(57)【要約】【課題】本発明は、断熱特性と硬度を任意に調整することが可能な断熱樹脂材料及びそれを用いた定着部材並びに定着装置、画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】断熱材料として断熱性能を有する固体材料と必要に応じて独立気泡体をシリコーン樹脂で固定した断熱樹脂材料としたものであり、高い硬度が必要な場合には固体の断熱材料を多くすることにより硬度を高めることができ、シリコーン樹脂に体積比率で３０〜６６％含有させることにより、アスカーＣ硬度でシリコーン樹脂より高硬度の５０〜９５を実現することが可能となる。更に、それを用いた加圧ローラ及び断熱ローラ等の定着部材、並びに、その定着部材を備えた定着装置、電子写真方式による画像形成装置としたものである。【選択図】図１
2005314463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱性能を有する固体材料をシリコーン樹脂に含有させたことを特徴とする断熱樹脂材料。
【請求項２】
断熱性能を有する固体材料をシリコーン樹脂で固定成形したことを特徴とする断熱樹脂材料。
【請求項３】
断熱性能を有する固体材料と独立気泡体をシリコーン樹脂に含有させたことを特徴とする断熱樹脂材料。
【請求項４】
断熱性能を有する固体材料と独立気泡体をシリコーン樹脂で固定成形したことを特徴とする断熱樹脂材料。
【請求項５】
前記固体材料として、ガラスあるいは金属やセラミック等の中空体を用いたことを特徴とする請求項１〜４いずれか１項に記載の断熱樹脂材料。
【請求項６】
前記固体材料として、ガラスあるいは金属やセラミックス等の発泡体を用いたことを特徴とする請求項１〜５いずれか１項に記載の断熱樹脂材料。
【請求項７】
前記固体材料の含有量によって、断熱特性と硬度を任意に調整したことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項に記載の断熱樹脂材料。
【請求項８】
前記固体材料を前記シリコーン樹脂に体積比率で３０〜７０％含有させたことを特徴とする請求項１〜７いずれか１項に記載の断熱樹脂材料。
【請求項９】
請求項１〜８いずれか１項に記載の断熱樹脂材料を備えたことを特徴とする定着部材。
【請求項１０】
少なくとも定着部材の表面に、請求項１〜８いずれか１項に記載の断熱樹脂材料を備え、形状がローラ状をなすことを特徴とする定着部材。
【請求項１１】
前記断熱樹脂材料の硬度が、シリコーン樹脂単体の硬度より高いことを特徴とする請求項１０記載の定着部材。
【請求項１２】
前記断熱樹脂材料のアスカーＣ硬度が５０〜９５であることを特徴とする請求項１０，１１いずれか１項に記載の定着部材。
【請求項１３】
記録媒体上に転写されたトナーを定着する定着装置であって、請求項９〜１２いずれか１項に記載の定着部材を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項１４】
前記定着装置の加熱がＩＨコイルによることを特徴とする請求項１３記載の定着装置。
【請求項１５】
前記定着装置の加熱がハロゲンヒーターによることを特徴とする請求項１３記載の定着装置。
【請求項１６】
請求項１３〜１５いずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は耐熱性を必要とする樹脂材料において、断熱性能に関して優れた特性を有するとともに、樹脂の硬度をシリコーン樹脂本来の硬度に比べ、低いものより高いものまで目的に応じ調整した断熱樹脂材料に関し、特に、記録材上に転写されたトナーを加熱及び加圧を行い定着する加圧ローラや断熱ローラ等の定着部材、更には、その定着部材を備えた定着装置、そして、電子写真方式による画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、耐熱性断熱樹脂材料は断熱性を向上させるため、樹脂に断熱性能の高い気体を気泡として内包する構成となっていた。この時、内包された気体は独立した気泡や連続した形態となっているが、加熱や加圧などによりそれらの形状が変化し、断熱材としての体積が一時的に変化するばかりでなく、永久歪みによる永久変形の発生を防止する、或いは、ローラ形状変化を防止するために複数層構造を有するものが用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、樹脂に内包された独立した気泡や連続した空隙は、層を構成する樹脂に比べ圧縮時の変形が大きく、硬度が樹脂のみの場合に比べ低下してしまうために、樹脂層の硬度が必要な場合には内包された独立した気泡や連続した空隙を少なくするか層の厚みを薄くする、或いは、多層構成にして硬度の高い層を有する複数の層から構成する方法が用いられている。
【０００４】
一方、樹脂層の硬度を高くする手段としては、樹脂に母材となる樹脂と比較して硬度が高い樹脂や固体のフィラーを含有させる方法が用いられて来たが、これらのフィラーは熱の伝導率が高く硬度を上げるために添加する量に限界があった。
【０００５】
また、電子写真方式によるレーザープリンターや複写機などの画像形成装置においては、感光体等を用いてあるいは直接記録媒体上にトナー等の印材を転写付着させ、これを加熱及び加圧し定着することが一般的に行われている。
【０００６】
この画像形成装置に用いられる定着装置としては、発熱源としてＩＨコイルにより発生させた高周波数の電磁波を誘導発熱する発熱体に照射し、発生する渦電流により発熱した熱を用い、この熱によりトナー等の印材を転写付着させ、これを加熱及び加圧する部分に近い発熱ローラ外部に、ＩＨコイルと発熱体とを配置し発熱ローラを加熱する、発熱した発熱ローラを加圧ローラで記録媒体と記録媒体上のトナー等の印材を加温・加圧する構成となっている。
【０００７】
また、他の定着装置の例として、熱源として内部にハロゲンヒーターを備えた発熱ローラを用いるものもある。この時、発熱ローラで発生した熱はトナー等の印材と転写される紙の温度を上昇させるだけでなく、接触する加圧ローラの温度上昇にも使われていた。
【特許文献１】特開平６−２７８５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、耐熱性断熱樹脂材料は断熱性を向上させるため、樹脂に断熱性能の高い気体を独立した気泡や連続した形態で内包する構造となっているが、加熱や加圧などによりそれらの形状が変化し、断熱材としての体積が一時的に変化するばかりでなく、永久歪みによる永久変形が発生すると言う課題があった。また、ローラ形状変化を防止するため
に複数層構造にする事で、構成材料間の界面での接合が必要となるばかりでなく、剥離の原因となると言う課題もあった。
【０００９】
さらに、樹脂に内包された独立した気泡や連続した空隙は、層を構成する樹脂に比べ圧縮時の変形が大きく、硬度が樹脂のみの場合に比べ低下してしまうと言う課題もあった。また、樹脂層の硬度が必要な場合には内包された独立した気泡や連続した空隙を少なくするか層の厚みを薄くする、或いは、多層構成にして硬度の高い層を有する複数の層を構成しなければならないと言う課題もあった。
【００１０】
一方、樹脂層の硬度を高くする手段としては、樹脂に母材となる樹脂と比較して硬度が高い樹脂や固体のフィラーを含有させる方法が用いられて来たが、これらのフィラーは熱の伝導率が高く硬度を上げるために添加する量に限界があり、所望の硬さに調節する事が困難であると言う課題もあった。
【００１１】
また、電子写真方式によるレーザープリンターや複写機などの画像形成装置においては、感光体等を用いてあるいは直接記録媒体上にトナー等の印材を転写付着させ、記録材上に転写されたトナーを加熱及び加圧を行い定着する画像形成装置において、定着器の部分で発熱装置により発生した熱が、接触する加圧ローラを通じて拡散されるため、装置内部の温度が上昇し放熱が必要になるばかりでなく、損失した熱量を補給するために余分な加熱をする必要があり、装置としての消費電力の増大をもたらすと言う課題もあった。このため、立ち上がり時間を短縮するために過剰な予備加熱が必要になると言う課題もあった。
【００１２】
そこで、本発明は、断熱特性と硬度を任意に調整することが可能な断熱樹脂材料及びそれを用いた定着部材並びに定着装置、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】
【００１３】
本発明は、上記課題を解決するために、断熱材料として断熱性能を有する固体材料と必要に応じて独立気泡体をシリコーン樹脂で固定した断熱樹脂材料としたものであり、更に、それを用いた加圧ローラ及び断熱ローラ等の定着部材、並びに、その定着部材を備えた定着装置、電子写真方式による画像形成装置としたものである。
【００１４】
本発明によれば、高い断熱性能を得られるばかりでなく、高い硬度が必要な場合には固体の断熱材料を多くすることにより硬度を高めることができ、シリコーン樹脂に体積比率で３０〜６６％含有させることにより、アスカーＣ硬度でシリコーン樹脂より高硬度の５０〜９５を実現することが可能となる。更に、シリコーン樹脂に対して固体の断熱材料を体積比で６６％以上の割合にしたとき、断熱材料とシリコーン樹脂に気体が含まれ断熱特性の向上を得ることが可能となる。この時、体積比が７０％を大きく超過するとシリコーンゴムのゴムとしての特性が著しく低下するが、断熱特性は大幅に向上する。また、固体の断熱材料と独立気泡体を任意の割合でシリコーンゴム中に含有させる事により、低硬度の材料とする事も可能となる。上記特性を有する断熱材料を用いることにより、画像形成装置に用いる定着部材並びに定着装置の設計の自由度を著しく改善することが可能となる。
【００１５】
また、画像形成装置に用いる定着部材並びに定着装置に上記断熱樹脂材料を用いることにより、定着のために加えられた熱を、定着部材である加圧ローラ及び断熱ローラに奪われることを少なくすることができ、定着装置のランニングエネルギーの消費を低く押さえると共に、立ち上り時の所定の定着温度への到達時間を大幅に短縮することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の断熱性能を有する固体材料と、必要に応じて独立気泡体をシリコーン樹脂で固定した事を特徴とする断熱樹脂材料は、高い断熱性能を得られるばかりでなく、高い硬度が必要な場合には固体の断熱材料を多くすることにより硬度を高めることができる。また、この断熱樹脂材料を用いた定着部材は、高い断熱性能、或いは、硬度を備えるので、定着のために加えられた熱を奪うことなく、圧接力の調整も容易となる。また、定着装置の立ち上り時の所定の定着温度への到達時間を大幅に短縮することが可能となる。このため、予熱を行わない事が可能となる。また、画像形成装置ではランニングエネルギーの消費を低く押さえ、大幅な省エネルギーを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について図を用いて説明する。なお、以下に述べる実施の形態及び実施例は本発明の一例であって、本発明を限定するものではない。
【００１８】
図１は、本発明の実施の形態における断熱性能を有する固体材料をシリコーン樹脂で固定した断熱樹脂材料の概略構成図である。
【００１９】
先ず、図１を用い断熱性能を有する固体材料をシリコーン樹脂に含有、あるいは固定させ、断熱特性と硬度を任意に調整した断熱材料について説明する。なお、図１において、１はシリコーン樹脂、２は固体材料であり、１００は断熱樹脂材料を示す。
【００２０】
図１に示すように、シリコーン樹脂１中に、断熱特性が高く低い熱容量である固体材料２を含有、あるいは固定することにより、シリコーン樹脂１の単位体積当たり体積を低減することができる。
【００２１】
この時、固体材料２としては、シリコーン樹脂１に比べ伝熱特性の低く耐熱性のある断熱材料が挙げられ、例えば、炭素材料等としてカーボン樹脂やカーボングラファイト、多孔質炭素材料や、植物性材料等としてコルクや木材チップ、や前記材料を炭化処理したもの、さらに、ソーダ石灰珪酸や珪酸であるシリコーンガラスや鉛ガラス、及び燐酸系ガラス等のガラス、あるいは金属およびセラミックスの中空体や発泡体、さらには、耐熱性樹脂材料としてフッ素樹脂や低分子シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等や前記樹脂材料の発泡体や中空体を用いても良い。特に、これらの中でも、固体材料２として、その硬度が高いことや粒子サイズの均一性の点で珪酸ガラスが望ましい。
【００２２】
より具体的には、固体材料２として、中空シリコンビーズが好ましく、この中空シリコンビーズとしては、粒子サイズ１０〜１５０μｍ、カサ密度で０．０７〜０．８ｇ／ｃｍ3の中空度のものが使用できるが、耐圧強度と中空度の観点から粒子サイズ３０〜７０μｍ、カサ密度で０．１〜０．６ｇ／ｃｍ3の中空度のものが望ましい。
【００２３】
また、これらの固体で断熱特性の高い材料（固体材料２）を含有、あるいは固定することにより、シリコーン樹脂１の体積が減少するので、シリコーン樹脂１の弾性変形量が規制されるとともに、固体材料２の弾性変形率は小さい物から大きな物まで目的に応じて用いることで、硬度をあげる等の調整が可能となる。
【００２４】
特に、高い硬度が必要である場合、シリコーン樹脂１の体積比率を低くし、弾性変形率の小さな材料を選択することにより任意に調整することが可能である。
【００２５】
また、この時、通常のシリコーン樹脂１に対し、ニーダーやローラ式等の混練機を用いて固体材料２を含有させる方法、もしくは固体材料２とシリコーン樹脂１を溶解・膨潤させ得る有機溶剤として、トルエンやＴＨＦやオクタン、イソオクタン等の石油系溶剤を用
い、事前に表面処理する手法を用いることにより、シリコーン樹脂１との体積比率を３０〜７０％に任意に実現することが可能となる。
【００２６】
また、固体粒子サイズがほぼ均一な場合、固体材料２が最密充填されたとしても体積比率で６６％を超えると、剰余体積部分をシリコーン樹脂１で充填することが理論上不可能で気相が存在する。この気相の含有により、断熱樹脂材料としての機械強度は劣化するが、断熱特性を向上させることが可能である。よって、固体材料２とシリコーン樹脂１の体積比率７０％以下が弾性を有する断熱樹脂材料１００として望ましい。
【００２７】
ここで、図２は、本発明の実施の形態における断熱性能を有する固体材料と独立気泡体をシリコーン樹脂で固定した断熱樹脂材料の概略構成図である。
【００２８】
次に、図２を用い断熱性能を有する固体材料と独立気泡体をシリコーン樹脂に含有、あるいは固定させ、断熱特性と硬度を任意に調整した断熱材料について説明する。なお、図２において、３は独立気泡体である。
【００２９】
図２に示すように、シリコーン樹脂１中に、断熱特性が高く低い熱容量である固体材料２と、断熱特性が高く低い熱容量である独立気泡体３を含有あるいは固定することにより、シリコーン樹脂１の単位体積当たり体積を低減することができる。これにより、断熱材料としての断熱特性と、低い熱容量特性を著しく向上させることが可能となる。
【００３０】
この時、固体材料２としては、上述と同様に、シリコーン樹脂１に比べ伝熱特性の低く耐熱性のある断熱材料が挙げられ、炭素材料等としてカーボン樹脂やカーボングラファイト、多孔質炭素材料や、植物性材料等としてコルクや木材チップ、や前記材料を炭化処理したもの、さらに、ガラス、あるいは金属およびセラミックスの中空体や発泡体、空気や窒素などの気体や、中が真空あるいは気体を封入した微細なカプセルや断熱特性を有する多孔質体、さらには、耐熱性樹脂材料としてフッ素樹脂や低分子シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等や前記樹脂材料の発泡体や中空体を用いても良い。
【００３１】
また、独立気泡体３はシリコーン樹脂１の加熱焼成硬化前に、気泡体を樹脂内部に取り込んでおくか、加熱焼成中に気化発泡する発泡剤を添加しておく、あるいは、シリコーン樹脂１の中に分散・膨潤・浸透し、加熱焼成温度以下の沸点を有する溶媒を添加しておくことにより、混合された樹脂原料を加熱すると、これら溶媒が気化する過程で独立した気泡として発生し、図２に示す様にシリコーン樹脂１中に独立気泡体３を作る事が可能となる。
【００３２】
また、これらの固体で断熱特性の高い材料（固体材料２）を含有、あるいは固定することにより、シリコーン樹脂１の体積が減少するので、シリコーン樹脂１の弾性変形量が規制され材料の弾性変形率を小さくし、硬度を高くすることができ、一方、独立気泡体３を含有、あるいは固定することにより、これらは弾性変形をしやすいので断熱材料としての弾性変形率を大きくし、硬度を低下させることができる。
【００３３】
従って、固体材料２と独立気体材料３の比率を任意に設定することにより、シリコーン樹脂１に比べ硬度が小さい物から大きな物まで目的に応じて硬度を自由に設定した断熱樹脂材料を提供することができる。
【００３４】
また、この時、通常のシリコーン樹脂１に対し、ニーダーやローラ式等の混練機を用いて固体材料２を含有させる場合、通常のシリコーン樹脂１には体積比率で含有量を３０％以上にすることは困難であるが、固体材料２とシリコーン樹脂１を溶解・膨潤させ得る有機溶剤として、トルエンやＴＨＦやオクタン、イソオクタン等の石油系溶剤を用い、事前
に表面処理することにより高い体積比率の混合を実現することができる。前記手法を用いることにより、シリコーン樹脂１との体積比率を３０〜７０％に任意に実現することが可能となる。
【００３５】
また、粒子サイズがほぼ均一な場合、固体材料２が最密充填されたとしても体積比率で６６％を超えると、剰余体積部分をシリコーン樹脂１で充填することが理論上不可能で気相が存在する。この気相は連続した形状を有しており、含有により圧力による永久変形発生させやすくするばかりでなく、断熱樹脂材料としての機械強度は劣化するので、シリコーン樹脂層に高柔軟性を付与するために、シリコーン樹脂１にシリコンモノマーやシリコンオイルなどの混合物を含有させ、柔軟性を高めることもできるが、断熱特性を向上させることが可能であり、固体材料２とシリコーン樹脂１の体積比率は７０％以下であることが弾性を有する断熱樹脂材料１００として望ましい。
【００３６】
次に、これら断熱樹脂材料を用いた定着部材並びに定着装置、画像形成装置について説明する。
【００３７】
先ず、定着部材、定着装置について説明する。図３は、本発明の実施の形態における断熱樹脂材料を用いた定着部材を適用した定着装置を示す概略断面図である。図３において、４は軸心、５は発熱ローラ、６はＩＨコイル、７はＩＨ磁気コア、８は分離爪、９は軸心、１０は柔軟層、１１は記録媒体１１はトナーを示す。更に、２００は定着部材、３００は定着装置である。
【００３８】
図３に示すように、定着装置３００は、発熱源としてＩＨコイル６により発生させた高周波数の電磁波をＩＨ磁気コア７により効率的に磁気回路を制御して、誘導発熱する発熱体で構成される帯状の発熱ローラ５に照射し、発熱ローラ５で発生する渦電流により発熱した熱を用いており、この熱により印材としてのトナー１２を記録媒体１１上に転写付着させる。
【００３９】
また、帯状の発熱ローラ５の内部に配置され、軸心４に断熱樹脂材料１００を備えたローラ状の定着部材２００は、帯状の発熱ローラ５を介して、これに対向し、軸心９に柔軟層１０を備えた加圧ローラとで、トナー１２を記録媒体１１上に付着させるものである。
【００４０】
即ち、定着部材２００の外部に、ＩＨコイル６と発熱体である帯状の発熱ローラ５とを配置し、ＩＨコイル６によって、発熱ローラ５は加熱され、発熱した発熱ローラ５を挟んで定着部材２００とこれに対向する加圧ローラとで、記録媒体１１と記録媒体１１上のトナー１２を加温・加圧する構成となっている。
【００４１】
この時、発熱ローラ５以外の定着部材２００や加圧ローラは軸心４、軸心９に断熱樹脂材料１００、柔軟層１０を被せて一体化した構成となっている。
【００４２】
これらのローラは、記録媒体１１と上部のトナー１２に熱を与えるだけでなく、加圧する必要がある。軸心４、軸心９に用いられる機械的剛性を有する金属材料としては、鉄や鉄の合金、ステンレスやアルミニュームや合金材料があげられ、他に、高剛性樹脂材料として、ＰＥＥＫ材やフェノール樹脂、あるいは、補強材としてガラス繊維や炭素繊維を用いた複合材が用いられる。これらの材料は、熱容量を低くするために中空のパイプ形状を取ることも可能である。
【００４３】
これらの高剛性軸心材料は熱容量が大きく、発生させた熱を伝えやすいので、本発明の硬度調整された断熱樹脂材料１００で軸芯４の断熱性を向上させることにより、エネルギーロスを大幅に改善することができる。
【００４４】
ここで、図４は、本発明の実施の形態における断熱樹脂材料を用いた定着部材を適用した定着装置の他の例を示す概略断面図である。図４において、１３は離形層、１４はハロゲンヒーターを示す。
【００４５】
図４に示すように、定着装置３００は、熱源としてハロゲンヒーター１４を用いている。この時、図３で示したＩＨコイル６による加熱の場合と同様に、記録媒体１１上のトナー１２を加温・加圧する必要から、軸心９に柔軟層１０を備え、内部に定着部材２００を備えた帯状の加圧ローラによって、発熱ローラ５に加圧力を与える。発熱ローラ５は必要な到達温度に達するまでの時間を短くするために、熱容量が小さい事が望ましい。一方、加圧ローラとの間で記録媒体１１上のトナー１２を加温・加圧するために、ニップを形成する必要があり、機械的な剛性も必要である。発熱ローラ５を支持するローラを配置する必要があるが、熱容量が小さいことが望ましい。そこで、加圧ローラの内部に発熱ローラ５に対向する位置に断熱樹脂材料１００を備えたローラ状の定着部材２００を配置している。また、トナー１２との組み合わせにおいて、画質の観点からローラの硬度はモノクロの場合は、高い硬度が必要であるが、カラーの場合、モノクロに比べ硬度を低く抑える必要がある。従って、本発明の断熱樹脂材料１００を使用することにより、ローラの硬度を任意に設定すると共に、高い断熱特性の両方を同時に実現することが可能となる。
【００４６】
また、高い断熱特性を有する定着装置３００を実現することができるので、印刷待機時に余熱することなく、印刷開始と同時に加熱を始めることが可能で、樹脂材料の長寿命化したメンテナンス性の高い制御方式となる。
【００４７】
なお、図３で示した定着部材２００の場合、断熱樹脂材料１００を備えたローラはいわゆる定着ローラを構成し、図４で示した定着部材２００の場合では、断熱樹脂材料１００を備えたローラはいわゆる加圧ローラを構成するものである。このように、本発明の断熱樹脂材料１００を備えたローラは、定着部材２００としての定着ローラ、加圧ローラ（或いはその機能を備える部材の一部）の何れに用いてもよく、断熱性能が必要とされる場合の断熱ローラとして用いてもよい。
【００４８】
次に、画像形成装置について説明する。図５は、本発明の実施の形態における断熱樹脂材料を用いた定着部材を備えた定着装置を適用した画像形成装置を示す概略断面図である。
【００４９】
図５に示すように、感光ドラム４１（電子写真感光体）は、図中矢印で示す方向に所定の周速度で回転駆動されながら、その表面が帯電器４２によりマイナスの所定の暗電位に一様に帯電される。
【００５０】
４３はレーザビームスキャナであり、図示しない画像読取装置やコンピュータ等のホスオト装置から入力される画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザビームを出力する。一様に帯電された感光ドラム４１の表面が、このレーザビームで走査露光されて、露光部分は電位絶対値が小さくなって明電位となり、感光ドラム４１面に静電潜像が形成される。
【００５１】
次に、その静電潜像は現像器４４によりマイナスに帯電した粉体トナーで反転現像されて顕像化される。ここで、現像器４４は回転駆動される現像ローラ４４ａを有し、そのローラ外周面にマイナスの電荷をもったトナーの薄層が形成されて感光ドラム４１面と対向しており、その現像ローラ４４ａにはその絶対値が感光ドラム４１の暗電位より小さく、明電位より大きな現像バイアス電圧が印加されている。よって、現像ローラ４４ａ上のトナーが感光ドラム４１の明電位の部分にのみ転移して潜像が顕像化されると言うものであ
る。
【００５２】
一方、給紙部４６から記録媒体１１が一枚ずつ給紙され、ローラ４７，４８からなるローラ対を経て、感光ドラム４１とこれに当接した転写ローラ４９とのニップ部へ送られる。この時、感光ドラム４１の回転と同期した適切なタイミングで送られる。そして、転写バイアスの印加された転写ローラ４９の作用により、感光ドラム４１上のトナー像は記録媒体１１に順次転写される。
【００５３】
次に、この転写部を通過して記録媒体１１は、感光ドラム４１から分離され、定着装置３００へ導入され、転写トナー像の定着が行われる。この定着装置３００は上述の通りである。
【００５４】
そして、定着装置３００により、トナーが定着されて像が固定された記録媒体１１は排紙トレイ５０へ送られ、プリント出力される。なお、記録媒体１１の分離後の感光ドラム４１面はクリーニング装置４５で転写残りトナー等の感光ドラム４１面残留物の除去を受けて清浄にされ、繰り返し次の像形成が行われる。
【００５５】
そして、本実施の形態の画像形成装置４００は定着装置３００を備えることにより、ランニングエネルギーの消費を低く押さえ、大幅な省エネルギーを実現できると共に、立ち上り時の所定の定着温度への到達時間を大幅に短縮することが可能となる。
【００５６】
以上のように本実施の形態によれば、断熱性能を有する固体材料と、必要に応じて独立気泡体をシリコーン樹脂で固定した断熱樹脂材料は、高い断熱性能を得られるばかりでなく、高い硬度が必要な場合には固体の断熱材料を多くすることにより硬度を高めることができる。
【００５７】
具体的には、シリコーン樹脂に体積比率で３０〜６６％含有させることにより、アスカーＣ硬度でシリコーン樹脂より高硬度の５０〜９５を実現することが出来る。これは、シリコーン樹脂より高硬度の断熱材料がシリコーン樹脂の変形を抑止する効果を付与するためで、更に、シリコーン樹脂に対して固体材料を体積比で６６％以上の割合にしたとき、固体材料とシリコーン樹脂に気体が含まれ断熱特性の向上を得ることが可能となる。この時、体積比が７０％を大きく超過するとシリコーンゴムのゴムとしての特性が著しく低下するので７０％以下であることが望ましいが、気体を多く含有することにより断熱特性は大幅に向上する。
【００５８】
また、固体の断熱材料と独立気泡体を任意の割合でシリコーンゴム中に含有させる事により、固体断熱材料により低下したシリコーン樹脂の硬度ＵＰを、独立気泡体による弾性の付与により低硬度の材料特性を得ることができる。この時、気泡体は独立であることが必ずしも必要ではなく、硬度を顕著に低下させる場合には連続気泡体の方が有効である。
【００５９】
また、本発明の断熱材料を用いた定着部材としての加圧ローラや断熱ローラは、記録媒体上に転写されたトナーを加熱及び加圧を行い定着する画像形成装置において、定着のために加えられた熱を、これらのローラに奪われることを少なくすることができ、装置のランニングエネルギーの消費を低く押さえ、大幅な省エネルギーを実現できると共に、立ち上り時の所定の定着温度への到達時間を大幅に短縮することが可能となる。このため、従来の画像形成装置においては、画像定着時以外にも立ち上り時の待機時間を軽減するために必要であった、定着部の予熱を行わない事が可能となる。
【００６０】
また、本発明の断熱樹脂材料を用いることにより、加圧ローラや断熱ローラを所望の硬度にすることができるので、記録材上に転写されたトナーを加熱及び加圧を行い定着する
画像形成装置において、加圧力やローラを圧接することにより形成するニップの幅や圧力を、所望の数値に任意に設計することが可能となる。
【実施例１】
【００６１】
なお、以下に述べる実施例は本発明の一例であって、本発明を限定するものではない。
【００６２】
先ず、固体材料として、粒子サイズ３０〜６０μｍ、カサ密度で０．３８〜０．６ｇ／ｃｍ3の中空度の中空シリコンビーズを用いた。
【００６３】
そして、シリコーン樹脂に対して、この中空シリコンビーズを体積比率６０％含有させ、中空シリコンビーズをシリコーン樹脂で固定して実施例１の断熱樹脂材料を得た。
【００６４】
同様にして、シリコーン樹脂に対して、この中空シリコンビーズを体積比率７０％含有させ、中空シリコンビーズをシリコーン樹脂で固定して実施例２の断熱樹脂材料を得た。
【００６５】
そして、これらの得られた断熱樹脂材料の熱伝導率を測定した。比較のために、シリコーン樹脂単体の熱伝導率もあわせて測定した。
【００６６】
シリコーン樹脂単体の場合、その熱伝導率は０．３Ｗ／ｍ・ｋで有った。これに対して、実施例１の断熱樹脂材料は、０．２Ｗ／ｍ・ｋであり、断熱性能が大幅に改善された。更に、実施例２の断熱樹脂材料でも、０．１５Ｗ／ｍ・ｋ以下を達成することができた。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明は、断熱性能が必要とされる断熱樹脂材料及びそれを用いた定着部材並びに定着装置、画像形成装置の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の実施の形態における断熱性能を有する固体材料をシリコーン樹脂で固定した断熱樹脂材料の概略構成図
【図２】本発明の実施の形態における断熱性能を有する固体材料と独立気泡体をシリコーン樹脂で固定した断熱樹脂材料の概略構成図
【図３】本発明の実施の形態における断熱樹脂材料を用いた定着部材を適用した定着装置を示す概略断面図
【図４】本発明の実施の形態における断熱樹脂材料を用いた定着部材を適用した定着装置の他の例を示す概略断面図
【図５】本発明の実施の形態における断熱樹脂材料を用いた定着部材を備えた定着装置を適用した画像形成装置を示す概略断面図
【符号の説明】
【００６９】
１    シリコーン樹脂
２    固体材料
３    独立気泡体
４    軸心
５    発熱ローラ
６    ＩＨコイル
７    ＩＨ磁気コア
８    分離爪
９    軸心
１０    柔軟層
１１    記録媒体
１２    トナー
１３    離形層
１４    ハロゲンヒーター
１００    断熱樹脂材料
２００    定着部材
３００    定着装置
４００    画像形成装置
【図１】
2005314463.tif 000003
【図２】
2005314463.tif 000004
【図３】
2005314463.tif 000005
【図４】
2005314463.tif 000006
【図５】
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