(57)【要約】【課題】抵抗発熱組成物、並びにそれを利用した発熱複合体及びその製造方法、加熱装置及び定着装置を提供する。【解決手段】  シリコンエマルジョン粒子と、炭素ナノチューブと、水性媒質と、を含むことを特徴とする抵抗発熱組成物。【選択図】図１
2013175463.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンエマルジョン粒子と、
炭素ナノチューブと、
水性媒質と、
を含むことを特徴とする抵抗発熱組成物。
【請求項２】
前記シリコンエマルジョン粒子は、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、及び両性界面活性剤のうち少なくとも１つのシリコン乳化用界面活性剤で表面処理されたものである請求項１に記載の抵抗発熱組成物。
【請求項３】
前記シリコンエマルジョン粒子は、アルキルサルフェート、アクリレート及びＣ１０−Ｃ３０のアルキルアクリレートクロスポリマー（crosspolymer）、（Ｃ６−Ｃ２０アルキル）ベンゼンスルホン酸及びその塩、モノアルキルポリオキシエチレンエーテルのサルフェートエステル、脂肪酸のスルホン化グリセリルエステル、スルホン化された一価アルコールエステルの塩、アミノスルホン酸のアミド、脂肪酸ニトリルのスルホン化生成物、ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合生成物、アルカリ金属アルキルサルフェート及びエステルサルフェート、アルキルホスフェート、サルコシネート及びスルホン化オレフィンのうち少なくとも一つを含む陰イオン性界面活性剤で表面処理されたものである請求項２に記載の抵抗発熱組成物。
【請求項４】
前記シリコンエマルジョン粒子の平均粒径が、０．０１μｍないし１０μｍである請求項１〜３のいずれか一項に記載の抵抗発熱組成物。
【請求項５】
前記炭素ナノチューブは、前記シリコンエマルジョン粒子と互いに異なる電荷を有するように、表面処理されたものである請求項１〜４のいずれか一項に記載の抵抗発熱組成物。
【請求項６】
前記炭素ナノチューブは、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤及び両性界面活性剤のうち少なくとも１つの炭素ナノチューブ分散用界面活性剤で表面処理されたものである請求項１〜５のいずれか一項に記載の抵抗発熱組成物。
【請求項７】
前記炭素ナノチューブは、炭素ナノチューブ分散用界面活性剤で一次表面処理され、前記炭素ナノチューブ分散用界面活性剤と反対電荷を帯びる高分子電解質（polyelectrolyte）で二次表面処理されたものである請求項１〜６のいずれか一項に記載の抵抗発熱組成物。
【請求項８】
前記炭素ナノチューブは、炭素ナノチューブ分散用の陰イオン性界面活性剤で一次表面処理され、陽イオン性高分子電解質で二次表面処理されたものである請求項７に記載の抵抗発熱組成物。
【請求項９】
前記炭素ナノチューブ分散用の陰イオン性界面活性剤は、ソジウムドデシルサルフェート、アルキルベンゼンスルホネート、アルファオレフィンスルホネート、パラフィンスルホネート、アルキルエステルスルホネート、アルキルサルフェート、アルキルアルコキシサルフェート、アルキルスルホネート、アルキルアルコキシカルボキシレート、アルキルアルコキシ化サルフェート、モノアルキル（エーテル）ホスフェート、ジアルキル（エーテル）ホスフェート、サルコジネート、スルホスクシネート、イセチオネート、タウレート、アンモニウムラウリルサルフェート、アンモニウムラウレートサルフェート、トリエチルアミンラウリルサルフェート、トリエチルアミンラウレートサルフェート、トリエタノールアミンラウリルサルフェート、トリエタノールアミンラウレートサルフェート、モノエタノールアミンラウリルサルフェート、モノエタノールアミンラウレートサルフェート、ジエタノールアミンラウリルサルフェート、ジエタノールアミンラウレートサルフェート、ラウリン酸モノグリセリドソジウムサルフェート、ソジウムラウリルサルフェート、ソジウムラウレートサルフェート、ポタシウムラウリルサルフェート、ポタシウムラウレートサルフェート、ソジウムラウリルホスフェート、ソジウムトリデシルホスフェート、ソジウムベヘニルホスフェート、ソジウムラウレート−２ホスフェート、ソジウムセテト−３ホスフェート、ソジウムトリデセト−４ホスフェート、ソジウムジラウリルホスフェート、ソジウムジトリデシルホスフェート、ソジウムジトリデセト−６ホスフェート、ソジウムラウロイルサルコジネート、ラウロイルサルコジン、ココイルサルコジン、アンモニウムコシルサルフェート、ソジウムコシルサルフェート、ソジウムトリデセトサルフェート、ソジウムトリデシルサルフェート、アンモニウムトリデセトサルフェート、アンモニウムトリデシルサルフェート、ソジウムココイルイセチオネート、ジソジウムラウレートスルホスクシネート、ソジウムメチルオレオイルタウレート、ソジウムラウレートカルボキシレート、ソジウムトリデセトカルボキシレート、ソジウムラウリルサルフェート、ポタシウムコシルサルフェート、ポタシウムラウリルサルフェート、モノエタノールアミンコシルサルフェート、ソジウムトリデシルベンゼンスルホネート、ソジウムドデシルベンゼンスルホネート、及びソジウムドデシルサルフェートのうち少なくとも一つを含む請求項８に記載の抵抗発熱組成物。
【請求項１０】
前記陽イオン性高分子電解質は、ポリアリルアミンヒドロクロライド（ＰＡＨ：polyallylamine hydrochloride）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ：polyethylenimine）、ポリジアリルジメチルアムモニウムクロライド（polydiallyldimethylammonium chloride）、ポリメタクリロキシエチルトリアルキルアムモニウムハライド（polymethacryloxyethyltrialkylammonium halide）、ポリアリルアミンクロライド（polyarylamine chloride）、ポリアクリルアミド（polyacrylamide）、アミノエチル化ポリアクリルアミド（aminoethylated polyacrylamidｅ）、ポリビニルアミン（polyvinylamine）、ホフマン分解ポリアクリルアミド（Hofman-degradated polyacrylamide）、ポリエチレンアミン（polyethyleneamine）、陽イオン化片栗粉（cationized starch）、キトサン（chitosan）及びそれらの組み合わせのうち少なくとも一つを含む請求項８に記載の抵抗発熱組成物。
【請求項１１】
前記シリコンエマルジョン粒子及び前記炭素ナノチューブが、重量比で１００：０．１ないし１００：１００（シリコンエマルジョン粒子：炭素ナノチューブ）の範囲で含まれる請求項１〜１０のいずれか一項に記載の抵抗発熱組成物。
【請求項１２】
前記水性媒質は、水、または水と、常温で水と混和性である有機溶媒との混合物である請求項１〜１１のいずれか一項に記載の抵抗発熱組成物。
【請求項１３】
前記水性媒質の含量は、前記シリコンエマルジョン粒子１００重量部に対して、５ないし５０，０００重量部の範囲である請求項１〜１２のいずれか一項に記載の抵抗発熱組成物。
【請求項１４】
請求項１ないし１３のうちいずれか１項に記載の抵抗発熱組成物の硬化物を含む発熱複合体。
【請求項１５】
前記発熱複合体は、面状発熱体である請求項１４に記載の発熱複合体。
【請求項１６】
請求項１ないし１３のうちいずれか１項に記載の抵抗発熱組成物を準備する段階と、
基板上に前記抵抗発熱組成物を塗布する段階と、
前記基板を熱処理する段階と、
を含む発熱複合体の製造方法。
【請求項１７】
前記抵抗発熱組成物の準備段階は、シリコンエマルジョン及び炭素ナノチューブ水分散溶液を混合する段階を含む請求項１６に記載の発熱複合体の製造方法。
【請求項１８】
前記塗布段階は、スプレー方式で行われる請求項１６または１７に記載の発熱複合体の製造方法。
【請求項１９】
前記塗布段階で、前記抵抗発熱組成物の噴射速度が、０．１ｍＬ／ｍｉｎないし５００ｍＬ／ｍｉｎである請求項１８に記載の発熱複合体の製造方法。
【請求項２０】
前記塗布段階で、前記抵抗発熱組成物と前記基板との間の噴射距離が０．０１ｍないし１ｍである請求項１６〜１９のいずれか一項に記載の発熱複合体の製造方法。
【請求項２１】
前記熱処理段階は、ホットプレートを利用して遂行される請求項１６〜２０のいずれか一項に記載の発熱複合体の製造方法。
【請求項２２】
前記熱処理段階は、常温ないし２５０℃の温度で遂行される請求項１６〜２１のいずれか一項に記載の発熱複合体の製造方法。
【請求項２３】
請求項１ないし１３のうちいずれか１項に記載の抵抗発熱組成物の硬化物を含む発熱複合体層と、
前記発熱複合体層に電気を供給する電極と、
を含む定着用加熱装置。
【請求項２４】
前記発熱複合体を支持する支持体をさらに含む請求項２３に記載の定着用加熱装置。
【請求項２５】
前記発熱複合体層の外面に配置される離型層をさらに含む請求項２３または２４に記載の定着用加熱装置。
【請求項２６】
請求項２３〜２５のいずれか一項に記載の定着用加熱装置と、
前記加熱装置に対向して配置される加圧装置と、
を含む印刷装置用定着装置。
【請求項２７】
前記印刷装置は、レーザプリンタである請求項２６に記載の印刷装置用定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、抵抗発熱組成物、並びにそれを利用した発熱複合体及びその製造方法、加熱装置及び定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザプリンタ、コピー機のような印刷装置において、微細な固体粉末であるトナーを紙の上に移して画像を表示する印刷方式は、微細粉末をインクのように噴射することが不可能であるために、相対的に複雑な一連の印刷過程を経るが、大別して、帯電、露光、現像、転写及び定着の各過程を介して所望の画像を用紙に印刷して出力する。
【０００３】
印刷過程において定着過程は、静電気的な引力で、用紙に転写されたトナー粒子を、熱及び圧力を加えて固着させる過程であり、通常対向する１対のローラ、すなわち、加圧ローラとヒートローラとからなる定着装置によって遂行される。
【０００４】
抵抗発熱体を定着装置用途に活用するためには、高導電性を有する必要がある。しかし、高導電性の抵抗発熱体を製造するにあたり、ナノカーボン素材など導電性フィラーの含量を増加させれば、粘度が急激に増大し、同時に基材（matrix）に含有されている無機物添加剤が、シリコンゴムに対して一定比率で混合しているために、相対的に基材であるシリコンゴムの量も減りつつ、特定形状での成形が困難になる。従って、導電性フィラーの高含量で含み、低粘度で成形が可能な抵抗発熱組成物への需要が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、低粘度で成形が可能であり、高い導電度を実現することができる抵抗発熱組成物を提供することである。
【０００６】
本発明の他の目的は、前記抵抗発熱組成物を利用した発熱複合体を提供することである。
【０００７】
本発明のさらに他の目的は、前記抵抗発熱組成物を利用して発熱複合体を製造する方法を提供することである。
【０００８】
本発明のさらに他の目的は、前記発熱複合体を適用した定着器用加熱装置を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに他の目的は、前記加熱装置を適用した印刷装置用定着装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、シリコンエマルジョン粒子と、炭素ナノチューブと、水性媒質と、を含む抵抗発熱組成物である。
【００１１】
一実施形態によれば、前記シリコンエマルジョン粒子は、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤及び両性界面活性剤のうち少なくとも１つのシリコン乳化用界面活性剤で表面処理されたものであってもよい。
【００１２】
一実施形態によれば、前記炭素ナノチューブは、前記シリコンエマルジョン粒子と互いに異なる電荷を有するように、表面処理されたものであってもよい。例えば、前記炭素ナノチューブは、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤及び両性界面活性剤のうち少なくとも１つの炭素ナノチューブ分散用界面活性剤で表面処理されうる。
【００１３】
一実施形態によれば、前記炭素ナノチューブは、炭素ナノチューブ分散用界面活性剤で一次表面処理され、前記炭素ナノチューブ分散用界面活性剤と反対電荷を帯びた高分子電解質（polyelectrolyte）で二次表面処理されたものであってもよい。例えば、前記炭素ナノチューブは、炭素ナノチューブ分散用の陰イオン性界面活性剤で一次表面処理され、陽イオン性高分子電解質で二次表面処理されもする。
【００１４】
一実施形態によれば、前記シリコンエマルジョン粒子及び前記炭素ナノチューブが、重量比で１００：０．１ないし１００：１００（シリコンエマルジョン粒子：炭素ナノチューブ）の範囲で含まれてもよい。
【００１５】
一実施形態によれば、前記水性媒質は、水、または水と、常温で水と混和性である有機溶媒との混合物であってもよい。前記水性媒質は、抵抗発熱組成物の粘度を調節するためのものであり、その含量は、特に限定されるものではない。例えば、前記水性媒質の含量は、前記シリコンエマルジョン粒子１００重量部に対して、５ないし５０，０００重量部の範囲であってもよい。
【００１６】
本発明の他の実施形態によれば、前述の抵抗発熱組成物の硬化物を含む発熱複合体が提供される。
【００１７】
一実施形態によれば、前記発熱複合体は、面状発熱体であってもよい。
本発明のさらに他の実施形態によれば、前述の抵抗発熱組成物を準備する段階と、基板上に前記抵抗発熱組成物を塗布する段階と、前記基板を熱処理する段階と、を含む発熱複合体の製造方法が提供される。
【００１８】
一実施例によれば、前記抵抗発熱組成物の準備段階は、シリコンエマルジョン及び炭素ナノチューブ水分散溶液を混合する段階を含んでもよい。
【００１９】
一実施形態によれば、前記塗布段階は、スプレー方式で遂行されもする。前記塗布段階で、前記抵抗発熱組成物の噴射速度は、０．１ｍＬ／ｍｉｎないし５００ｍＬ／ｍｉｎであってもよい。また、前記抵抗発熱組成物と前記基板との間の噴射距離は０．０１ｍないし１ｍであってもよい。
【００２０】
一実施形態によれば、前記熱処理段階は、ホットプレートを利用して行ってもよい。ここで、前記熱処理段階は、常温ないし２５０℃、いくつかの実施形態においては、５℃ないし２５０℃、さらに他のいくつかの実施形態においては、１２０℃ないし２５０℃の温度で行われうる。
【００２１】
本発明のさらに他の実施形態では、前述の抵抗発熱組成物の硬化物を含む発熱複合体層と、前記発熱複合体層に電気を供給する電極と、を含む定着用加熱装置が提供される。
【００２２】
一実施形態によれば、前記定着用加熱装置は、前記発熱複合体層を支持する支持体をさらに含んでもよい。前記支持体は、ローラ形状またはベルト形状を有することができる。
【００２３】
一実施形態によれば、前記発熱複合体層の外面に配置される離型層をさらに含んでもよい。
【００２４】
本発明のさらに他の実施形態では、前記定着用加熱装置；及び前記加熱装置に対向して配置される加圧装置；を含む印刷装置用定着装置が提供される。
【００２５】
一実施形態によれば、前記印刷装置は、レーザプリンタであってもよい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の一実施形態による前記抵抗発熱組成物は、低粘度であるためスプレー方式によって、高導電性の抵抗発熱体を製造することができ、前記抵抗発熱体は、支持材として弾性体を使用するので、外部応力による変形時にも、復元性にすぐれ導電度値の大きな変化がない。また、前記抵抗発熱組成物は、水性媒質を使用するので、環境への負荷が小さい。前記抵抗発熱体は、定着用加熱装置に面状発熱体として使用される。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本開示の一実施形態における抵抗発熱組成物の概念図である。
【図２】本開示の一実施形態における定着装置が適用される印刷装置であり、電子写真方式画像形成装置の一例を図示した構成図である。
【図３】本開示の一実施形態における定着装置であり、ローラ方式の定着装置の概略的な断面図である。
【図４】図３に図示された定着装置に適用された加熱部材の一例を図示した斜視図である。
【図５】一実施形態による定着装置であり、ベルト方式の定着装置の断面図である。
【図６】図５に図示された定着装置に適用された加熱部材の一例を図示した断面図である。
【図７】図５に図示された定着装置に適用された加熱部材の他の例を図示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明について、さらに具体的に説明する。
【００２９】
本発明は、シリコンエマルジョン粒子と、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ）と、水性媒質と、を含む抵抗発熱組成物である。
【００３０】
内部でハロゲンランプなどによって生じた熱が表面に伝達する既存方式のレーザプリンタとは異なり、定着装置がその表面で直接発熱する抵抗発熱層を有する場合、熱伝逹による熱損失を抑制され、同時により速い昇温速度を得ることができる。前記抵抗発熱組成物は、このような定着装置の抵抗発熱層の形成時に使用されうる。
【００３１】
前記抵抗発熱組成物に使用される炭素ナノチューブは、知られているように、単一壁（single wall）炭素ナノチューブの場合、光学異性体（chirality）特性によって、半導体性及び金属性の性質を示し、一実施例で使用した多重壁（multi-walled）炭素ナノチューブの場合、光学異性体の区分がなく、複合材料での導電性フィラーとして適切である。また、炭素ナノチューブは、すぐれた機械的強度、熱伝導性及び化学的安定性を有している優秀なナノ素材である。炭素ナノチューブは、単位体積当たり熱容量が約０．９Ｊ／ｃｍ３・Ｋであり、他の伝導性フィラー材料、例えば、ステンレス鋼の場合、単位体積当たり熱容量が約３．６Ｊ／ｃｍ３・Ｋであることに比べて非常に低く、熱伝導度が３，０００Ｗ／ｍ・Ｋ以上と非常に優秀であるために、既存の一般的な導電性フィラー材料より昇温効率に非常にすぐれる。
【００３２】
前記抵抗発熱組成物は、このような炭素ナノチューブを高含量で含む高導電性の抵抗発熱体を製造するために、炭素ナノチューブを分散させるバインダ樹脂として、エマルジョン状のシリコンゴムを使用する。
【００３３】
前記シリコンエマルジョン粒子は、水性媒質中に、オイル状の微粒子で分散する水中油滴（Ｏ／Ｗ：oil in water）エマルジョンタイプを使用し、ポリジメチルシロキサン（polydimethylsiloxane）のようなシリコンゴムを主成分として含むシリコン系樹脂を使用したエマルジョン粒子であるならば、いかなるものでも使用される。
【００３４】
シリコンエマルジョンは、機械的乳化または乳化重合のように、当該技術分野で公知の方法によって製造され、大抵は市販されている。例えば、水中油滴・シリコンエマルジョンの製造は、一般的に、３種の一般的方法のうち一つによって実施してもよい。
【００３５】
第一の方法は、界面活性剤と機械的手段、すなわち、機械的乳化による剪断力を用いることによるあらかじめ形成されたオガノシロキサン重合体の乳化法である。第二の方法は、オガノシロキサンオリゴマーを機械的に乳化させ、次に、エマルジョン粒子中のオリゴマーを第分子量のオルガノポリシロキサンに重合させることを含む、反応性オリゴマー性オガノシロキサンの懸濁重合法である。第三の方法は、エマルジョン重合法として公知であり、ここでは、組成物が元の状態に変化する、または加水分解される際に、水でまたは水を介して拡散されるオガノシロキサン前駆体、一般的に、シクロシロキサンまたはアルコキシシランを使用する。シリコンエマルジョン重合工程で、シリコン重合体は、出発物質であるシロキサン前駆体から合成され、重合方法で形成されたシロキサン重合体を含む新しいエマルジョン粒子が形成される。
【００３６】
前記抵抗発熱組成物に使用されるシリコンエマルジョン粒子は、公知のいかなる製造方法によって製造されたものであっても、特に製造方法の限定なしに使用され、市販のものを使用してもよい。
【００３７】
一実施形態によれば、前記シリコンエマルジョン粒子は、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤及び両性界面活性剤のうち少なくとも１つのシリコン乳化用界面活性剤によって水分散されたものである。
【００３８】
前記シリコン乳化用界面活性剤は、一般的に、シリコンの乳化用として公知であるどの界面活性剤であってもよく、陽イオン性、陰イオン性、非イオン性及び／または両性界面活性剤の混合物、または同一の類型の異なる界面活性剤の混合物を使用してもよい。
【００３９】
陽イオン性界面活性剤の例としては、Ｃ８−Ｃ２２アルキルトリメチルアンモニウムハライド（ハライドは、特に、塩化物）、Ｃ８−Ｃ２２アルキルジメチルベンジルアンモニウムハライドまたはジ（Ｃ８−Ｃ２２アルキル）ジメチルアンモニウムハライド（ここで、Ｃ８−Ｃ２２アルキル基は、例えば、オクチル、デシル、ドデシル、ヘキサデシル、オレイル、オクタデシル、牛脂またはココアルキル基である）だけではなく、これら物質の相当する塩、脂肪族アミン及び脂肪酸アミン並びにそれらの誘導体、塩基性ピリジウム化合物、ベンズイミダゾリンの４級アンモニウム塩基、及びポリ（エトキシ化／プロピキシ化）アミンのような４級アンモニウム塩がある。メトサルフェート、ホスフェートまたはアセテートをハライドに対する代替物として使用してもよい。
【００４０】
陰イオン性界面活性剤の例としては、アルキルサルフェート、アクリレート／Ｃ１０−３０アルキルアクリレートクロスポリマー（crosspolymer）、（Ｃ６−Ｃ２０アルキル）ベンゼンスルホン酸及びその塩、モノアルキルポリオキシエチレンエーテルのサルフェートエステル、脂肪酸のスルホン化グリセリルエステル、スルホン化された一価アルコールエステルの塩、アミノスルホン酸のアミド、脂肪酸ニトリルのスルホン化生成物、ナフタレンスルホン酸とホルムアルデヒドとの縮合生成物、アルカリ金属アルキルサルフェート及びエステルサルフェート、アルキルホスフェート、サルコシネート、及びスルホン化オレフィンがある。
【００４１】
非イオン性界面活性剤の例としては、ポリエチレングリコール長鎖（Ｃ９−Ｃ２２、特に、Ｃ１２−Ｃ１４）アルキルエーテル、ポリオキシアルキレンソルビタンエーテル、ポリオキシアルキレンアルコキシレートエステル、ポリオキシアルキレンアルキルフェノールエーテル、エチレンオキシドプロピレンオキシド共重合体、ポリビニルアルコール、グリセリドエステル、及びアルキルポリサッカライドのようなポリオキシアルキレンアルキルエーテルがある。
両性界面活性剤の例としては、コカミドプロピルベタイン、コカミドプロピルヒドロキシサルフェート、ココベタイン、ナトリウムココアミドアセテート、ココジメチルベタイン、Ｎ−ココ−３−アミノ−ブチル酸及びイミダゾリニウムカルボキシル化合物がある。
【００４２】
一実施形態によれば、陽イオン性界面活性剤または陰イオン性界面活性剤によって水分散されたシリコンエマルジョン粒子が使用されてもよい。具体的には、例えば、前記シリコンエマルジョン粒子は、スルホネート及び／またはサルフェートのような陰イオン性界面活性剤によって水分散されたものが使用されてもよい。
【００４３】
一実施形態によれば、前記シリコンエマルジョン粒子の平均粒径は、０．０１μｍないし１０μｍであってもよい。例えば、前記シリコンエマルジョン粒子の平均粒径は、０．１μｍないし１μｍ、さらに具体的には、０．２μｍないし０．５μｍである。一般的には、シリコンエマルジョン粒子の平均粒径が０．２μｍ以上であるとき、肉眼では牛乳のような白色（creamy white）を示し、０．２μｍ以下の範囲では、若干青白色（bluish white）を示し、０．１μｍ以下では、半透明（translucent）、または透明（transparent）な外観を有する。
【００４４】
ここで、平均粒径とは、全体積を１００％にした粒度の累積分布曲線において５０体積％に該当する累積平均粒径(Ｄ５０)を意味する。平均粒径Ｄ５０は、当業者にとって広く公知の方法で測定できる。例えば粒度分析器(Particle size analyzer)で測定したり、ＴＥＭまたはＳＥＭ写真から測定することもできる。他の方法の例を挙げると、動的光散乱法(dynamic Light-scattering)を用いた測定装置を利用して測定した後、データ分析を施し、それぞれのサイズ範囲について粒子数をカウントし、これに基づく計算によりＤ５０が容易に得られる。
【００４５】
一実施形態において、肉眼で見て、希釈された牛乳のような外観を有するシリコンエマルジョンを、抵抗発熱組成物の製造に使用することができる。
【００４６】
このようなサブマイクロメートルサイズのシリコンエマルジョン粒子は、シリコンエマルジョン粒子間に、炭素ナノチューブを均一に分散、配置することにより、低粘度組成物をスプレーすることにより、高導電性の発熱複合体を製造することが可能である。
【００４７】
また、前記シリコンエマルジョン粒子は、耐熱性及び強度を補強する機能のみならず、その大きさ、形状などによって、電気伝導度向上に寄与することができる無機物フィラーを代替することができる軟質フィラー(soft filler)として作用することができる。
【００４８】
炭素ナノチューブの含量が多い場合、パーコレーション（percolation）理論が適用される低含量とは異なり、添加される無機物フィラーによる排除体積効果（excluded volume effect）によって、同一含量でも、導電度が向上するが、前記シリコンエマルジョン粒子の使用は、無機物フィラーの代わりに、排除体積効果を示すことができる。これは、無機物フィラーの代わりに、相対的にシリコンエマルジョン粒子の使用量を増加させることができるので、前記抵抗発熱組成物の成形性を向上させる点にのみ寄与することができる。
【００４９】
前記抵抗発熱組成物に使用される炭素ナノチューブは、単一壁炭素ナノチューブ、二重壁炭素ナノチューブ、多重壁炭素ナノチューブ、束型炭素ナノチューブなど、いかなる種類の炭素ナノチューブでも使用可能であり、それらを単独または２以上混合して使用することができる。例えば、経済的な側面で、多重壁炭素ナノチューブを使用してもよい。
【００５０】
前記炭素ナノチューブは、水性媒質中の炭素ナノチューブの凝集現象を防止し、分散性を向上させるために、表面に親水性官能基が導入されたものを使用することが望ましい。かような親水性官能基が導入されたものとして、陽イオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤及び両性界面活性剤のうち少なくとも１つの炭素ナノチューブ分散用界面活性剤で表面処理された炭素ナノチューブが使用される。前記炭素ナノチューブ分散用界面活性剤は、一般的には、炭素ナノチューブ分散用として公知の界面活性剤なら制限なしに使用される。
【００５１】
炭素ナノチューブ分散用の陽イオン性界面活性剤の例としては、ドデシルトリメチルアムモニウムブロミド、テトラデシルトリメチルアムモニウムブロミド、セチルトリメチルアムモニウムブロミド、セチルジメチルエチルアムモニウムブロミド、アルキル−トリメチル−アンモニウムブロミド、アルキルアミン、アルキルイミダゾリン、エトキシ化されたアミン、四級化合物及び四級エステル、アルキルアミン酸化物、酸化ラウラミン、塩化ジセチルジモニウム、塩化セトリモニウム、一級，二級または三級の任意にポリエトキシ化された脂肪アミン塩、四級アンモニウム塩、テトラアルキルアムモニウム、アルキルアミドアルキルアムモニウム、トリアルキルベンジルアムモニウム、トリアルキルヒドロキシアルキルアムモニウム、アルキルピリジウムクロライドまたはアルキルピリジウムブロミド、イミダゾリン誘導体、陽イオン性の酸化アミンなどを挙げることができる。
【００５２】
炭素ナノチューブ分散用の陰イオン性界面活性剤の例としては、ソジウムドデシルサルフェート（ドデシル硫酸ナトリウム）、アルキルベンゼンスルホネート、アルファオレフィンスルホネート、パラフィンスルホネート、アルキルエステルスルホネート、アルキルサルフェート、アルキルアルコキシサルフェート、アルキルスルホネート、アルキルアルコキシカルボキシレート、アルキルアルコキシ化サルフェート、モノアルキル（エーテル）ホスフェート、ジアルキル（エーテル）ホスフェート、サルコジネート、スルホスクシネート、イセチオネート、タウレート、アンモニウムラウリルサルフェート、アンモニウムラウレートサルフェート、トリエチルアミンラウリルサルフェート、トリエチルアミンラウレートサルフェート、トリエチルアルコールアミンラウリルサルフェート、トリエチルアルコールアミンラウレートサルフェート、モノエタノールアミンラウリルサルフェート、モノエタノールアミンラウレートサルフェート、ジエタノールアミンラウリルサルフェート、ジエタノールアミンラウレートサルフェート、ラウリン酸モノグリセリドソジウムサルフェート、ソジウムラウリルサルフェート、ソジウムラウレートサルフェート、ポタシウムラウリルサルフェート、ポタシウムラウレートサルフェート、ソジウムラウリルホスフェート、ソジウムトリデシルホスフェート、ソジウムベヘニルホスフェート、ソジウムラウレート−２ホスフェート、ソジウムセテト−３ホスフェート、ソジウムトリデセト−４ホスフェート、ソジウムジラウリルホスフェート、ソジウムジトリデシルホスフェート、ソジウムジトリデセト−６ホスフェート、ソジウムラウロイルサルコジネート、ラウロイルサルコジン、ココイルサルコジン、アンモニウムコシルサルフェート、ソジウムコシルサルフェート、ソジウムトリデセトサルフェート、ソジウムトリデシルサルフェート、アンモニウムトリデセトサルフェート、アンモニウムトリデシルサルフェート、ソジウムココイルイセチオネート、ジソディユムラウレートスルホスクシネート、ソジウムメチルオレオイルタウレート、ソジウムラウレートカルボキシレート、ソジウムトリデセトカルボキシレート、ソジウムラウリルサルフェート、ポタシウムコシルサルフェート、ポタシウムラウリルサルフェート、モノエタノールアミンコシルサルフェート、ソジウムトリデシルベンゼンスルホネート、ソジウムドデシルベンゼンスルホネート、ソジウムドデシルサルフェートなどを挙げることができる。
【００５３】
炭素ナノチューブ分散用の非イオン性界面活性剤の例としては、脂肪族（Ｃ６−Ｃ１８）一級または二級の直鎖または分枝の酸・アルコールまたはフェノール、アルキルエトキシレート、アルキルフェノールアルコキシレート、アルキルフェノールのブロック酸化アルキレン縮合体、アルカノールの酸化アルキレン縮合体、酸化エチレン／酸化プロピレンブロック共重合体、半極性非イオン性物質（例えば、アミン酸化物及びホスフィン酸化物）、アルキルアミン酸化物、アルキルアルカノールアミドまたはジアルキルアルカノールアミド、アルキルポリサッカライド、ソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビタン脂肪酸エステル、ポリオキシエチレンソルビトールエステル、ポリオキシエチレン酸、ポリオキシエチレンアルコール、ココモノエタノールアミドまたはジエタノールアミド、ココジグリコシド、アルキルポリグリコシド、コカミドプロピル、酸化ラウラミン、ポリソルベート２０、エトキシ化された直鎖アルコール、セテアリルアルコール、ラノリンアルコール、ステアリン酸、グリセリルステアレート、ＰＥＧ−１００ステアレート、オレス２０ ＴＸ−１００（Trion Ｘ−１００）、Ｂｒｉｊ ５６（Ｃ１６ＥＯ１０）、Ｂｒｉｊ ７８（Ｃ１８ＥＯ２０）、Ｐ１２３（ＥＯ２０ＰＯ７０ＥＯ２０）などを挙げることができる。
【００５４】
一実施形態によれば、陽イオン性界面活性剤または陰イオン性界面活性剤で表面処理された炭素ナノチューブを使用してもよい。
【００５５】
一実施形態によれば、前記炭素ナノチューブは、界面活性剤による一次表面処理に加え、高分子電解質（polyelectrolyte）によって、二次表面処理されたものであってもよい。
【００５６】
高分子電解質とは、主鎖及び側鎖を含む高分子鎖中に、解離基を有する高分子をいう。高分子電解質の解離基が解離すると、高分子電解質は、低分子量のイオンと高分子量のイオンとに分離される。かような高分子量のイオンは、高分子電解質の鎖構造を受け継ぎ、「高分子量イオン（high molecular weight ions）」と呼ばれる。前記正電荷を帯びる高分子量イオンは、陽イオン性高分子電解質から生成されてもよい。陽イオン性高分子電解質としては、特に制限されないが、例えば、主鎖または側鎖に窒素原子を含む高分子などがある。この場合、前記窒素原子は、アミン構造（amine structure）またはアンモニウム構造（ammonium structure）を形成しうる。前記アミン構造は、適切な条件下で、アンモニウム構造に転換さうる。
【００５７】
主鎖または側鎖に窒素原子を含む陽イオン性高分子電解質の具体的な例としては、特に制限されないが、ポリアリルアミンヒドロクロライド（ＰＡＨ：polyallylamine hydrochloride）、ポリエチレンイミン（ＰＥＩ：polyethylenimine）、ポリジアリルジメチルアムモニウムクロライド（ＰＤＤＡ：polydiallyldimethylammonium chloride）、ポリメタクリロキシエチルトリアルキルアムモニウムハライド（polymethacryloxyethyltrialkylammonium halide）、アミノエチル化ポリアクリルアミド（aminoethylated polyacrylamide）、ホフマン分解ポリアクリルアミド（Hofman-degradated polyacrylamide）、ポリエチレンアミン（polyethyleneamine）、陽イオン化片栗粉（cationized starch）、キトサン（chitosan）、及びそれらの混合物などが挙げられる。
【００５８】
前記高分子電解質は、一次表面処理時に使用された界面活性剤と反対電荷を帯びたものを使用することにより、イオン性自己組織化（ionic self-assembly）によって、炭素ナノチューブ表面に容易に積層されうる。例えば、炭素ナノチューブの表面が陰イオン性界面活性剤で一次処理されたものであるならば、陽イオン性高分子電解質で二次処理した後、前記シリコンエマルジョン粒子と混合することができる。最終的に、表面が正電荷で帯電された炭素ナノチューブは、陰イオン性界面活性剤によって水分散されたシリコンエマルジョン粒子と効果的に混合される。
【００５９】
このようにシリコンエマルジョン粒子と互いに異なる電荷を有するように、界面活性剤及び／または高分子電解質で表面処理された炭素ナノチューブを使用することにより、抵抗発熱組成物の導電度及び成形性が向上しうる。
【００６０】
例えば、図１は、陰イオン性界面活性剤が表面に吸着されて水分散されているシリコンエマルジョン粒子と、陽イオン性界面活性剤または陽イオン性高分子電解質などによって水分散されて表面に陽イオンを帯びている炭素ナノチューブとを用いて、抵抗発熱体を形成する過程を模式図として示したものである。
【００６１】
図１から分かるように、互いに異なる電荷を帯びるシリコンエマルジョン粒子と、炭素ナノチューブとを利用して、抵抗発熱体を形成する場合、シリコンエマルジョン粒子の周囲に炭素ナノチューブが、静電気的引力によって稠密に結合することによって、排除体積効果が極大化して導電度が向上し、外部応力条件による変形時にも、シリコン材料の破断及び導電度低下を防止することができる。
【００６２】
前記炭素ナノチューブの含量は、特に限定されないが、効果的に発熱特性を示すことができ、炭素ナノチューブがシリコンエマルジョン粒子間に均一に分散される範囲がよい。例えば、前記シリコンエマルジョン粒子及び前記炭素ナノチューブは、重量比で１００：０．１ないし１００：１００（シリコンエマルジョン粒子：炭素ナノチューブ）の範囲で含まれてもよい。具体的には、例えば、前記シリコンエマルジョン粒子及び前記炭素ナノチューブは、重量比で１００：１ないし１００：７０の範囲、さらに具体的には、１００：１ないし１００：５０の範囲である。
【００６３】
前記抵抗発熱組成物は、前記シリコンエマルジョン粒子と炭素ナノチューブとを分散させる媒質として、水性媒質を使用してもよい。前記水性媒質としては、水や、水と常温で水と混和性である有機溶媒（水混和性有機溶媒）との混合物を使用してもよい。例えば、水性媒質の９０重量％以上が水であり、さらに具体的には、前記水性媒質の９５重量％以上が水であってもよい。一実施形態によれば、前記水性媒質は、実質的に１００重量％が水である。
【００６４】
常温で水と混和性である有機溶媒の例としては、例えば、Ｃ２−Ｃ６モノアルコール（例：エタノール、イソプロパノールなど）；Ｃ２−Ｃ２０ポリオール、具体的にはＣ２−Ｃ１０ポリオール、さらに具体的には、Ｃ２−Ｃ６ポリオール（例：グリセロール、プロピレングリコール、ブチレングリコール、ペンチレングリコール、ヘキシレングリコール、ジプロピレングリコール及びジエチレングリコール）；グリコールエーテル、及び特に、Ｃ３−Ｃ１６のもの（例：モノプロピレングリコール、ジプロピレングリコールまたはトリプロピレングリコールの（Ｃ１−Ｃ４）アルキルエーテル、及びモノエチレングリコール、ジエチレングリコールまたはトリエチレングリコールの（Ｃ１−Ｃ４）アルキルエーテル）；及びそれらの混合物などが挙げられる。
【００６５】
前記水性媒質は、スプレー方式による抵抗発熱体の製造が可能になるように、抵抗発熱組成物の粘度を調節する機能を有し、水性媒質の含量は、特に制限されず、シリコンエマルジョン粒子の重量対比で、数百倍まで添加することが可能である。例えば、水性媒質の含量は、前記シリコンエマルジョン粒子１００重量部に対して、５ないし５０，０００重量部の範囲であり、具体的には、１０ないし２，０００重量部、２０ないし１，０００重量部、または２５ないし９００重量部の範囲であり、抵抗発熱組成物の粘度を調節するために加減することができる。
【００６６】
また、前記抵抗発熱組成物は、耐熱性、導電性及び／または強度などを向上させるために、無機物フィラーをさらに含んでもよい。無機物フィラーの例としては、特に制限されないが、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウム、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化カルシウム、酸化チタン、水酸化カリウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、非晶質シリカ、ヒュームドシリカ、合成シリカ、天然ゼオライト、合成ゼオライト、ベントナイト、活性白土、タルク、カオリン、雲母、珪藻土（diatomite）、クレイなどを挙げることができる。それらは、１種単独にまたは２種以上混合して使用することが可能である。
【００６７】
また、前記抵抗発熱組成物は、発熱効果を損傷させない範囲で、必要によって、適切な添加剤、例えば、耐酸化安定剤、耐候安定剤、帯電防止剤、染料、顔料、分散剤、カップリング剤などを配合してもよい。
【００６８】
前記抵抗発熱組成物は、ノズルの詰まりなしにスプレーが可能な、適切な範囲の粘度を有したものが望ましく、特に粘度範囲が限定されるものではない。例えば、Ford Cup ４基準で１０〜３０秒ほどの範囲が一般的なスプレーアップ可能な粘度範囲である。ただし、特殊なスプレーガンを使用する場合、それに合わせて、任意に粘度調節が必要であるならば、水性媒質の量を加減してもよい。
【００６９】
前記抵抗発熱組成物は、かような低粘度状態で、高導電性の発熱複合体を形成するのに使用され、外部応力条件による変形時にも、ゴム材料の破断または導電度の低下を防止することができる。また、水性媒質の使用により、環境負荷を抑えて発熱複合体を製造することができる。
【００７０】
本発明の一実施形態によれば、前記抵抗発熱組成物の硬化物を含む発熱複合体が提供される。前記発熱複合体は、シリコンエマルジョン粒子が硬化されながら、マトリックス基材を形成し、炭素ナノチューブは、従来のように、無定形のシリコンゴムと混合された状態で分布するのではなく、球形のシリコンエマルジョン粒子間に均一かつ高密度に分布するようになるので、シリコンゴムと混合された炭素ナノチューブが分散された既存の発熱体と比べるとき、同一の含量でも、高導電性を有することができる。前記発熱複合体は、面状発熱体として、定着装置の加熱装置に適用される。
【００７１】
本発明の一実施形態によれば、前述の抵抗発熱組成物を用いて、発熱複合体を製造する方法が提示される。
【００７２】
前記発熱複合体の製造方法は、前述の抵抗発熱組成物を準備する段階と、基板上に、前記抵抗発熱組成物を塗布する段階と、前記基板を熱処理する段階と、を含む。
【００７３】
一実施形態によれば、前記抵抗発熱組成物の準備段階は、水中油滴（oil in water）シリコンエマルジョンと炭素ナノチューブ水分散溶液とを混合する段階を含む。ここで、前記シリコンエマルジョンは、市販されるものを使用することができる。また、前記炭素ナノチューブ水分散溶液は、前記シリコンエマルジョンとの混用性及びシリコンエマルジョン粒子との結合力、成形性などを考慮して、多様な界面活性剤及び高分子電解質を利用して、炭素ナノチューブを水分散させて作ることができる。例えば、前記シリコンエマルジョンが、スルホネート及び／またはサルフェートのような陰イオン性界面活性剤によって水分散された溶液である場合、陽イオン性界面活性剤を用いて炭素ナノチューブを分散させる、または陰イオン性界面活性剤で、まず炭素ナノチューブを分散させた後、続いて、陽イオン性高分子電解質蒸着過程を介して、炭素ナノチューブ水分散溶液を製造することができる。また、前記抵抗発熱組成物の準備段階で、任意に、水性媒質を前記混合溶液にさらに添加して粘度を調節することができる。
【００７４】
前記準備した抵抗発熱組成物を、基板上に塗布する。基板は、定着用加熱装置であり、発熱複合体を支持する支持体であるか、あるいはそれと同一の材料の物であってもよい。例えば、絶縁層が配置された金属基板、または高耐熱性のプラスチック基板であってもよい。前記高耐熱性プラスチックの例としては、特に制限されないが、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ：polyphenylene sulfide）、ポリアミド−イミド（polyamide-imide）、ポリイミド（polyimide）、ポリケトン（polyketone）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ：polyphthalamide）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：polyether-ether-ketone）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ：polythersulfone）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ：polyetherimide）などが挙げられる。
【００７５】
前記抵抗発熱組成物の塗布は、スプレー方式で行うことができる。このとき、抵抗発熱組成物の噴射速度は、例えば、１０ｍＬ／ｍｉｎないし５００ｍＬ／ｍｉｎ範囲で調節することができる。また、前記抵抗発熱組成物と前記基板との間の噴射距離は、０．１ｍないし１ｍ、さらに具体的には、０．２ｍないし０．９ｍ、一層具体的には、０．３ないし０．８ｍである。
【００７６】
前記抵抗発熱組成物を塗布するとき、続く熱処理によって、水性媒質が蒸発し、最終的に得られる発熱複合体が所定厚を有するように、抵抗発熱組成物の噴射量を調節し、数回反復して塗布することができる。
【００７７】
次に、抵抗発熱組成物が塗布された前記基板を熱処理することにより、抵抗発熱組成物に含有された水性媒質を蒸発させ、シリコンエマルジョン粒子と炭素ナノチューブとを混合状態で硬化させる。前記熱処理段階は、例えば、ホットプレートを利用して行われるが、必ずしもそれに限定されるものではない。
【００７８】
前記熱処理段階は、常温ないし２５０℃の温度範囲で行われ、例えば、５℃ないし２５０℃、さらに具体的には、１２０℃ないし２５０℃で行われる。基板の熱処理温度は、基板材質、シリコンエマルジョンの種類及び組成物の塗布厚などを考慮して変わることは、言うまでもない。
【００７９】
熱処理過程を介して、基板上に塗布された抵抗発熱組成物から、水性媒質が蒸発されることにより、シリコンエマルジョン粒子と炭素ナノチューブとが結合した発熱複合体が得られる。このようにして得られた発熱複合体は、最小２０μｍ以上の厚みを有し、定着用加熱装置に適用するのに適するように、１００μｍ以上、３００μｍまでの厚み形成が可能である。
【００８０】
本発明の一実施形態によれば、前述の抵抗発熱組成物を含む発熱複合体層と、前記発熱複合体層に電気を供給する電極と、を含む定着用加熱装置が提供される。
【００８１】
前記発熱複合体層は、前述の抵抗発熱組成物を利用して製造され、シリコンエマルジョン粒子が硬化されたマトリックス基材、及び球形のシリコンエマルジョン粒子間に均一かつ高密度に分布する炭素ナノチューブを含む形態を有する。前記発熱複合体層形成に使用される抵抗発熱組成物の各成分、及び発熱複合体層の製造方法については、前述の通りであるので、具体的な説明は省略する。
【００８２】
前記発熱複合体層の一方の面には、用紙上のトナーが加熱装置の表面に移されるオフセット（offset）を防止するために、離型層をさらに配置してもよい。離型層としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ：polytetrafluoroethylene）などのフルオロポリマー（fluoropolymer）系材料を使用することができる。
【００８３】
前記定着装置用加熱装置は、前記発熱複合体層に電気を供給する電極を介して、電力が印加される場合、電流によるジュール発熱によって表面で直接熱が発生する。ゆえに、内部でハロゲンランプなどによって生じた熱を間接的に伝達する既存方式とは異なり、熱伝逹による熱損失を最小化することができ、消費電力を大幅に節減することができる。
【００８４】
前記加熱装置は、前記発熱複合体層を支持する支持体をさらに含んでもよい。前記加熱装置は、レーザプリンタ、コピー機などの印刷装置において、定着システムの構造によって、ローラ状またはベルト状になり、加熱装置の形態によって、支持体の形態も決定される。また、ベルトタイプの加熱装置である場合、支持体がない構造が可能である。
【００８５】
支持体として使用することができる材料としては、定着システムの一般的な使用温度で機械的物性が維持される材料であるならば、特に限定されるものではない。一般的には、前記支持体としては、金属製パイプまたは高耐熱性プラスチックなどを使用することができる。高耐熱性プラスチックの例としては、特に制限されないが、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ：polyphenylene sulfide）、ポリアミド−イミド（polyamide-imide）、ポリイミド（polyimide）、ポリケトン（polyketone）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ：polyphthalamide）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ：polyether-ether-ketone）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ：polythersulfone）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ：polyetherimide）などの、高温でも機械的特性にすぐれるプラスチックなどが挙げられる。
【００８６】
金属製パイプのような導電性基材を使用する場合、支持体と発熱複合体層とを電気的に絶縁させるために、支持体と発熱複合体層との間に絶縁層がさらに配置されうる。しかし、高耐熱性プラスチックのような非導電性基材を使用する場合には、支持体と発熱複合体層との間に絶縁層をさらに配置する必要はない。絶縁層材料としては、絶縁性物質であるならば、特に限定されることなしに使用され、例えば、前述の高耐熱性プラスチックも絶縁層の材料として適用される。また、断熱特性を有させるために、絶縁層の材料として、スポンジ状（sponge）やフォーム（foam）状のポリマーを適用してもよい。
【００８７】
本発明の一実施形態によれば、前記加熱装置及び前記加熱装置に対向して配置される加圧装置を含む印刷装置用定着装置が提供される。前記加熱装置と加圧装置との間には、定着ニップが形成され、前記定着装置は、定着ニップを通過する被加熱体上のトナーを定着させることができる。前記定着装置は、レーザプリンタ、コピー機などの印刷装置に使用されてもよい。
【００８８】
以下、図面を参照しつつ、前記定着装置及び前記定着装置が適用された印刷装置の実施形態について説明する。
【００８９】
図２は、一実施形態による定着装置が適用される印刷装置であり、電子写真方式画像形成装置の一例を図示した構成図である。図２を参照すれば、電子写真プロセスによって記録媒体に画像を印刷する印刷ユニット１００と、定着装置３００とが図示されている。図２に図示された画像形成装置は、乾式現像剤（以下、トナーとする）を使用して、カラー画像を印刷する乾式電子写真方式画像形成装置である。
【００９０】
印刷ユニット１００は、露光ユニット３０、現像ユニット１０、転写ユニットを有する。印刷ユニット１００は、カラー画像を印刷するために、互いに異なる色相のトナー、例えば、シアン（Ｃ：cyan）、マゼンタ（Ｍ：magenta）、イエロー（Ｙ：yellow）、ブラック（Ｋ：black）の色相のトナーがそれぞれ収容された４個の現像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋと、各現像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋに対応する４個の露光ユニット３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙ，３０Ｋとを具備することができる。
【００９１】
現像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋは、静電潜像が形成される画像受容体である感光ドラム１１と、静電潜像を現像させるための現像ローラ１２とをそれぞれ有する。帯電ローラ１３には、感光ドラム１１の外周を、均一な電位で帯電させるために、帯電バイアスが印加される。帯電ローラ１３の代わりに、コロナ放電器（図示せず）が適用されもする。現像ローラ１２は、その外周にトナーを付着させ、感光ドラム１１に供給する。現像ローラ１２には、トナーを感光ドラム１１に供給するための現像バイアスが印加される。図示されていないが、現像カートリッジ１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋには、その内部に収容されたトナーを現像ローラ１２に付着させる供給ローラ、現像ローラ１２に付着したトナーの量を規制する規制部材、その内部に収容されたトナーを、供給ローラ及び／または現像ローラ１２側に移送させる撹拌器（図示せず）などをさらに設えうる。また、図示されていないが、現像カートリッジ１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋには、帯電前に感光ドラム１１の外周に付いたトナーを除去するクリーニングブレードと、除去されたトナーを収容するための収容空間とが準備されもする。
【００９２】
一実施形態において、転写ユニットは、記録媒体搬送ベルト２０と、４個の転写ローラ４０と、を含んでもよい。記録媒体搬送ローラ２０は、現像器１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋの外部に露出された感光ドラム１１の外周面と対向する。記録媒体搬送ベルト２０は、多数の支持ローラ２１，２２，２３，２４によって支持されて循環走行する。記録媒体搬送ベルト２０は、垂直方向に設置されもする。４個の転写ローラ４０は、記録媒体搬送ベルト２０を挟んで、各現像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋの感光ドラム１１と対向する位置に配置される。転写ローラ４０には、転写バイアスが印加される。各露光ユニット３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙ，３０Ｋは、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の色相の画像情報に対応する光を、各現像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋの感光ドラム１１に走査する。前記露光器３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙ，３０Ｋとして、レーザダイオードを光源として使用するＬＳＵ（laser scanning unit）が適用されもする。
【００９３】
前述のような構成によるカラー画像形成過程について説明する。
【００９４】
各現像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋの感光ドラム１１は、帯電ローラ１３に印加された帯電バイアスによって均一な電位に帯電する。４個の露光ユニット３０Ｃ，３０Ｍ，３０Ｙ，３０Ｋは、それぞれシアン色相、マゼンタ色相、イエロー色相、ブラック色相の画像情報に対応する光を、各現像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋの感光ドラム１１に走査し、静電潜像を形成させる。それぞれの現像ローラ１２には、現像バイアスが印加される。それにより、現像ローラ１２の外周に付着したトナーが静電潜像に付着し、各現像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋの感光ドラム１１に、それぞれシアン色相、マゼンタ色相、イエロー色相、ブラック色相のトナー画像が形成される。
【００９５】
トナーを最終的に収容する媒体、例えば、記録媒体Ｐは、ピックアップローラ１２１によって、カセット１２０から引き出される。記録媒体は、移送ローラ１２２によって、記録媒体搬送ベルト２０に引き込まれる。記録媒体Ｐは、静電気力によって、記録媒体搬送ベルト２０の表面に付着し、記録媒体搬送ベルト２０の走行線速度と同一の速度で移送される。
【００９６】
例えば、現像ユニット１０Ｃの感光ドラム１１の外周面に形成されたシアン（Ｃ）色相のトナー画像の先端が、転写ローラ４０と対向する転写ニップに達する時点に合わせ、記録媒体Ｐの先端が転写ニップに達する。転写ローラ４０に転写バイアス電圧が印加されれば、感光ドラム１１に形成されたトナー画像は、記録媒体Ｐに転写される。記録媒体Ｐが移送されることにより、現像ユニット１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｙ，１０Ｋの感光ドラム１１に形成されたシアン（Ｃ）色相、マゼンタ（Ｍ）色相、イエロー（Ｙ）色相、ブラック（Ｋ）色相のトナー画像は、順次に記録媒体Ｐに重畳転写され、記録媒体Ｐには、カラートナー画像が形成される。
【００９７】
記録媒体Ｐに転写されたカラートナー画像は、静電気力によって記録媒体Ｐの表面に維持される。定着装置３００は、熱及び圧力を利用して、カラートナー画像を記録媒体Ｐに定着させる。定着が完了した記録媒体Ｐは、排出ローラ１２３によって、画像形成装置の外に排出される。
【００９８】
画像形成のためには、定着装置３００が所定の定着温度近くの温度に加熱されなければならない。加熱にかかる時間を短縮するほど、印刷命令が受信された後、最初のページが印刷されて出てくるまで時間が短くなる。一般的には、電子写真方式画像形成装置で、定着装置３００は、印刷を行う場合にのみ加熱され、待機時間には、作動する必要がない。しかし、印刷を再び始める場合、定着装置３００を加熱するのにさらに時間が必要である。再印刷を行うまでの所要時間を短縮するために定着装置３００は、待機モード時にも、一定温度を維持するように制御される。待機モード時に、予熱温度は１２０℃〜１８０℃ほどである。定着装置３００の温度を、印刷を行うことができる温度までの昇温にかかる時間が十分に短くなるならば、待機モード時の予熱が必要なくなり、定着装置３００で消費するエネルギーを減らすことができる。
【００９９】
図３は、一実施形態による定着装置の構成図である。図４は、一実施形態による図３の定着装置が有する加熱部材のの斜視図である。図３に図示された定着装置は、ローラ状の加熱部材を用いるローラ方式定着装置である。
【０１００】
図３及び図４を参照すれば、ローラ状の加熱部材３１０と、定着ニップ３０１を形成する加圧部材３２０は互いに対面している。加圧部材３２０は、加熱部材３１０と対面する定着ニップ３０１を形成する。一例として、加圧部材３２０は、金属支持体３２１に弾性層３２２が形成された金属支持体３２１を含むローラ状である。加熱部材３１０と加圧部材３２０は、図示されていないバイアスユニット、例えば、スプリングによって、互いに噛み合う方向にバイアスされる。加圧部材３２０の弾性層３２２が一部変形されることにより、加熱部材３１０から記録媒体Ｐ上のトナー画像への熱伝逹がなされる定着ニップ３０１が形成される。
【０１０１】
加熱部材３１０は、抵抗発熱層３１２、それを支持する支持体３１１及び離型層３１３を含んでもよい。中空パイプ状の支持体３１１を用いることにより、加熱部材３１０は、全体的にローラ状になる。電子写真方式画像形成装置の定着装置に適用されるかような形態の加熱部材３１０を、通常定着ローラと称する。
【０１０２】
図５には、他の実施例による定着装置の構造が図示されている。図５に図示された定着装置は、ベルト状の加熱部材３１０を有するベルト状の定着装置である点で図３に図示された定着装置と違いがある。かような形態の加熱部材３１０が、電子写真方式画像形成装置の定着装置３００に適用される場合、通常定着ベルトと称する。図５を参照すれば、加熱部材３１０、加圧部材３２０及びニップ形成部材３４０が図示されている。ニップ形成部材３４０は、閉ループを形成するベルト状の加熱部材３１０の内側に位置する。加圧部材３２０は、定着部材３１０の外側に位置する。定着ニップ３０１を形成するために、ニップ形成部材３４０と加圧部材３２０は、加熱部材３１０を挟んで相互に噛み合って回転する。図示されていないバイアスユニットは、ニップ形成部材３４０及び／または加圧ローラ３２０に、ニップ形成部材３４０と加圧部材３２０とが互いに噛み合う方向に弾性力を加える。
【０１０３】
加熱部材３１０は、図６に図示されているように、支持体３１１、支持体３１１の外側に準備される発熱複合体層３１２及び離型層３１３を含んでもよい。支持体３１１は、加熱部材３１０が定着ニップ３０１内にあるときには変形するほど、また加熱部材３１０が定着ニップ３０１を外れた後には、本来の状態に回復するほどの柔軟性を有するように選定される。ベルトタイプの加熱部材３１０の場合、図７に図示されているように、支持体３１１がない構造も可能である。
【０１０４】
一例として、ニップ形成部材３４０は、加圧部材３２０上で加圧されうる。図面に図示されていないが、ニップ形成部材３４０は、弾性を有したローラ状であって、加圧部材３２０と共に回転しつつ、加熱部材３１０を走らせることもできる。
【実施例】
【０１０５】
以下、本発明について、下記実施例を挙げて例示することにするが、本発明の保護範囲は、下記実施例にのみ限定されるものではない。
【０１０６】
実施例１：発熱複合体の製造
５００ｍｌビーカー内で、ドデシル硫酸ナトリウム（sodium dodecyl sulfate）０．０５ｇを脱イオン水２００ｍｌに均一に溶解させた後、多層炭素ナノチューブ（ＭＷＮＴ）（Hanwha Nanotech Corp. ＣＭ２５０）１ｇを前記溶液に添加し、１０分間超音波分散処理を実施し、均一な粘性の黒い溶液を得た。前記溶液に、脱イオン水２００ｍｌを添加しながら、ビーカー内壁の炭素ナノチューブ残留物を洗浄し、１０分間超音波分散処理を２回反復した。１Ｎ ＨＣｌ（塩化水素）希釈液を利用し、炭素ナノチューブが分散された前記溶液のｐＨを６〜７範囲に調節した後、前記溶液を１リットルビーカーに移した。一方、ポリ（ジアリルジメチルアンモニウムクロライド）２０ｗｔ％水溶液（Aldrich社製）０．２５ｇを脱イオン水２００ｍｌに添加して超音波処理し、添加剤希釈溶液を準備し、それをピペットを用いて、前記溶液に徐々に投入して徐々に撹拌した。陰イオン系界面活性剤処理されたシリコンエマルジョン溶液として、グレードＫＭ−２００２Ｌ−１（Shinetsu Chemical Co., Ltd．）（固形分約４４ｗｔ％）４．２４１ｇを計量して脱イオン水２００ｍｌに添加し、希釈ゴム溶液を準備し、それをピペットを用いて、前記溶液に投入しながら撹拌することにより、抵抗発熱組成物を得た。前記組成物内のＭＷＮＴの含量は、体積％としては１５．７、重量％としては２７．４、ｐｈｒ（part per hundred resin）としては３７．７である。前記抵抗発熱組成物をポリイミド（ＰＩ）基板にスプレーアップ工程技術を使用して塗布することにより、発熱複合体を製造した。このとき、ＰＩ基板をホットプレート（hot plate）と密着させ、表面温度を約２００℃に維持し、水性媒質の気化と同時に、シリコンゴムを硬化させた。製造された前記発熱複合体は、約２００μｍ厚に形成され、シリコンゴムの破断なしにすぐれた成形性を示した。
【０１０７】
実施例２：発熱複合体の製造
ＣＮＴ種類として、Nanocyl社のグレードＮＣ７０００を用いたことを除き、前記実施例１と同一の方法により発熱複合体を製造した。
【０１０８】
実施例３：発熱複合体の製造
ＣＮＴの含量を５．３体積％に調節したことを除き、前記実施例１と同一の方法により発熱複合体を製造した。
【０１０９】
比較例１：ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を利用した発熱複合体の製造
ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）の材料として、グレードＤＯＷ社のSylgard １８４ Ａ剤、同Ｂ剤、及び多層炭素ナノチューブ（ＭＷＮＴ）（Hanwha Nanotech Corp. グレードＣＭ２５０）を、それぞれ６８．２ｗｔ％、６．８ｗｔ％及び２５．０ｗｔ％の比率で秤量した後、一般的な攪拌機を使用して混合した後、３ロールミル（three roll mill）装備を使用して、均一に混合された抵抗発熱組成物を製造した。前記抵抗発熱組成物を平面ＰＩ基板に、フィルムアプリケータを使用して、均一厚の薄膜フィルム状に塗布し、２００℃で硬化して発熱複合体を製造した。
【０１１０】
比較例２：ＴＥＪ２７４２利用した発熱複合体の製造
ゴム材料（Shin-Etsu Chemical Co., Ltd．のＴＥＪ２７４２） としてＡ剤、同Ｂ剤及び多層炭素ナノチューブ（ＭＷＮＴ）（Hanwha Nanotech Corp. ＣＭ２５０）をそれぞれ３９．４ｗｔ％、３９．４ｗｔ％及び２１．２ｗｔ％の割合で計量した後、一般的な攪拌機を使用して混合した後、３ロールミル装備を用い、均一に混合された抵抗発熱組成物を製造した。前記抵抗発熱組成物を平面ＰＩ基板に、フィルムアプリケータを使用して均一厚の薄膜フィルム形態に塗布し、２００℃で硬化して発熱複合体を製造した。
【０１１１】
評価例：発熱複合体の導電度測定
前記実施例１ないし３並びに比較例１，及び２で製造された発熱複合体の導電度を測定するために、前記実施例１ないし３及び比較例１，及び２の発熱複合体フィルムの両端に、導電性銀ペースト（conductive silver paste）を一直線に塗布して乾燥させた後、１００℃オーブンで硬化させて電極を形成した。電気抵抗値と、発熱複合体フィルムのサイズとを使用し、下記のような数式を使用して導電度（Ｓ／ｍ）を計算した。導電度測定と係わるその他詳細な事項は、国際規格ＩＥＣ Standard９３（ＶＤＥ ０３０３、Part ３０）またはＡＳＴＭ Ｄ ２５７による。
【０１１２】
【数１】
2013175463.tif 000003
【０１１３】
このように計算された前記実施例１ないし３及び比較例１，及び２の発熱複合体の導電度を下記表１に整理した。
【０１１４】
【表１】
2013175463.tif 000004
【０１１５】
前記表１から分かるように、実施例１ないし３による発熱複合体は、比較例１，及び２より、ＣＮＴ含量に対して高い導電度が得られるということが分かる。
【０１１６】
以上、図面及び実施例を参照しつつ、本発明の望ましい実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１１７】
本発明の抵抗発熱組成物、並びにそれを利用した発熱複合体及びその製造方法、加熱装置及び定着装置は、例えば、印刷装置関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【０１１８】
１０    現像ユニット、
１１    感光ドラム、
１２    現像ローラ、
１３    帯電ローラ、
２０    用紙移送ベルト、
２１，２２，２３，２４    支持ローラ、
３０    露光ユニット、
４０    転写ローラ、
１００    印刷ユニット、
３００    定着装置、
１２０    カセット、
１２１    ピックアップローラ、
１２２    移送ローラ、
１２３    排出ローラ、
３０１    定着ニップ、
３１０    加熱部材、
３１１    支持体、
３１２    抵抗発熱層、
３１３    離型層、
３２０    加圧部材、
３２１    金属支持体、
３２２    弾性層、
３４０    ニップ形成部材、
Ｐ    記録媒体。
【図１】
2013175463.tif 000005
【図２】
2013175463.tif 000006
【図３】
2013175463.tif 000007
【図４】
2013175463.tif 000008
【図５】
2013175463.tif 000009
【図６】
2013175463.tif 000010
【図７】
2013175463.tif 000011