專利名稱：圖像加熱裝置和用于該圖像加熱裝置的加壓輥的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及將其用作安裝在圖像形成裝置例如電子照相復(fù)印機(jī)或電子照相打印機(jī)中的定影裝置(fixing device)時適合的圖像加熱裝置。
背景技術(shù)：
作為安裝于電子照相復(fù)印機(jī)或打印機(jī)中的定影裝置，已知包括加熱器、能與該加熱器接觸地移動的定影膜(fixing film)和用于形成加壓輥(pressing roller)與和該加熱器接觸的定影膜之間的壓料部(nip)的加壓輥的定影裝置，該加熱器包括陶瓷基板和該基板上形成的電發(fā)熱元件。在定影裝置的壓料部中夾持輸送(nip-convey)的同時將負(fù)載 未定影調(diào)色劑圖像的記錄材料加熱，以致將記錄材料上的調(diào)色劑圖像在記錄材料上加熱定影。該定影裝置具有如下優(yōu)點從向加熱器的通電開始直至將加熱器的溫度升高到可定影的溫度所需的時間短。因此，安裝了該定影裝置的打印機(jī)能夠縮短從打印指令的輸入到記錄材料的第一張上的圖像的輸出的時間(FP0T:first printout time)。此外，這種類型的定影裝置也具有如下優(yōu)點打印機(jī)等待打印指令的待機(jī)過程中的功率消耗較少。在使用定影膜的定影裝置中，為了在記錄材料輸送方向上形成具有預(yù)定寬度的壓料部，使用具有彈性層的加壓輥。用于加壓輥的彈性層可大致分為海綿型，其中孔隙部 (pore portion)設(shè)置在彈性層內(nèi)，和實體型(solid type)，其中在彈性層內(nèi)沒有設(shè)置孔隙部。日本公開專利申請(JP-A)2002-148988公開了海綿型的彈性層，其中在彈性層內(nèi)沒有設(shè)置孔隙部，該彈性層用作用于加壓輥的彈性層。使用定影膜的定影裝置中，通常，通過驅(qū)動馬達(dá)使加壓輥旋轉(zhuǎn)，然后通過使定影膜跟隨該加壓輥的旋轉(zhuǎn)而旋轉(zhuǎn)。安裝了該定影裝置的打印機(jī)中，已知以與大尺寸的記錄材料相同的打印間隔對小尺寸的記錄材料進(jìn)行連續(xù)打印時，加熱器的記錄材料沒有通過的區(qū)域 (非紙張通過區(qū)域(non-sheet-passing area))過度地升溫。上述非紙張通過部升溫(non-sheet-passing portion temperature rise)不僅在加熱器上而且在加壓輥上產(chǎn)生。特別地，主要將高耐熱的硅橡膠用于加壓輥中使用的彈性層，但在例如230-240°C的溫度下長時間使用該加壓輥時，彈性層的劣化發(fā)展。對于具有高絕熱性的海綿型彈性層，加壓輥上的該非紙張通過部升溫更容易發(fā)生，以致在非紙張通過部的加壓輥的溫度容易變高。這是因為由于彈性層的絕熱性，需要大量時間使非紙張通過部的加壓輥的熱擴(kuò)散到其他部分。另一方面，在其中不包括孔隙部的實體型彈性層中，熱導(dǎo)率高于海綿型彈性層的熱導(dǎo)率，因此實體型彈性層對于減輕非紙張通過部升溫的程度是有利的。但是，實體型彈性層伴有如下問題熱膨脹的程度大。在記錄材料沒有進(jìn)入壓料部的期間，加壓輥接受來自加熱器的熱，因此被加熱。由于該來自加熱器的熱，加壓輥的彈性層產(chǎn)生熱膨脹。海綿型彈性層其中包括孔隙部，因此與具有相同體積的實體型彈性層相比時，彈性層的量小。此外，在海綿型彈性層內(nèi)存在的孔隙部沒有被彈性層的壁隔開而是連接(開孔狀態(tài)下)的情況下，從彈性層的內(nèi)部發(fā)生散熱。因此，海綿型彈性層的熱膨脹的程度小于實體型彈性層。
特別地，在通過馬達(dá)驅(qū)動加壓輥并且通過加壓輥的旋轉(zhuǎn)使定影膜旋轉(zhuǎn)的類型的定影裝置的情況下，當(dāng)彈性層產(chǎn)生熱膨脹以增加加壓輥的周長時，壓料部中的記錄材料輸送速度變得高于預(yù)定的記錄材料基準(zhǔn)輸送速度。當(dāng)記錄材料輸送速度取決于加壓輥的周長的變化而波動時，其影響也出現(xiàn)在要加熱定影于記錄材料上的圖像上。例如，壓料部中的記錄材料輸送速度變得高于記錄材料基準(zhǔn)輸送速度，以致將記錄材料朝在記錄材料輸送方向上位于壓料部的上游的輸送部件(轉(zhuǎn)印輥和位于轉(zhuǎn)印輥的上游的輸送輥)拉。在這種情況下，記錄材料已通過各輸送部件時的沖擊變大，以致發(fā)生如下問題大沖擊作為橫線出現(xiàn)在圖 像上。該出現(xiàn)在圖像上的橫線稱為模糊(blur)。假定產(chǎn)生模糊并且為了減小使加壓輥的彈性層熱膨脹時的記錄材料輸送速度的波動，例如，將加壓輥的外直徑設(shè)定為小值。那么，現(xiàn)在相反地，加壓輥的冷卻狀態(tài)的記錄材料輸送速度變得比記錄材料輸送方向上位于壓料部的上游的輸送部件的每一個慢。這種狀態(tài)下，相反地，記錄材料處于如下狀態(tài)能夠?qū)⑵鋸膲毫喜客笸?，以致可產(chǎn)生如下問題 圖像例如半色調(diào)圖像的濃度變高。將該問題稱為后端濃度增加(trailing end density increase)。因此，由于壓料部中的記錄材料輸送速度的波動，發(fā)生如上所述的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是提供圖像加熱裝置，其能夠使非紙張通過部升溫的程度和壓料部中的記錄材料輸送速度的波動兩者降低并且能夠?qū)崿F(xiàn)圖像加熱處理的加速。本發(fā)明的另一目的是提供用于該圖像加熱裝置的加壓輥。根據(jù)本發(fā)明的方面，提供圖像加熱裝置，該圖像加熱裝置在壓料部中將其上負(fù)載著調(diào)色劑圖像的記錄材料夾持輸送的同時將調(diào)色劑圖像加熱，該圖像加熱裝置包括加熱部件；和用于與該加熱部件接觸而形成該壓料部的加壓輥，其包括彈性層，其中該加壓輥的彈性層包括含有導(dǎo)熱填料的熱固性硅橡膠，其中該熱固性硅橡膠包括用樹脂微球(microballoon)形成的孔隙部和用于連接該孔隙部的孔隙連接部，和其中該彈性層具有0. 15ff/mK-0. 5ff/mK的熱導(dǎo)率。根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供用于圖像加熱裝置的加壓輥，包括彈性層，其中該彈性層包括含有導(dǎo)熱填料的熱固性硅橡膠，其中該熱固性硅橡膠包括用樹脂微球形成的孔隙部和用于連接該孔隙部的孔隙連接部，和其中該彈性層具有0. 15ff/mK-0. 5ff/mK的熱導(dǎo)率。根據(jù)本發(fā)明，能夠提供圖像加熱裝置，其能夠使非紙張通過部升溫的程度和壓料部中的記錄材料輸送速度的波動兩者降低并且能夠?qū)崿F(xiàn)圖像加熱處理的加速。此外，其還能夠提供用于該圖像加熱裝置的加壓輥?？紤]以下與附圖結(jié)合對本發(fā)明優(yōu)選實施方案的說明時，本發(fā)明的這些和其他目的、特征和優(yōu)點將變得更清楚。


圖1的(A)部分是圖像形成裝置的實例的結(jié)構(gòu)示意圖，和圖1的(B)部分是根據(jù)實施方案1的定影裝置的橫截面結(jié)構(gòu)示意圖。圖2的(A)部分是根據(jù)實施方案1的定影裝置的加壓輥的橫截面示意圖，和圖2 的(B)部分是根據(jù)實施方案2的定影裝置的加壓輥的橫截面示意圖。圖3的(A)部分是構(gòu)成根據(jù)實施方案1的定影裝置的加壓輥的熱固性硅橡膠的球橡膠(balloon rubber)的部分放大橫截面圖，和圖3的(B)部分是表示球橡膠中的熱的流動的部分放大橫截面圖。
具體實施方式
[實施方案1]圖1的(A)部分是將根據(jù)本發(fā)明的圖像加熱裝置作為定影裝置安裝的圖像形成裝置的實例的結(jié)構(gòu)示意圖。本圖像形成裝置是電子照相型激光打印機(jī)。本實施方案中的圖像形成裝置包括作為圖像負(fù)載部件的電子照相感光部件(以下稱為感光鼓)101。感光鼓101通過在金屬材料例如鋁或鎳的圓筒狀基材的外周表面上形成0PC、無定形Se、無定形Si等的感光層而制備。取決于來自外部裝置(未圖示)例如主機(jī)的打印指令，以預(yù)定的圓周速度(處理速度)使感光鼓101沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)。將預(yù)定的帶電偏壓施加于帶電輥(帶電部件)102，以致將感光鼓101的外周表面均勻地帶電到預(yù)定的極性和預(yù)定的電位。通過掃描曝光裝置(曝光手段)103對感光鼓101的帶電表面進(jìn)行對于激光束L的掃描曝光，取決于來自外部裝置的圖像信息對該激光束L進(jìn)行開/關(guān)控制。結(jié)果，在感光鼓101的帶電表面上形成取決于圖像信息的靜電潛像(靜電像)。顯影裝置(顯影手段)104通過預(yù)定的顯影方法在感光鼓101的表面上的潛像上沉積調(diào)色劑(顯影劑)，于是作為調(diào)色劑圖像(顯影劑像)將潛像顯影。向感光鼓101的表面與轉(zhuǎn)印輥(轉(zhuǎn)印部件)105的外周表面之間的轉(zhuǎn)印部T，以預(yù)定的定時輸送記錄材料P例如記錄紙或OHP片材。然后，在感光鼓101的表面與轉(zhuǎn)印輥105 的表面之間夾持記錄材料P并且在這種狀態(tài)下(夾持)輸送。在該記錄材料P的輸送過程中，將預(yù)定的轉(zhuǎn)印偏壓施加于轉(zhuǎn)印輥105，以致將調(diào)色劑圖像從感光鼓101的表面轉(zhuǎn)印到記錄材料P上并且負(fù)載在記錄材料P上。其上負(fù)載有未定影的調(diào)色劑圖像的記錄材料P通過定影裝置106的后述的定影壓料部N，以致在記錄材料P的表面上將未定影的調(diào)色劑圖像加熱定影。將從定影壓料部N出來的記錄材料P排出到排出托盤(未圖示)上。通過鼓清潔器(清潔部件)107將調(diào)色劑圖像轉(zhuǎn)印后的感光鼓101的表面清潔，以致對感光鼓101進(jìn)行下一次圖像形成。圖1的(B)部分是定影裝置的橫截面示意圖。該定影裝置為膜加熱型。膜加熱型的定影裝置使用環(huán)形帶狀或圓筒狀定影膜。此外，該定影膜的圓周部的至少一部分無張力 (處于沒有施加張力的狀態(tài))，以致定影裝置經(jīng)構(gòu)成以使通過加壓輥的旋轉(zhuǎn)驅(qū)動力使該定影膜旋轉(zhuǎn)。在以下說明中，關(guān)于定影裝置和構(gòu)成定影裝置的部件，縱向是指記錄材料的表面上與記錄材料輸送方向垂直的方向。橫向是指記錄材料的表面上與記錄材料輸送方向平行的方向。長度是指關(guān)于縱向的尺寸。寬度是指關(guān)于橫向的尺寸。關(guān)于記錄材料，寬度方向是指記錄材料的表面上與記錄材料輸送方向垂直的方向。長度是指關(guān)于寬度方向的尺寸。本實施方案中的定影裝置106包括圓筒狀耐熱定影膜(加熱部件)2和用于將該定影膜2加熱的陶瓷加熱器(發(fā)熱部件)3。此外，本實施方案中的定影裝置106包括用于支持陶瓷加熱器3的加熱器支架(發(fā)熱元件支持部件)1，其基本上為半圓槽形，并且包括加壓輥(加壓部件)4等。這些部件是在縱向上延伸的長部件。在定影膜2內(nèi)，設(shè)置加熱器支架1，以致通過陶瓷加熱器3從內(nèi)周表面?zhèn)燃訜岫ㄓ澳?。定影膜2的直徑為18mm。使定影膜2的內(nèi)圓周長度比加熱器支架的外圓周長度長約3mm，以致定影膜2以關(guān)于圓周長 度具有余裕地外嵌于加熱器支架1。加熱器支架1可由高耐熱樹脂材料例如聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、PEEK、PPS和液晶聚合物；這些樹脂材料與陶瓷、金屬、玻璃等的復(fù)合材料等構(gòu)成。本實施方案中，通過使用液晶聚合物來構(gòu)成加熱器支架1。在其縱向端部用定影裝置106的(定影)裝置框(未圖示)介由防止縱向移動的法蘭(未圖示)支撐加熱器支架1。由設(shè)置在加熱器支架1的下表面的溝槽部Ia支持的陶瓷加熱器3包括細(xì)長的陶瓷制加熱器基板3a (圖1的(b))。在加熱器基板Ia的定影膜2側(cè)的基板表面(前表面) 上，沿加熱器基板3a的縱向形成在其上印刷發(fā)熱糊的通電發(fā)熱層3b。向該發(fā)熱層3b，從通電控制器6通過設(shè)置在加熱器基板3a的縱向端部和內(nèi)側(cè)的電能供給電極(未圖示)供給電能。為了確保發(fā)熱層3b的保護(hù)和發(fā)熱層3b與定影膜2之間的絕緣性，在發(fā)熱層3b的表面上涂布玻璃層作為絕緣層3c。作為定影膜2，為了改善快速起動性，可使用以100 μ m以下、優(yōu)選50 μ m以下且 20 μ m以上的厚度形成并且由耐熱材料例如PTFE、PFA或FEP形成的單層膜?；蛘撸墒褂猛ㄟ^在聚酰亞胺、聚酰胺酰亞胺、PEEK、PES、PPS等的膜的外周表面上涂布PTFE、PEA、FEP等的層而制備的復(fù)合層膜。本實施方案中，作為定影膜2，使用具有由圓筒狀基層、在該基層的外周表面上設(shè)置的底漆層(primer layer)和在該底漆層的外周表面上設(shè)置的表面層組成的三層結(jié)構(gòu)的復(fù)合層膜。定影膜2由約60 μ m厚的聚酰亞胺的基層、約10 μ m厚的PFA涂層的表面層和約幾μ m厚的在該基層和該表面層之間形成的底漆層構(gòu)成。加壓輥4包括作為中軸(軸)的芯金屬(支持部件)7、設(shè)置在芯金屬7的外周表面上的彈性層8、設(shè)置在彈性層8的外周表面上的脫模層(最外層)9等。此外，加壓輥4在芯金屬7的縱向端部通過軸承(未圖示)由裝置框旋轉(zhuǎn)地并且垂直可移動地支持。此外， 用預(yù)定的加壓力(urging force)通過加壓彈簧(urging spring)(未圖示)在加壓輥4的徑向?qū)⑤S承壓向定影膜2。結(jié)果，使加壓輥4的外周表面與定影膜2的外周表面接觸，以致在接觸狀態(tài)下將加壓輥4壓向加熱器3。因此，使加壓輥4的彈性層8彈性變形，以致在定影膜2表面與加壓輥4表面之間形成具有預(yù)定寬度的定影壓料部N。在定影壓料部N的整個區(qū)域中，作為壓料壓力施加加壓輥4的彈性層8回復(fù)到彈性變形前的原始形狀的復(fù)原力。本實施方案的加壓輥4中，使用鐵芯作為芯金屬7、有機(jī)硅橡膠層作為彈性層8和約50 μ m厚PFA管作為脫模層9。加壓輥4的外直徑為20mm并且彈性層8的厚度約為3mm。用于將加壓輥4壓向定影膜2的加壓彈簧的加壓力為147N(15kgf)。 定影壓料部N的寬度為7mm。 本實施方案中的定影裝置106中，根據(jù)打印指令旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動定影馬達(dá)(驅(qū)動源)M。 將定影馬達(dá)M的輸出軸的旋轉(zhuǎn)力通過預(yù)定的齒輪列(驅(qū)動傳送機(jī)構(gòu))傳送到加壓輥4的芯金屬7，以致使加壓輥4以預(yù)定的周速度(處理速度)沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)。在定影壓料部N中通過加壓輥4表面與定影膜2表面之間的摩擦力將加壓輥4的旋轉(zhuǎn)力傳送給定影膜2，以致在其基膜與加熱器3的絕緣層3c接觸的同時通過加壓輥4的旋轉(zhuǎn)使定影膜2沿箭頭方向旋轉(zhuǎn)。此外，根據(jù)打印指令，通電控制器6通過加熱器3的電能供給電極向發(fā)熱層3b供給電能，以致發(fā)熱層3b發(fā)熱，因此使加熱器3迅速升溫以加熱定影膜2。通過設(shè)置在加熱器基板3a的發(fā)熱層3b側(cè)的相反側(cè)的基板表面(背表面)上的溫度檢測元件(溫度檢測部件)5 例如熱敏電阻來檢測加熱器3的溫度。通電控制器6獲得(讀取)由溫度檢測元件5輸出的溫度檢測信號(輸出信號)并且基于該溫度檢測信號，控制向發(fā)熱層3a的通電以將加熱器3的溫度維持在預(yù)定的定影溫度(目標(biāo)溫度)。在旋轉(zhuǎn)驅(qū)動定影馬達(dá)M并且控制向加熱器3的發(fā)熱層3a的通電的狀態(tài)下，將其上負(fù)載有未定影的調(diào)色劑圖像t的記錄材料P在調(diào)色劑圖像負(fù)載表面朝上的情況下引入定影壓料部N。在定影膜2表面與加壓輥4表面之間的定影壓料部N將記錄材料P夾持，然后在夾持的狀態(tài)下將其輸送(夾持輸送)。該輸送過程中，通過加熱器3經(jīng)由定影膜2將調(diào)色劑圖像t加熱熔融并且供給壓料壓力，以致將調(diào)色劑圖像t熱定影在記錄材料P的表面上。圖2的 (A)部分是本實施方案中定影裝置的加壓輥的橫截面示意圖。彈性層8為海綿狀橡膠組合物，其包括樹脂微球和高導(dǎo)熱填料，該高導(dǎo)熱填料選自金屬硅、氧化鋁、氧化鋅、二氧化硅、氧化鎂、碳化硅和石墨這七種高導(dǎo)熱填料中的至少一種。將彈性層8調(diào)節(jié)為提供0. 15ff/mK-0. 5ff/mK范圍內(nèi)的熱導(dǎo)率和15度-50度范圍內(nèi)的由Asker C硬度計測定的橡膠硬度時，對彈性層8的材料并無特別限制。本實施方案中記載的彈性層8是由樹脂微球構(gòu)成的海綿狀橡膠組合物，因此將作為海綿狀橡膠組合物的彈性層8稱為球橡膠。對本實施方案中的球橡膠更具體地說明。本實施方案中使用的樹脂微球是這些 ("Matsumoto Microsphere F 系列”，由 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co. , Ltd.制造)并且是均具有20-30 μ m的平均粒徑并且均通過將低沸點烴包封在熱塑性聚合物殼中而制備的微囊。以下將該低沸點烴稱為烴。將該熱塑性聚合物殼稱為殼。在殼內(nèi)部的烴的溫度為 400C的環(huán)境中樹脂微球具有如上所述的20-30 μ m的小的平均粒徑。將樹脂微球加熱，以致殼內(nèi)部的烴膨脹并且通過內(nèi)壓使殼擴(kuò)大。因此，烴部分具有粒徑為80-500 μ m的形狀。本實施方案中，在設(shè)定為90°C的烘箱中將樹脂微球加熱干燥1小時，然后冷卻。然后，在設(shè)定為140°C的烘箱中將樹脂微球放置50分鐘，以致得到包封在殼中的烴部分均具有150 μ m的平均粒徑的膨脹樹脂微球。將樹脂微球冷卻，然后在液體硅橡膠材料中混合(捏合)并分散。液體硅橡膠材料可以是室溫下呈液體并且通過向其施加熱而使其固化以具有橡膠狀彈性的硅橡膠材料， 即熱固性硅橡膠，并且液體硅橡膠材料的種類等并無特別限制。本實施方案中，作為液體硅橡膠材料，使用“DY35-561A/B”(粘度130Pa. s,比重1. 17)并且通過進(jìn)行樹脂微球的混合 (捏合)和分散而得到球橡膠材料。接下來，對球橡膠材料中添加的高導(dǎo)熱填料進(jìn)行說明。作為本實施方案中使用的高導(dǎo)熱填料，為了提高硅橡膠的熱導(dǎo)率而通常使用該材料時，可使用任何材料。特別地，作為高導(dǎo)熱填料，選自金屬硅、氧化鋁、氧化鋅、二氧化硅、氧化鎂、碳化硅和石墨中的那些的填料適合作為高導(dǎo)熱填料。這些填料具有20-350W/mK的范圍內(nèi)的熱導(dǎo)率，其足以改善硅橡膠的熱導(dǎo)率。此外，該填料具有約2.0-約4.0的范圍內(nèi)的比重并且不易引起沉淀，該沉淀由于在液體硅橡膠中添加填料時比重的不同而引起，因此容易分散。此外，高導(dǎo)熱填料的形狀可以是球形、鱗片狀等并且無特別限制。但是，具有針狀形狀的填料能夠以小的添加量提供高熱導(dǎo)率，但為了使熱導(dǎo)率進(jìn)入所需的熱導(dǎo)率范圍內(nèi)， 比較難以實施配合(formulation)控制，因此需要注意。高導(dǎo)熱填料的平均粒徑可優(yōu)選在2-50 μ m的范圍內(nèi)。平均粒徑小于2 μ m時，變得難以通過填料的控制來形成熱傳導(dǎo)的路徑，以致產(chǎn)生增加添加量的需要。另一方面，平均粒徑超過50 μ m時，難以將高導(dǎo)熱填料引入用樹脂微球形成孔隙部的硅橡膠壁內(nèi)。結(jié)果， 形成孔隙部的硅橡膠自身處于硅橡膠被填料分離的狀態(tài)，因此產(chǎn)生損害強(qiáng)度的問題。此夕卜，為了實現(xiàn)優(yōu)選的加壓輥4的球橡膠的熱導(dǎo)率范圍(0. 15ff/mK-0. 5W/mK)，優(yōu)選填料具有 10 μ m-30 μ m的范圍內(nèi)的平均粒徑。接下來，對通過樹脂微球和導(dǎo)熱填料的組合而得到的加壓輥的各種特性進(jìn)行說明。球橡膠的熱導(dǎo)率小于0. 15ff/mK時，加壓輥表面的升溫速度變高，以致能夠?qū)⒍ㄓ把b置溫度更迅速地增加到預(yù)定的定影溫度。這對于特別是在待機(jī)過程中沒有進(jìn)行定影膜和加壓輥的預(yù)熱的圖像形成裝置中實現(xiàn)迅速的印出(以下稱為按需定影)是重要的。但是， 在彈性層8的熱導(dǎo)率小于0. 15ff/mK的低熱導(dǎo)率的情況下，在定影壓料部中使比能夠在定影壓料部中通過(引入)的大尺寸記錄材料小的小尺寸記錄材料通過(引入)時，非紙張通過部升溫的程度變大。因此，要求加壓輥具有較高的耐熱性。此外，球橡膠的熱導(dǎo)率超過 0.5W/mK時，加壓輥的升溫變慢，以致?lián)p害定影裝置的上升速度(rising speed)。此外，由Asker C硬度計測定的球橡膠的橡膠硬度超過50度時，變得難以用所需的壓料寬度形成定影壓料部。因此，球橡膠的橡膠硬度可優(yōu)選為50度以下，更優(yōu)選為40度以下。此外，由Asker C硬度計測定的球橡膠的橡膠硬度小于15度時，與使用相伴的硅橡膠的劣化程度大，以致有可能在制品的壽命內(nèi)使硅橡膠斷裂。因此，球橡膠的橡膠硬度可優(yōu)選為15度以上，更優(yōu)選為20度以上。通過使用硅橡膠的試驗片來進(jìn)行球橡膠的橡膠硬度的測定。除了厚度以外，對試驗片的形狀無特別限制。在重疊的狀態(tài)下對均具有6mm的厚度的兩個片狀試驗片進(jìn)行測定。測定的載荷為9. 8N(1000g重)。關(guān)于定影壓料部中的必要壓料寬度，需要使加熱器的發(fā)熱層在壓料寬度內(nèi)并且存在壓料寬度取決于處理速度而變化，以致對于使用的每個打印機(jī)，最佳壓料寬度的值不同的情況。但是，通常，使壓料寬度變窄時，傾向于使記錄材料(記錄紙)上的調(diào)色劑的定影強(qiáng)度劣化并且從設(shè)計自由度的觀點出發(fā)，優(yōu)選得到盡可能寬的壓料寬度。為了通過使用具有超過50度的橡膠硬度的球橡膠的加壓輥獲得所需的壓料寬度，需要在施加高的壓力下使加壓輥和定影膜彼此接觸。結(jié)果，產(chǎn)生如下不利情況的可能性變高旋轉(zhuǎn)移動性變得不穩(wěn)定以導(dǎo)致定影膜的破壞和施加于加壓輥的軸承部上的壓力增加以產(chǎn)生軸承的磨損。因此，球橡膠的橡膠硬度可優(yōu)選為15度-50度，其由Asker C硬度計測定。 接下來，優(yōu)選由樹脂微球在球橡膠中形成的大量的孔隙部不是彼此獨(dú)立而是彼此連接。為了將球橡膠中的孔隙部連接，在球橡膠中設(shè)置由樹脂微球形成的大量的孔隙部和用于將這些孔隙部連接的孔隙連接部，該孔隙連接部由硅橡膠中含有的可汽化組分的汽化形成。
作為通過汽化將樹脂微球孔隙部連接的可汽化組分，優(yōu)選以下組分。即，優(yōu)選對于已膨脹的樹脂微球具有良好的親和性并且對于硅橡膠具有差的親和性，進(jìn)而在不小于用于樹脂微球的樹脂的軟化溫度或熔融溫度的溫度下汽化的組分。可汽化組分可希望為選自乙二醇、二甘醇、三甘醇和甘油中的至少1種化合物。本實施方案中，作為可汽化組分，選擇乙二醇并且 將樹脂微球和金屬硅捏合時添力口。此外，加入如下步驟，其中加熱固化后在200°C以上的溫度下進(jìn)行加熱以將樹脂微球的微球形狀破壞，這樣完成用于連接孔隙部的孔隙連接部的形成。根據(jù)球橡膠的所需的熱導(dǎo)率和硬度，使樹脂微球和高導(dǎo)熱填料的配合量變化。在 100重量份的液體硅橡膠中，可優(yōu)選添加1-10重量份的樹脂微球和1-60重量份的高導(dǎo)熱填料。樹脂微球的量小于1重量份時，球橡膠處于接近實體橡膠(solid rubber)的狀態(tài)， 因此不能獲得足夠的耐熱性，以致變得難以將微球彼此連接。樹脂微球的量超過10重量份的情況下，液體硅橡膠材料的粘度增加，以致變得難以進(jìn)行混合和攪拌。高導(dǎo)熱填料的量小于1重量份時，不能充分地使硅橡膠的熱導(dǎo)率增加。高導(dǎo)熱填料的量超過60重量份時，硅橡膠的硬度增加，以致變得難以得到所需的橡膠硬度。此外，用微球形成孔隙部的硅橡膠壁的強(qiáng)度降低，以致使硅橡膠的耐久性的程度降低。接下來，對加壓輥4的形成方法進(jìn)行說明。通過在不大于樹脂微球的加熱膨脹溫度的溫度下加熱固化，在芯金屬7的外周表面上形成硅橡膠材料。對加熱固化硅橡膠材料以形成輥的手段或方法沒有限制，但如下的方法簡便且適合將金屬制芯安裝在具有預(yù)定的內(nèi)直徑的管狀金屬模具上，然后將硅橡膠材料注入該金屬模具，然后加熱該金屬模具以形成輥。將如上所述用熱固性硅橡膠形成的球橡膠的部分放大的橫截面圖示于圖3的 (A)中。如圖3的(A)中所示，在作為球橡膠的基體的熱固性硅橡膠8A中，含有大量的約 100 μ m-約150 μ m的孔隙部10。這些孔隙部10由樹脂微球形成。此外，部分孔隙部10破壞，以致通過孔隙連接部11將鄰接的孔隙部10連接。另一方面，在作為球橡膠的基體的熱固性硅橡膠8A內(nèi)，含有大小約為10-30 μ m的導(dǎo)熱填料12。本實施方案中，作為導(dǎo)熱填料 12，添加金屬硅。圖3的⑶部分是表示球橡膠中熱的流動的示意圖。圖3的⑶中，箭頭13表示熱固性硅橡膠8A內(nèi)的熱流的主運(yùn)動。向球橡膠供給的熱能夠沿作為球橡膠的基體的熱固性硅橡膠8A傳送。通過作為導(dǎo)熱填料12的金屬硅使該傳熱的速度增加。更迅速地傳熱， 以致能夠抑制非紙張通過部升溫。箭頭14表示孔隙部10中的空氣的流動。通過孔隙連接部11將熱固性硅橡膠8A 內(nèi)形成的相鄰的孔隙部10連接并且進(jìn)一步與熱固性硅橡膠8A的外部連接。然后，通過來自熱固性硅橡膠8A的內(nèi)壁的熱將孔隙部10內(nèi)的空氣加熱并使其膨脹，以致使孔隙部10內(nèi)的壓力增加。利用該壓力，將空氣從連接的孔隙部10推到熱固性硅橡膠8A的外部，以致與空氣一起也將空氣的熱排出到熱固性硅橡膠8A的外部。通過孔隙部10內(nèi)的空氣的對流和孔隙部10的存在使熱固性硅橡膠8A的量減少， 球橡膠的熱膨脹得到抑制。通過使用上述構(gòu)成的加壓輥，以常規(guī)的加壓輥作為比較的對象進(jìn)行比較實驗。以下對該比較實驗進(jìn)行說明。
首先，作為本實施方案中的加壓輥，制備包括添加了金屬硅作為導(dǎo)熱填料的球橡膠層的加壓輥。在100重量份的液體硅橡膠中，混合5重量份的平均粒徑為150μπι的已膨脹的樹脂微球作為樹脂微球、20重量份的平均粒徑為20 μ m的金屬硅填料作為高導(dǎo)熱填料和4重量份的乙二醇。然后，在金屬模具中，在130°C下進(jìn)行加熱固化成型。作為樹脂微球， 使用那些(商品名:“F80-ZD”，由 Matsumoto Yushi-Seiyaku Co.，Ltd.制造)。作為液體硅橡膠，使用該液體硅橡膠(商品名:“DY35-561A/B”，由Dow Corning Toray Co.，Ltd.制造)。然后，在保持在230°C的烘箱中將加壓輥加熱處理2小時，以致樹脂微球被部分破壞并形成用于連接孔隙部的孔隙連接部。

結(jié)果，得到了含有高導(dǎo)熱填料并且具有約0. 3ff/mK的熱導(dǎo)率的球橡膠加壓輥。通過表面熱導(dǎo)率計(商品名“QTM-500”，由Kyoto Electronics Manufacturing Co. ,Ltd.制造)測定熱導(dǎo)率。通過與加壓輥的軸向(縱向)平行地使表面熱導(dǎo)率計的傳感器探針(型號“PD-11”，由 Kyoto Electronics Manufacturing Co. , Ltd.制造)與加壓輥的表面接觸來測定球橡膠層的熱導(dǎo)率。以下將上述制備的加壓輥稱為實施方案1-1中的加壓輥。此外，在實施方案1-2至1-5中，制備使樹脂微球和高導(dǎo)熱填料的配合量各種變化的加壓輥并且測定熱導(dǎo)率。實施方案1-2中，在100重量份的液體硅橡膠中添加4. 3重量份的樹脂微球和3 重量份的金屬硅作為高導(dǎo)熱填料。結(jié)果，得到了具有0. 15ff/mK的熱導(dǎo)率的加壓輥。實施方案1-3中，在100重量份的液體硅橡膠中添加4. 5重量份的樹脂微球和9 重量份的金屬硅作為高導(dǎo)熱填料。結(jié)果，得到了具有0. 20ff/mK的熱導(dǎo)率的加壓輥。實施方案1-4中，在100重量份的液體硅橡膠中添加5. 4重量份的樹脂微球和30 重量份的金屬硅作為高導(dǎo)熱填料。結(jié)果，得到了具有0. 40ff/mK的熱導(dǎo)率的加壓輥。實施方案1-5中，在100重量份的液體硅橡膠中添加6重量份的樹脂微球和42重量份的金屬硅作為高導(dǎo)熱填料。結(jié)果，得到了具有0. 50ff/mK的熱導(dǎo)率的加壓輥。接下來，在比較實施方案1和2中，制備使樹脂微球和高導(dǎo)熱填料的配合量各種變化的加壓輥并且測定熱導(dǎo)率。在比較實施方案1中，在100重量份的液體硅橡膠中，添加了 4重量份的樹脂微球。沒有添加金屬硅作為高導(dǎo)熱填料。結(jié)果，得到了具有0. 12W/mK的熱導(dǎo)率的加壓輥。在比較實施方案2中，在100重量份的液體硅橡膠中，添加了 6. 4重量份的樹脂微球和53重量份的金屬硅作為高導(dǎo)熱填料。結(jié)果，得到了具有0. 60ff/mK的熱導(dǎo)率的加壓輥。通過使用實施方案1-1至1-5以及比較實施方案1和2中的合計7種加壓輥，進(jìn)行關(guān)于非紙張通過部升溫和定影裝置的上升速度的比較實驗。以下述方式進(jìn)行非紙張通過部升溫的評價，非紙張通過部升溫是記錄材料沒有通過的區(qū)域(非紙張通過區(qū)域)中加熱器的溫度升高的現(xiàn)象。通過將各實施方案中的定影裝置引入紙張輸送速度(記錄材料輸送速度)約為202mm/秒的圖像形成裝置中來進(jìn)行該實驗。將定量為128g/m2的A4尺寸紙設(shè)置在給紙口，然后使500張紙連續(xù)地通過定影裝置。使熱電偶與加壓輥端部表面接觸并且監(jiān)視加壓輥表面的溫度。在將各實施方案中的定影裝置引入圖像形成裝置(紙張輸送速度202mm/秒)的狀態(tài)下進(jìn)行該實驗。使熱電偶接觸的位置為A4尺寸紙(記錄材料)的橫向端部通過的位置與加熱器的縱向加熱區(qū)域的端部位置之間的正中間位置。該中間位置是非紙張通過部升溫的程度變得最大的點。本實驗中，使用了發(fā)熱元件的長度為220mm的加熱器。設(shè)置該加熱器以致A4尺寸紙的橫向中心位置通過的位置與發(fā)熱元件的中心位置彼此吻合，因此從加熱器中心位置到加熱器的一個縱向端部的長度和從加熱器中心位置到加熱器的另一縱向端部的長度均為 110mm。A4尺寸紙的橫向長度為210mm，因此從A4尺寸紙中心位置到A4尺寸紙的一個橫向端部的長度和從A4尺寸紙中心位置到A4尺寸紙的另一橫向端部的長度均為105mm。因此， 發(fā)熱元件處于如下狀態(tài)，其中其從A4尺寸紙的橫向端部均突出5mm。在發(fā)熱元件突出的5mm 的區(qū)域的中心位置，即在對應(yīng)于從A4尺寸紙的橫向端部2. 5mm長度的位置的加壓輥的表面上的點，與加壓輥接觸地設(shè)置熱電偶。此外，通過監(jiān)視在加熱器基板的背表面上設(shè)置的溫度檢測元件的升溫速度，進(jìn)行定影裝置上升速度(從開始向加熱器的發(fā)熱元件通電直至加熱器的溫度達(dá)到預(yù)定溫度的時間)的評價。具體地，將圖像形成裝置與120V的商用電源連接，以致將電力供給到加熱器。調(diào)節(jié)加熱器的電阻以設(shè)定加熱器在120V的電壓下消耗約800W的電力。在設(shè)定在25°C 的實驗室中，溫度(25°C)等于室溫后，對加熱器通電并且將定影裝置馬達(dá)旋轉(zhuǎn)驅(qū)動，以致使加壓輥和定影膜置于旋轉(zhuǎn)狀態(tài)。監(jiān)視加熱器溫度由25°C增加至200°C的時間，以致評價上升速度。將非紙張通過部升溫和上升速度的評價結(jié)果匯總于表1中。表 權(quán)利要求
1.圖像加熱裝置，該圖像加熱裝置在壓料部中將其上負(fù)載著調(diào)色劑圖像的記錄材料夾持輸送的同時將調(diào)色劑圖像加熱，所述圖像加熱裝置包括加熱部件；和用于與所述加熱部件接觸而形成該壓料部的加壓輥，其包括彈性層，其中所述加壓輥的彈性層包括含有導(dǎo)熱填料的熱固性硅橡膠，其中該熱固性硅橡膠包括用樹脂微球形成的孔隙部和用于連接該孔隙部的孔隙連接部，和其中該彈性層具有0. 15ff/mK-0. 5ff/mK的熱導(dǎo)率。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述加壓輥的彈性層具有15-50度的由AskerC硬度計測定的橡膠硬度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述加壓輥的導(dǎo)熱填料選自金屬硅、氧化鋁、氧化鋅、 二氧化硅、氧化鎂、碳化硅和石墨中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述加壓輥的導(dǎo)熱填料具有2-50μ m的平均粒徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述加壓輥的用樹脂微球形成的孔隙部的密度和該導(dǎo)熱填料的添加量在相對于所述加壓輥的徑向的表面?zhèn)葟椥詫硬颗c中心側(cè)彈性層部之間不同。
6.用于圖像加熱裝置的加壓輥，包括彈性層，其中所述彈性層包括含有導(dǎo)熱填料的熱固性硅橡膠，其中該熱固性硅橡膠包括用樹脂微球形成的孔隙部和用于連接該孔隙部的孔隙連接部，和其中該彈性層具有0. 15ff/mK-0. 5ff/mK的熱導(dǎo)率。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的輥，其中所述加壓輥的所述彈性層具有15-50度的由AskerC硬度計測定的橡膠硬度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的輥，其中該導(dǎo)熱填料選自金屬硅、氧化鋁、氧化鋅、二氧化硅、氧化鎂、碳化硅和石墨中的至少一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求6的輥，其中該導(dǎo)熱填料具有2-50μ m的平均粒徑。
10.根據(jù)權(quán)利要求6的輥，其中該用樹脂微球形成的孔隙部的密度和該導(dǎo)熱填料的添加量在相對于所述加壓輥的徑向的表面?zhèn)葟椥詫硬颗c中心側(cè)彈性層部之間不同。
全文摘要
圖像加熱裝置，該圖像加熱裝置在壓料部中將其上負(fù)載著調(diào)色劑圖像的記錄材料夾持輸送的同時將調(diào)色劑圖像加熱，其包括加熱部件；和用于與該加熱部件接觸而形成該壓料部的加壓輥，其包括彈性層。該加壓輥的彈性層包括含有導(dǎo)熱填料的熱固性硅橡膠。該熱固性硅橡膠包括用樹脂微球形成的孔隙部和用于連接該孔隙部的孔隙連接部。該彈性層具有0.15W/mK-0.5W/mK的熱導(dǎo)率。
文檔編號G03G15/20GK102346415SQ201110205608
公開日2012年2月8日 申請日期2011年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月24日
發(fā)明者中原久司, 佐藤豐, 內(nèi)山康治 申請人:佳能株式會社