热固性硅橡胶8A传送。通过作为导热填料12的金属硅使该传热的速度增加。更迅速地传热， 以致能够抑制非纸张通过部升温。箭头14表示孔隙部10中的空气的流动。通过孔隙连接部11将热固性硅橡胶8A 内形成的相邻的孔隙部10连接并且进一步与热固性硅橡胶8A的外部连接。然后，通过来自热固性硅橡胶8A的内壁的热将孔隙部10内的空气加热并使其膨胀，以致使孔隙部10内的压力增加。利用该压力，将空气从连接的孔隙部10推到热固性硅橡胶8A的外部，以致与空气一起也将空气的热排出到热固性硅橡胶8A的外部。通过孔隙部10内的空气的对流和孔隙部10的存在使热固性硅橡胶8A的量减少， 球橡胶的热膨胀得到抑制。通过使用上述构成的加压辊，以常规的加压辊作为比较的对象进行比较实验。以下对该比较实验进行说明。
首先，作为本实施方案中的加压辊，制备包括添加了金属硅作为导热填料的球橡胶层的加压辊。在100重量份的液体硅橡胶中，混合5重量份的平均粒径为150μπι的已膨胀的树脂微球作为树脂微球、20重量份的平均粒径为20 μ m的金属硅填料作为高导热填料和4重量份的乙二醇。然后，在金属模具中，在130°C下进行加热固化成型。作为树脂微球， 使用那些(商品名:“F80-ZD”，由 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.，Ltd.制造)。作为液体硅橡胶，使用该液体硅橡胶(商品名:“DY35-561A/B”，由Dow Corning Toray Co.，Ltd.制造)。然后，在保持在230°C的烘箱中将加压辊加热处理2小时，以致树脂微球被部分破坏并形成用于连接孔隙部的孔隙连接部。
结果，得到了含有高导热填料并且具有约0. 3ff/mK的热导率的球橡胶加压辊。通过表面热导率计(商品名“QTM-500”，由Kyoto Electronics Manufacturing Co. ,Ltd.制造)测定热导率。通过与加压辊的轴向(纵向)平行地使表面热导率计的传感器探针(型号“PD-11”，由 Kyoto Electronics Manufacturing Co. , Ltd.制造)与加压辊的表面接触来测定球橡胶层的热导率。以下将上述制备的加压辊称为实施方案1-1中的加压辊。此外，在实施方案1-2至1-5中，制备使树脂微球和高导热填料的配合量各种变化的加压辊并且测定热导率。实施方案1-2中，在100重量份的液体硅橡胶中添加4. 3重量份的树脂微球和3 重量份的金属硅作为高导热填料。结果，得到了具有0. 15ff/mK的热导率的加压辊。实施方案1-3中，在100重量份的液体硅橡胶中添加4. 5重量份的树脂微球和9 重量份的金属硅作为高导热填料。结果，得到了具有0. 20ff/mK的热导率的加压辊。实施方案1-4中，在100重量份的液体硅橡胶中添加5. 4重量份的树脂微球和30 重量份的金属硅作为高导热填料。结果，得到了具有0. 40ff/mK的热导率的加压辊。实施方案1-5中，在100重量份的液体硅橡胶中添加6重量份的树脂微球和42重量份的金属硅作为高导热填料。结果，得到了具有0. 50ff/mK的热导率的加压辊。接下来，在比较实施方案1和2中，制备使树脂微球和高导热填料的配合量各种变化的加压辊并且测定热导率。在比较实施方案1中，在100重量份的液体硅橡胶中，添加了 4重量份的树脂微球。没有添加金属硅作为高导热填料。结果，得到了具有0. 12W/mK的热导率的加压辊。在比较实施方案2中，在100重量份的液体硅橡胶中，添加了 6. 4重量份的树脂微球和53重量份的金属硅作为高导热填料。结果，得到了具有0. 60ff/mK的热导率的加压辊。通过使用实施方案1-1至1-5以及比较实施方案1和2中的合计7种加压辊，进行关于非纸张通过部升温和定影装置的上升速度的比较实验。以下述方式进行非纸张通过部升温的评价，非纸张通过部升温是记录材料没有通过的区域(非纸张通过区域)中加热器的温度升高的现象。通过将各实施方案中的定影装置引入纸张输送速度(记录材料输送速度)约为202mm/秒的图像形成装置中来进行该实验。将定量为128g/m2的A4尺寸纸设置在给纸口，然后使500张纸连续地通过定影装置。使热电偶与加压辊端部表面接触并且监视加压辊表面的温度。在将各实施方案中的定影装置引入图像形成装置(纸张输送速度202mm/秒)的状态下进行该实验。使热电偶接触的位置为A4尺寸纸(记录材料)的横向端部通过的位置与加热器的纵向加热区域的端部位置之间的正中间位置。该中间位置是非纸张通过部升温的程度变得最大的点。本实验中，使用了发热元件的长度为220mm的加热器。设置该加热器以致A4尺寸纸的横向中心位置通过的位置与发热元件的中心位置彼此吻合，因此从加热器中心位置到加热器的一个纵向端部的长度和从加热器中心位置到加热器的另一纵向端部的长度均为 110mm。A4尺寸纸的横向长度为210mm，因此从A4尺寸纸中心位置到A4尺寸纸的一个横向端部的长度和从A4尺寸纸中心位置到A4尺寸纸的另一横向端部的长度均为105mm。因此， 发热元件处于如下状态，其中其从A4尺寸纸的横向端部均突出5mm。在发热元件突出的5mm 的区域的中心位置，即在对应于从A4尺寸纸的横向端部2. 5mm长度的位置的加压辊的表面上的点，与加压辊接触地设置热电偶。此外，通过监视在加热器基板的背表面上设置的温度检测元件的升温速度，进行定影装置上升速度(从开始向加热器的发热元件通电直至加热器的温度达到预定温度的时间)的评价。具体地，将图像形成装置与120V的商用电源连接，以致将电力供给到加热器。调节加热器的电阻以设定加热器在120V的电压下消耗约800W的电力。在设定在25°C 的实验室中，温度(25°C)等于室温后，对加热器通电并且将定影装置马达旋转驱动，以致使加压辊和定影膜置于旋转状态。监视加热器温度由25°C增加至200°C的时间，以致评价上升速度。将非纸张通过部升温和上升速度的评价结果汇总于表1中。表 权利要求
1.图像加热装置，该图像加热装置在压料部中将其上负载着调色剂图像的记录材料夹持输送的同时将调色剂图像加热，所述图像加热装置包括加热部件；和用于与所述加热部件接触而形成该压料部的加压辊，其包括弹性层，其中所述加压辊的弹性层包括含有导热填料的热固性硅橡胶，其中该热固性硅橡胶包括用树脂微球形成的孔隙部和用于连接该孔隙部的孔隙连接部，和其中该弹性层具有0. 15ff/mK-0. 5ff/mK的热导率。
2.根据权利要求1的装置，其中所述加压辊的弹性层具有15-50度的由AskerC硬度计测定的橡胶硬度。
3.根据权利要求1的装置，其中所述加压辊的导热填料选自金属硅、氧化铝、氧化锌、 二氧化硅、氧化镁、碳化硅和石墨中的至少一种。
4.根据权利要求1的装置，其中所述加压辊的导热填料具有2-50μ m的平均粒径。
5.根据权利要求1的装置，其中所述加压辊的用树脂微球形成的孔隙部的密度和该导热填料的添加量在相对于所述加压辊的径向的表面侧弹性层部与中心侧弹性层部之间不同。
6.用于图像加热装置的加压辊，包括弹性层，其中所述弹性层包括含有导热填料的热固性硅橡胶，其中该热固性硅橡胶包括用树脂微球形成的孔隙部和用于连接该孔隙部的孔隙连接部，和其中该弹性层具有0. 15ff/mK-0. 5ff/mK的热导率。
7.根据权利要求6的辊，其中所述加压辊的所述弹性层具有15-50度的由AskerC硬度计测定的橡胶硬度。
8.根据权利要求6的辊，其中该导热填料选自金属硅、氧化铝、氧化锌、二氧化硅、氧化镁、碳化硅和石墨中的至少一种。
9.根据权利要求6的辊，其中该导热填料具有2-50μ m的平均粒径。
10.根据权利要求6的辊，其中该用树脂微球形成的孔隙部的密度和该导热填料的添加量在相对于所述加压辊的径向的表面侧弹性层部与中心侧弹性层部之间不同。
全文摘要
图像加热装置，该图像加热装置在压料部中将其上负载着调色剂图像的记录材料夹持输送的同时将调色剂图像加热，其包括加热部件；和用于与该加热部件接触而形成该压料部的加压辊，其包括弹性层。该加压辊的弹性层包括含有导热填料的热固性硅橡胶。该热固性硅橡胶包括用树脂微球形成的孔隙部和用于连接该孔隙部的孔隙连接部。该弹性层具有0.15W/mK-0.5W/mK的热导率。
文档编号G03G15/20GK102346415SQ201110205608
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月22日 优先权日2010年7月24日
发明者中原久司, 佐藤丰, 内山康治 申请人:佳能株式会社