(57)【要約】【課題】柔軟性を維持し、熱伝導率の向上を図れる熱伝導性重合体材料、トナーの定着性に優れるベルト。【解決手段】重合体と球状物とファイバーとを含む平板状の熱伝導性重合体材料であって、前記ファイバーは、略面方向に配向していることよりなる。前記ファイバーの平均長さは、３０μｍ以上が好ましく、前記重合体はゴムであり、前記球状物は黒鉛であり、前記ファイバーはカーボンファイバーであることが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
重合体と球状物とファイバーとを含む平板状の熱伝導性重合体材料であって、
前記ファイバーは、略面方向に配向している、熱伝導性重合体材料。
【請求項２】
前記ファイバーの平均長さは、３０μｍ以上である、請求項１に記載の熱伝導性重合体材料。
【請求項３】
前記重合体は、ゴムであり、
前記球状物は、黒鉛であり、
前記ファイバーは、カーボンファイバーである、請求項１又は２に記載の熱伝導性重合体材料。
【請求項４】
前記重合体１００質量部に対し、前記球状物１〜１００質量部と、前記ファイバー３０〜８０質量部とを含有する、請求項１〜３のいずれか１項に記載の熱伝導性重合体材料。
【請求項５】
前記球状物の平均粒子径は、１〜４０μｍである、請求項１〜４のいずれか１項に記載の熱伝導性重合体材料。
【請求項６】
基層とクッション層とを備え、
前記クッション層が請求項１〜５のいずれか１項に記載の熱伝導性重合体材料である、画像形成装置用のベルト。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、熱伝導性重合体材料、画像形成装置用のベルトに関する。
【背景技術】
【０００２】
Ｍｕｌｔｉ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ（以下「ＭＦＰ」という。）及びプリンタ等の画像形成装置がある。
画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を形成するプリンタ部と、形成されたトナー像を記録媒体上に定着させる定着器とを備える。定着器は、定着ベルトと、定着ベルトに対向するプレスローラとを備える。定着ベルトとプレスローラとが接触することにより、ニップ部が形成される。トナー像が形成された記録媒体は、ニップ部を通過して、加熱され加圧される。記録媒体上のトナー像は、ニップ部を通過する際に溶融して、記録媒体上に定着する。
【０００３】
カラー電子写真画像のトナー像は、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック等のトナーで多層化されている。多層化されたトナー像の加熱時間が短時間であると、トナーを充分に溶融できず、所望の色調を表しにくい。短時間の加熱でトナーを溶融するために、定着器の加熱温度を高めると、トナーが焦げ付き、オフセットを生じることがある。加熱時間を増加するために定着器のニップ部の幅を増加させると、定着器が大型化し、熱容量が増加して、省エネルギー化を図れない。
【０００４】
従来、定着器の定着ベルトの熱伝導性を高めることで、画像不良の抑制が図られている。
定着ベルトの熱伝導率を高めるために、クッション層にカーボンファイバー及び配向阻害剤を含む定着ベルトが知られている。この定着ベルトは、クッション層の略面方向へのカーボンファイバーの配向を抑制することで、厚さ方向への熱伝導性の向上が図られている。しかし、カーボンファイバーをクッション層に配合すると、クッション層の柔軟性が損なわれやすい。
また、クッション層に熱伝導性フィラーとマイクロバルーンを含む定着ベルトが知られている。しかし、カーボンファイバー等の熱伝導性フィラーをクッション層に配合すると、クッション層の柔軟性が損なわれやすい。マイクロバルーンをクッション層に配合すると、クッション層の強度が損なわれやすい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４９１１６７４号公報
【特許文献２】特開２０１５−０３８５８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、柔軟性を維持し、熱伝導率の向上を図れる、熱伝導性重合体材料、画像形成装置用のベルトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の熱伝導性重合体材料は、重合体と球状物とファイバーとを含む平板状である。ファイバーは、略面方向に配向している。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施形態に係る熱伝導性重合体材料の断面図。
【図２】実施形態に係る定着器の側面図。
【図３】実施形態に係る定着ベルトの断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施形態の熱伝導性重合体材料は、重合体と球状物とファイバーとを含む。
【００１０】
図１は、実施形態の熱伝導性重合体材料を模式的に表した断面図である。
図１の熱伝導性重合体材料（以下、単に重合体材料ということがある）１は、重合体２と、２以上の球状物４と、２以上のファイバー６とを含む。重合体材料１において、２以上の球状物４と２以上のファイバー６とは、重合体２中に分散している。
【００１１】
実施形態の重合体材料１は、平板状の成形体である。
重合体材料１は、平面視円形でもよいし、平面視多角形でもよい。
重合体材料１の厚さｔは、用途に応じて適宜決定される。重合体材料１の厚さｔ１は、マイクロメータで測定された任意の１０点の平均値である。
【００１２】
実施形態の重合体材料１において、ファイバー６は、平板状の重合体材料１の面方向Ｘに配向している。即ち、ファイバー６は、厚さｔ１に直交する方向に配向している。
【００１３】
「略面方向に配向」について、説明する。重合体材料１を平面視で観察した際に、ファイバー６の５０％（数量基準）以上が基準面Ｑ方向に延びていると認識できる場合を「略面方向に配向している」という。
基準面Ｑとファイバー６の軸線Ｐ１とのなす角度（配向角度）θ１は、４５°未満が好ましい。配向角度４５°未満であれば、略面方向Ｘに配向していると言える。
また、［配向角度θ１が４５°未満のファイバーの数量］÷［ファイバーの総量］×１００で求められる数値を「配向率（％）」という。
実施形態の重合体材料１の配向率は、６０％以上（数量基準）が好ましく、８０％以上が好ましく、９０％以上がより好ましく、１００％でもよい。
ファイバー６の配向角度及び配向率は、後述する製造方法における重合体組成物、単量体混合物の粘度、塗工速度、塗工装置からの吐出速度等の組み合わせ、重合体混合物の粘度、型枠へ流し込む速度等の組み合わせにより調節される。
【００１４】
以下、重合体２について説明する。
重合体２としては、シリコーンゴム、クロロピレンアクリルゴム、ニトリロブタジエンゴム、ブチルゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ素系ゴム、天然ゴム等のゴム；ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；エポキシ樹脂；アクリル樹脂；ウレタン樹脂等が挙げられる。重合体２としては、ゴムが好ましく、シリコーンゴムがより好ましい。
シリコーンゴムは、特に限定されず、ジメチルシリコーンゴム、メチルビニルシリコーンゴム、メチルフェニルビニルシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が挙げられる。これらのシリコーンゴムは、１種単独で用いられてもよいし、２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
重合体材料１中の重合体２の含有量は、重合体２の種類や重合体材料１に求められる物性に応じて適宜決定される。
【００１５】
以下、球状物４について説明する。
球状物４としては、球状黒鉛、球状金属、球状金属酸化物等が挙げられる。球状物４としては、熱伝導性を有する粒子が好ましい。
球状金属としては、銀粒子、金粒子、プラチナ粒子、チタン粒子、ニッケル粒子等が挙げられる。
球状金属酸化物としては、酸化銀、酸化チタン、アルミナ等が挙げられる。
球状物４としては、球状黒鉛が好ましい。
【００１６】
球状黒鉛としては、例えば、ＷＦ−１５Ｃ（中越黒鉛工業所）、ＳＧ−ＢＨ８（伊藤黒鉛工業）、ＳＧ−ＢＨ（伊藤黒鉛工業）、ＳＧ−ＢＬ３０（伊藤黒鉛工業）、ＳＧ−ＢＬ４０（伊藤黒鉛工業）、ベルパール（エア・ウォーター・ベルパール）等が挙げられる。これらの球状黒鉛は、１種単独で用いられてもよいし、２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
【００１７】
球状物４は、長径／短径で表されるアスペクト比が１．０〜１．５の粒子である。
球状物４の平均粒子径Ｒは、特に限定されないが、例えば、１〜４０μｍが好ましく、１．５〜２５μｍがより好ましく、２〜２０μｍがさらに好ましい。平均粒子径Ｒが上記下限値以上であれば、熱伝導性のさらなる向上を図れる。平均粒子径Ｒが上記上限値以下であれば、重合体材料１の柔軟性のさらなる向上を図れる。
球状物４の平均粒子径Ｒは、頻度分布の累積頻度５０％値で表される。頻度分布は、レーザー回折式粒度測定機（Ｍｉｃｒｏｔｒａｃ  ＭＴ３２００ＩＩ、マイクロトラック・ベル株式会社製）により測定される。
【００１８】
球状物４の円形度は、特に限定されないが、例えば、０．９３以上が好ましく、０．９５以上がより好ましい。球状物４の円形度が上記下限値以上であれば、熱電導性のさらなる向上を図れる。加えて、球状物４の円形度が上記下限値以上であれば、柔軟性のさらなる向上を図れる。
球状物４の円形度は、フロー式粒子像分析装置（ＦＰＩＡ−３０００、スペクトリス株式会社製）により測定された値である。
【００１９】
重合体材料１中の球状物４の含有量は、球状物４の種類等に応じて適宜決定される。
重合体１００質量部に対する球状物４の含有量は、１〜１００質量部が好ましく、１０〜３０質量部がより好ましい。球状物４の含有量が上記下限値以上であれば、重合体材料１の柔軟性を高め、熱伝導性をより高められる。球状物４の含有量が上記上限値以下であれば、重合体材料１の強度のさらなる向上を図れる。
重合体１００体積部に対する球状物４の含有量は、０．８〜９０体積部が好ましい。球状物４の含有量が上記下限値以上であれば、重合体材料１の柔軟性を高め、熱伝導性をより高められる。球状物４の含有量が上記上限値以下であれば、重合体材料１の強度のさらなる向上を図れる。
【００２０】
以下、ファイバー６について説明する。
ファイバー６における長さ／直径で表される比は、１．５超である。
ファイバー６の平均長さＬは、特に限定されないが、３０μｍ以上が好ましく、４０μｍ以上がより好ましい。ファイバー６の長さＬが上記下限値以上であれば、重合体材料１の熱伝導性をより高められる。ファイバー６の長さＬの上限は、例えば、１５０μｍ以下が好ましく、１００μｍ以下がより好ましい。ファイバー６の長さＬが上記上限値以下であれば、ファイバー６が重合体材料１の面方向Ｘに配向しやすい。
ファイバー６の平均長さＬは、以下の方法により求められる値である。ファイバー６を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察（×２００倍）する。観察した視野内における任意の１０本のファイバー６の長さを測定する。測定された１０本のファイバー６の長さの平均値をファイバー６の平均長さＬとする。
ファイバー６は、長さ４０μｍ以上のファイバーを９０質量％以上含むことが好ましい。
ファイバー６の平均直径Ｄは、特に限定されないが、例えば、１〜５０μｍが好ましい。ファイバー６の平均直径Ｄは、平均長さＬと同様の方法により測定される。
【００２１】
平均粒子径Ｒと平均直径Ｄとは、下記（１）式を満たすことが好ましい。
［Ｒ／Ｄ］≦［１／２］  ・・・（１）
［Ｒ／Ｄ］の上限値は、１／２以下が好ましい。
【００２２】
［長さＬ］／［平均粒子径Ｒ］で表される比（［Ｌ／Ｒ］）は、特に限定されないが、５〜１７が好ましい。［Ｌ／Ｒ］が上記下限値以上であれば、重合体材料１の熱伝導性のさらなる向上を図れる。［Ｌ／Ｒ］が上記上限値以下であれば、重合体材料１の柔軟性のさらなる向上を図れる。
【００２３】
ファイバー６としては、ピッチ系カーボンファイバー、ＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系カーボンファイバー等のカーボンファイバー；アルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物ファイバー；窒化ホウ素、窒化アルミニウム等の窒化化合物ファイバー；炭化ケイ素、窒化ケイ素等のケイ素化合物ファイバー；羊毛、絹糸、綿糸等の天然繊維等が挙げられる。
ピッチ系カーボンファイバーとしては、例えば、ＧＲＡＮＯＣ（Ｒ）ＸＮ−１００−０５Ｍ、ＸＮ−１００−１５Ｍ（日本グラファイトファイバー）、ダイアリード（Ｒ）Ｋ２２３ＱＭ、Ｋ６３６１Ｍ、Ｋ２２３ＨＭ（三菱樹脂）、ドナカーボ・ミドルＳ−２４０４、Ｓ−２４９、Ｓ−２４１、ＳＧ−２４９（大阪ガスケミカル）等が挙げられる。
ＰＡＮ系カーボンファイバーとしては、例えば、トレカ（Ｒ）ミルドファイバーＭＬＤ−３０、ＭＬＤ−３００、ＭＬＤ−１０００（東レ）、パイロフィル（Ｒ）チョップドファイバー（三菱レイヨン）等が挙げられる。
これらのファイバー６は、１種単独で用いられてもよいし、２種以上が組み合わされて用いられてもよい。
【００２４】
重合体材料１中のファイバー６の含有量は特に限定されない。重合体１００質量部に対するファイバー６の含有量は、３０〜５０質量部が好ましく、３５〜４５質量部がより好ましい。ファイバー６の含有量が上記下限値以上であれば、熱伝導性のさらなる向上を図れる。ファイバー６の含有量が上記上限値以下であれば、重合体材料１の柔軟性のさらなる向上を図れる。
重合体１００体積部に対するファイバー６の含有量は、１５〜３０体積部が好ましい。ファイバー６の含有量が上記下限値以上であれば、熱伝導性のさらなる向上を図れる。ファイバー６の含有量が上記上限値以下であれば、重合体材料１の柔軟性のさらなる向上を図れる。
【００２５】
［ファイバーの含有量］／［球状物の含有量］で表される質量比は、例えば、１〜２０が好ましく、１．５〜１０がより好ましい。［ファイバーの含有量］／［球状物の含有量］が上記下限値以上であれば、熱伝導性のさらなる向上を図れる。［ファイバーの含有量］／［球状物の含有量］が上記上限値以下であれば、柔軟性のさらなる向上を図れる。
【００２６】
実施形態の重合体材料１は、目的に応じて、シロキサン等のレベリング剤、鱗片状黒鉛、公知の架橋剤、充填剤、導電剤、プラスチック材料用劣化防止剤、耐熱剤等の添加剤を含んでもよい。
【００２７】
以下、実施形態の重合体材料の製造方法について、説明する。
第一の製造方法としては、以下の方法が挙げられる。例えば、重合体、球状物及びファイバーが有機溶媒中に分散された重合体組成物をドクターブレードコーティング法で基材に塗工する。重合体組成物が塗工されることで、ファイバーは略面方向に配向しやすくなる。次いで、重合体組成物を任意の温度で加熱して硬化させる。その後、基材を取り除いて、平板状の重合体材料を得る。
重合体組成物中の球状物の含有量は、重合体１００質量部に対し１〜１００質量部が好ましく、１０〜３０質量部がより好ましい。球状物の含有量が上記下限値以上であれば、重合体材料の柔軟性を高め、熱伝導性をより高められる。球状物の含有量が上記上限値以下であれば、重合体材料の強度のさらなる向上を図れる。
重合体組成物中のファイバーの含有量は、重合体１００質量部に対し３０〜５０質量部が好ましく、３５〜４５質量部がより好ましい。ファイバーの含有量が上記下限値以上であれば、伝導性のさらなる向上を図れる。ファイバーの含有量が上記上限値以下であれば、重合体材料の柔軟性のさらなる向上を図れる。
【００２８】
第二の製造方法としては、以下の方法が挙げられる。例えば、重合体、球状物及びファイバーを混合脱泡器等で混練して、重合体混合物とする。次いで、重合体混合物を平板状に成形する。
重合体混合物中の球状物の含有量は、重合体組成物中の球状物の含有量と同様である。
重合体混合物中のファイバーの含有量は、重合体組成物中のファイバーの含有量と同様である。
平板状に成形する方法としては、重合体混合物を型枠に流し込む。重合体混合物が流し込まれる際に、ファイバーは略面方向に配向する。
【００２９】
第三の方法としては、以下の方法が挙げられる。重合性単量体、重合開始剤、球状物及びファイバーを混合して、単量体混合物とする。次いで、単量体混合物を基材に塗工する。塗工された単量体混合物を重合し、硬化して平板状の重合体材料を得る。
【００３０】
例えば、実施形態の重合体材料は、画像形成装置のベルトのクッション層として用いられる。また、例えば、実施形態の重合体材料は、画像形成装置のプレスローラの表層として用いられる。あるいは、例えば、実施形態の重合体材料は、放熱性が求められる封止材として用いられる。
【００３１】
以下、実施形態のベルトについて説明する。
実施形態のベルトは、基層とクッション層とを備える。クッション層は、前述の実施形態の重合体材料で形成されている。即ち、実施形態のベルトは、重合体と球状物とファイバーとを含むクッション層を備える。
実施形態のベルトとしては、例えば、画像形成装置用の定着ベルト、転写ベルトが挙げられる。画像形成装置は、カラー電子写真画像用の画像形成装置、モノクロ電子写真画像用の画像形成装置が挙げられる。
【００３２】
実施形態の画像形成装置は、上述の実施形態における画像形成用のベルトを備える。画像形成装置は、シート等の記録媒体上にトナー像を形成するプリンタ部と、記録媒体にトナー像を定着する定着器とを備える。
【００３３】
以下、定着器の一例について説明する。
図２は、定着器３４の側面図である。
図２の定着器３４は、カラー電子写真画像用の画像形成装置の定着器である。
定着器３４は、電磁誘導加熱コイルユニット５２を備える。定着器３４は、電磁誘導加熱（以下「ＩＨ」ともいう。）を利用した定着方式の装置である。定着器３４としては、ＩＨ方式の定着器に限定されず、定着ベルト５０の内周側に加熱用ランプを備えたランプ加熱方式でもよい。
【００３４】
図２に示すように、定着器３４は、定着ベルト５０、プレスローラ５１、ＩＨコイルユニット５２及び発熱補助板６９を備える。定着ベルト５０は、筒状の無端状ベルトである。定着ベルト５０の内周側には、ベルト内部機構５５が配置される。ベルト内部機構５５は、ニップパッド５３、フレーム５３ｄ、温度センサー６４、サーモスタット６５及び発熱補助板６９を含む。なお、本実施形態では、定着ベルト５０と発熱補助板６９とが接触している。
【００３５】
ＩＨコイルユニット５２は、メインコイル５６を備える。
定着ベルト５０は、内周部に発熱補助板６９を備える。側面視で、発熱補助板６９は、定着ベルト５０の内周面に沿って円弧形状に形成される。発熱補助板６９は、定着ベルト５０を挟んでメインコイル５６と対向する。
発熱補助板６９は、円弧形状の両端を土台（不図示）に支持される。発熱補助板６９の径方向外側面は、定着ベルト５０の内周面に接触する。発熱補助板６９は、円弧形状の両端をベルト内部機構５５に支持される。発熱補助板６９は、弾性的に支持される。発熱補助板６９は、定着ベルト５０に対して押圧されている。このため、発熱補助板６９は定着ベルト５０の内側に接する構造となっている。
【００３６】
図２に示すように、発熱補助板６９の内周側には、シールド７６が配置される。シールド７６は、発熱補助板６９と同様の円弧形状に形成される。シールド７６は、円弧形状の両端を土台（不図示）に支持される。シールド７６は、発熱補助板６９を支持してもよい。例えば、シールド７６は、アルミニウム及び銅等の非磁性材料により形成される。シールド７６は、ＩＨコイルユニット５２からの磁束を遮蔽する。
【００３７】
定着ベルト５０の内周側において、ニップパッド５３は、定着ベルト５０の内周面をプレスローラ５１側に押圧する。定着ベルト５０とプレスローラ５１との間には、ニップ部５４が形成される。ニップパッド５３は、定着ベルト５０とプレスローラ５１との間にニップ部５４を形成するニップ形成面５３ａを有する。ニップ形成面５３ａは、ベルト幅方向から見て、定着ベルト５０の内周側に凸をなすように湾曲する。
例えば、ニップパッド５３は、パッド本体５３ｅと被覆層５３ｂとを備える。
パッド本体５３ｅは、シリコーンゴム及びフッ素ゴム等の弾性材料により形成される。パッド本体５３ｅは、耐熱性樹脂により形成されてもよい。耐熱性樹脂としては、ポリイミド樹脂（ＰＩ）、ポリフェニレンサルファド樹脂（ＰＰＳ）、ポリエーテルサルフォン樹脂（ＰＥＳ）、液晶ポリマ（ＬＣＰ）及びフェノール樹脂（ＰＦ）等が挙げられる。
ニップパッド５３における定着ベルト５０と対向する面には、被覆層５３ｂが形成されている。
【００３８】
定着ベルト５０の内周側には、均熱化部材５３ｃが設けられている。均熱化部材５３ｃは、ニップパッド５３に接している。均熱化部材５３ｃは、定着ベルト５０の幅方向に平行に配置されている。均熱化部材５３ｃは、ニップパッド５３に並列するフレーム５３ｄと接触している。フレーム５３ｄは、定着ベルト５０の内周側に設けられ、均熱化部材５３ｃを支持する。均熱化部材５３ｃは、ニップパッド５３とフレーム５３ｄによって囲まれるとともに、固定されている。
均熱化部材５３ｃとしては、ヒートパイプ等が挙げられる。
【００３９】
以下、実施形態の定着ベルトの一例について説明する。
図３は、定着ベルト５０の断面図である。
図３の定着ベルト５０は、基層５０ｂと、発熱部である発熱層（導電層）５０ａと、クッション層５０ｄと、離型層５０ｃとをこの順で備える。
例えば、基層５０ｂは、ポリイミド樹脂（ＰＩ）により形成されている。基層５０ｂには、チタン（Ｔｉ）等の金属を分散させたポリイミド樹脂でもよい。基層５０ｂに金属を分散させることによって、基層５０ｂと、発熱層５０ａとの密着強度をさらに向上する。例えば、基層５０ｂは、ポリイミド樹脂の他、被磁性のステンレス（ＳＵＳ）により形成されてもよい。
基層５０ｂの厚さは、例えば、５０〜１００μｍとされる。
【００４０】
例えば、発熱層５０ａは、銅（Ｃｕ）、ニッケル、鉄（Ｆｅ）、ステンレス、アルミニウム（Ａｌ）及び銀（Ａｇ）等により形成されてもよい。発熱層５０ａは、合金でもよいし、２種類以上の金属を層状に重ねた層でもよい。
発熱層５０ａは、金属めっき層でもよいし、金属箔でもよい。
【００４１】
クッション層５０ｄは、上述した実施形態の重合体材料で形成されている。即ち、クッション層５０ｄは、重合体と球状物とファイバーとを含む重合体材料で形成されている。
クッション層５０ｄの重合体材料における重合体としては、柔軟性を備える重合体が好ましい。柔軟性を備える重合体としては、例えば、ゴム、発泡樹脂等が挙げられ、中でもゴムが好ましい。
クッション層５０ｄにおいて、ファイバーはクッション層５０ｄの略面方向に配向している。即ち、クッション層５０ｄにおいて、ファイバーはクッション層５０ｄの厚さ方向と直交する方向に配向している。
【００４２】
クッション層５０ｄの厚さは、例えば、１００〜４００μｍとされる。上記下限値以上であれば、定着ベルト５０の柔軟性が十分なものとなる。上記上限値以下であれば、定着ベルト５０が過剰に厚くなるのを防止できる。
【００４３】
例えば、離型層５０ｃは、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樹脂（ＰＦＡ）等のフッ素樹脂により形成されている。
離型層５０ｃの厚さは、例えば、５〜５０μｍとされる。
なお、モノクロの画像形成装置における定着ベルトの場合、離型層５０ｃを備えなくてもよい。
【００４４】
発熱層５０ａの厚さは、例えば、１０μｍ以下とされる。発熱層５０ａの厚さを１０μｍ以下とすることで、定着ベルト５０の熱容量を小さくできる。
定着ベルト５０においては、発熱層５０ａを薄層化して熱容量を小さくする。発熱層５０ａを薄層化することで、ウォーミングアップに必要な時間を短縮し、消費エネルギーを節約する。
なお、定着器がランプ加熱方式である場合、定着ベルト５０は発熱層５０ａを備えなくてもよい。
【００４５】
発熱層５０ａの両面には、ニッケル等の保護層５０ａ１，５０ａ２が設けられている。保護層５０ａ１，５０ａ２は、発熱層５０ａの酸化を抑制する。
なお、定着ベルト５０は、保護層５０ａ１ならびに保護層５０ａ２の双方もしくはいずれか一方を備えなくてもよい。
【００４６】
以下、定着ベルト５０の製造方法の一例について説明する。
基層５０ｂ上に、無電解ニッケルめっきにより保護層５０ａ２を形成する。基層５０ｂの表面は、サンドブラスト又は化学的なエッチングで粗らされてもよい。基層５０ｂの表面を粗らすことによって、基層５０ｂと、発熱層５０ａのニッケルめっきとの密着強度をさらに高められる。
次いで、保護層５０ａ２の上に、電解銅めっきにより発熱層５０ａを形成する。無電解ニッケルめっきを施すことによって、基層５０ｂと発熱層５０ａとの密着強度を高められる。
発熱層５０ａ上に、電解ニッケルにより保護層５０ａ１を形成する。
【００４７】
保護層５０ａ１上に、実施形態の重合体材料からなるクッション層５０ｄを形成する。クッション層５０ｄを形成する方法としては、以下の形成方法が挙げられる。
第一の形成方法としては、以下の方法が挙げられる。まず、重合体、球状物及びファイバーが有機溶媒中に分散された重合体組成物をドクターブレードコーティング法で保護層５０ａ１上に塗工する。重合体組成物を保護層５０ａ１上に塗工する際に、重合体組成物を任意の方向に引き延ばすことで、所望する方向にファイバーを配向できる。これにより、ファイバーを定着ベルトの周方向に配向したり、ファイバーを定着ベルトの幅方向に配向できる。次いで、重合体組成物を任意の温度で加熱して硬化させて、クッション層５０ｄを形成する。
第二の形成方法としては、以下の方法が挙げられる。まず、重合体、球状物及びファイバーを混合脱泡機で混練して、重合体混合物とする。次いで、重合体混合物を型枠に流し入れ、硬化して平板状に成形する。平板状の重合体材料を保護層５０ａ１上に貼着して、クッション層５０ｄを形成する。
第三の形成方法としては、以下の方法が挙げられる。重合性単量体、重合開始剤、球状物及びファイバーを混合して、単量体混合物とする。次いで、単量体混合物を基材に塗工する。例えば、単量体組成物を保護層５０ａ１上に塗工する際に、単量体組成物を任意の方向に引き延ばすことで、所望する方向にファイバーを配向できる。これにより、ファイバーを定着ベルトの周方向に配向したり、ファイバーを定着ベルトの幅方向に配向できる。塗工された単量体混合物を重合し、硬化してクッション層５０ｄを形成する。
クッション層５０ｄ上に、離型層５０ｃを形成する。離型層５０ｃの形成方法としては、従来公知の形成方法が挙げられる。
【００４８】
定着器３４の動作について説明する。
図２に示すように、定着器３４のウォーミングアップ時、定着器３４は、定着ベルト５０を矢印ｕ方向に回転する。
メインコイル５６に、高周波電流が印加される。メインコイル５６に高周波電流を流すことによって、メインコイル５６の周囲には高周波磁界が発生する。発生した高周波磁界の磁束によって、定着ベルト５０の発熱層５０ａには渦電流が生じる。渦電流と発熱層５０ａの電気抵抗とによって、発熱層５０ａにジュール熱が発生する。ジュール熱の発生によって、定着ベルト５０が加熱される。
メインコイル５６が発生させる磁束によって、発熱補助板６９と定着ベルト５０との間に磁束が発生する。発生した磁束によって、定着ベルト５０が加熱される。
【００４９】
定着ベルト５０が定着温度に達した後、プレスローラ５１を定着ベルト５０に当接させる。プレスローラ５１が定着ベルト５０に当接すると、プレスローラ５１は矢印ｑ方向に回転する。定着ベルト５０を矢印ｕ方向に従動的に回転させる。
画像形成装置にプリント要求があると、画像形成装置はプリント操作を開始する。画像形成装置は、プリンタ部でシートＰにトナー像Ｔを形成する。シートＰは、例えば、印刷用紙等である。
トナー像Ｔが形成されたシートＰをニップ部５４に通す。シートＰがニップ部５４を通過する際、トナー像Ｔを形成するトナーが定着ベルト５０を介して加熱される。定着ベルト５０で加熱されたトナーは、溶融する。これによりトナーがシートＰに定着する。
【００５０】
実施形態の画像形成装置によれば、定着ベルトのクッション層の熱伝導率が高いため、ウォーミングアップの時間を短縮できる。
実施形態の画像形成装置によれば、定着ベルトのクッション層の熱伝導率が高く、かつクッション層の柔軟性が損なわれない。このため、実施形態の画像形成装置は、加熱温度を著しく高めなくても、短時間でトナーを充分に加熱できる。加えて、実施形態の画像形成装置は、多層化されたトナーを充分に融着できるため、所望の色調を得られ、オフセットの発生を防止できる。
【００５１】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【実施例】
【００５２】
実施例で用いた原料について説明する。
ファイバーＡは、平均長さ５０μｍ、直径１０μｍのカーボンファイバーである。
ファイバーＢは、平均長さ１００μｍ以上、直径１０μｍのカーボンファイバーである。
球状物Ａは、平均粒子径２．９μｍ、円形度０．９６、真密度１．４９ｇ／ｃｍ３の黒鉛（商品名：ベルパール）である。
球状物Ｂは、平均粒子径５．１μｍ、円形度０．９５、真密度１．４２ｇ／ｃｍ３の黒鉛（商品名：ベルパール）である。
球状物Ｃは、平均粒子径９．１μｍ、円形度０．９３、真密度１．３５ｇ／ｃｍ３の黒鉛（商品名：ベルパール）である。
球状物Ｄは、平均粒子径８μｍ、円形度０．９４、真密度２．２ｇ／ｃｍ３の黒鉛である。
【００５３】
以下、実施例１〜１５、比較例１〜２について説明する。
表１に示す組成に従い、重合体（シリコーンゴム）と、ファイバーと、球状物と、加硫剤とを混合して重合体組成物を調製した。重合体組成物を幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、深さ２ｍｍの容器に充填した。容器に充填された重合体組成物を１８０℃で１時間加熱した（一次加硫）。次いで、一次加硫がなされた重合体組成物を２００℃で４時間加熱して（二次加硫）、平板状の重合体材料を得た。得られた重合体材料は、幅１００ｍｍ、長さ１００ｍｍ、厚さ２ｍｍであった。
得られた重合体材料について、熱伝導率及び硬さを測定した。得られた結果を表中に示す。
表２には、各成分を体積部で表した組成を示す。
【００５４】
【表１】
2018136427.tif 000003
【００５５】
【表２】
2018136427.tif 000004
【００５６】
以下、熱伝導率の測定方法について説明する。
迅速熱伝導率計（ＱＴＭ−５００型、京都電子工業株式会社製）を用い、各例の重合体材料の熱伝導率を測定した。
【００５７】
以下、重合体材料の硬さの測定方法について説明する。
ＪＩＳ  Ｋ６２５３に準拠のタイプＡデュロメータを用い、各例の重合体材料の硬さを測定した。測定された値はアスカー硬度である。
重合体材料の硬さの測定箇所を以下のＲ、Ｃ、Ｌの３か所とした。Ｃは、各例の重合体材料の平面視中央部である。Ｒは、中央部（Ｃ）よりも任意の端部寄りの位置である。Ｌは、中央部（Ｃ）を挟んで、Ｒの反対の位置である。
【００５８】
実施例１〜１５の重合体材料の表面を軟Ｘ線で観察したところ、ファイバーが略面方向に配向していた。
表１に示すように、４０質量部以上のファイバーと球状物とを含む実施例１〜１５の熱伝導率は、４０質量部のファイバーを含み球状物を含まない比較例１の熱伝導率よりも高かった。
【符号の説明】
【００５９】
熱伝導性重合体材料  １；重合体  ２；球状物  ４；ファイバー  ６；定着器  ３４；定着ベルト  ５０；基層  ５０ｂ；クッション層  ５０ｄ
【図１】
2018136427.tif 000005
【図２】
2018136427.tif 000006
【図３】
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