(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱部材と接触して記録材を挟持搬送しつつ加熱するためのニップ部を形成する加圧部材であって、弾性層と、前記弾性層上に設けられ前記弾性層よりも熱伝導性の高い高熱伝導弾性層と、を有する加圧部材において、
前記高熱伝導弾性層には、長さが０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下、長さ方向における熱伝導率λｆがλｆ≧５００Ｗ／（ｍ・ｋ）である針状の熱伝導異方性フィラーと、平均繊維径が５０ｎｍ以上１μｍ未満、平均繊維長が２０μｍ以下、アスペクト比（繊維長／繊維径）が２０以上であるカーボンナノファイバーと、が分散されていることを特徴とする加圧部材。
【請求項２】
前記熱伝導異方性フィラーと前記カーボンナノファイバーは、前記高熱伝導弾性層に５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下の総量で分散されていることを特徴とする請求項１に記載の加圧部材。
【請求項３】
前記カーボンナノファイバーは、前記熱伝導異方性フィラーと前記カーボンナノファイバーの総量に対して、２０ｖｏｌ％未満であることを特徴とする請求項２に記載の加圧部材。
【請求項４】
加熱部材と、前記加熱部材と接触してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材が担持しているトナー画像を加熱する像加熱装置において、前記加圧部材として請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の加圧部材を有することを特徴とする像加熱装置。
【請求項５】
像担持体と、前記像担持体が担持する未定着画像を記録材に転写して担持させる転写手段と、記録材が担持する未定着画像を記録材に加熱する定着手段と、を有する画像形成装置において、前記定着手段として請求項４に記載の像加熱装置を有す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、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載する定着装置（定着器）の加圧ローラとして用いれば好適な加圧部材、この加圧部材を有する像加熱装置、及びこの像加熱装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式のプリンタや複写機に搭載する定着装置（定着器）として、ハロゲンヒータと、このハロゲンヒータにより加熱される定着ローラと、この定着ローラと接触してニップ部を形成する加圧ローラ（加圧部材）と、を有する熱ローラ方式のものがある。また定着装置として、セラミックス製の基板上に発熱抵抗体を有するヒータと、このヒータに接触しつつ移動する定着フィルムと、この定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラ（加圧部材）と、を有するフィルム加熱方式のものがある。熱ローラ方式或いはフィルム加熱方式の定着装置は、何れも未定着トナー画像を担持する記録材をニップ部で挟持搬送しつつ記録材にトナー画像を加熱定着するものである。上記熱ローラ方式の定着装置を搭載するプリンタで小サイズの記録材を大サイズの記録材と同じプリント間隔で連続プリントすると、定着ローラにおいて記録材が通過しない領域（非通紙部）が過度に昇温すること（以下、非通紙部昇温と記す）が知られている。また、上記フィルム加熱方式の定着装置を搭載するプリンタで小サイズの記録材を大サイズの記録材と同じプリント間隔で連続プリントすると、ヒータにおいて非通紙部昇温することが知られている。この非通紙部昇温はプリンタの処理速度（プロセススピード）が速くなるほど発生しやすい。なぜなら、高速化に伴い記録材がニップ部を通過する時間が短くなるので、トナー画像を記録材に加熱定着するために必要な定着温度を高くする場合が多いからである。このように非通紙部昇温すると、定着装置を構成している各パーツにダメージを与える可能性がある。また、非通紙部昇温している状態で大サイズの記録材にプリントすると、その記録材において非通紙部と対応する部分でトナーが溶け過ぎ高温オフセットが発生してしまう。上記のような問題を発生させない為に、非通紙部昇温を低減させる手段の一つとして、加圧ローラの熱伝導率を高くするという手法が一般的に知られている。これは、加圧ローラの有する弾性層の伝熱性を積極的に良化させる事で非通紙部の温度の低下、つまり定着ローラもしくはヒータの長手方向の熱の高低差が減少するという効果を得る事ができるというものである。特許文献１には、ピッチ系炭素繊維を分散した高熱伝導弾性層と弾性層を有する加圧ローラが開示されている。この加圧ローラでは、高熱伝導弾性層の長手方向の熱伝導率が弾性層よりも高い為、非通紙部昇温の緩和に効果的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特願２００７−１６７４７７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に開示されている加圧ローラは非通紙部昇温をよく緩和できているが、加工成形上、ピッチ系炭素繊維の添加量としては４０ｖｏｌ％が上限であった。本発明の目的は、高熱伝導弾性層と弾性層を有する加圧部材であって、高熱伝導弾性層に分散された熱伝導性フィラーの総量を増やすことなく高熱伝導弾性層の長手方向の熱伝導率を上げることのできる加圧部材を提供することにある。また本発明の目的は、上記の加圧部材を有する像加熱装置を提供することにある。また本発明の目的は、上記の像加熱装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明に係る加圧部材は、加熱部材と接触して記録材を挟持搬送しつつ加熱するためのニップ部を形成する加圧部材であって、弾性層と、前記弾性層上に設けられ前記弾性層よりも熱伝導性の高い高熱伝導弾性層と、を有する加圧部材において、前記高熱伝導弾性層には、長さが０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下、長さ方向における熱伝導率λｆがλｆ≧５００Ｗ／（ｍ・ｋ）である針状の熱伝導異方性フィラーと、平均繊維径が５０ｎｍ以上１μｍ未満、平均繊維長が２０μｍ以下、アスペクト比（繊維長／繊維径）が２０以上であるカーボンナノファイバーと、が分散されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、高熱伝導弾性層と弾性層を有する加圧部材であって、高熱伝導弾性層に分散された熱伝導性フィラーの総量を増やすことなく高熱伝導弾性層の長手方向の熱伝導率を上げることのできる加圧部材を提供することができる。また本発明によれば、上記の加圧部材を有する像加熱装置を提供することができる。また本発明によれば、上記の像加熱装置を有する画像形成装置を提供することにある。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）は画像形成装置の一例の概略構成模式図である。（ｂ）は定着装置の横断側面構成模式図である。
【図２】（ａ）は加圧ローラの製作過程で形成される弾性層形成物の説明図である。（ｂ）は弾性層形成物の外観斜視図と長手方向端部からの側面図である。（ｃ）は（ｂ）に示す弾性層形成物の高熱伝導弾性層の切り出しサンプルの拡大斜視図である。（ｄ）と（ｅ）はそれぞれ（ｃ）に示す高熱伝導弾性層の切り出しサンプルのａ断面の拡大図とｂ断面の拡大図である。（ｆ）は高熱伝導弾性層に含有されているカーボンファイバーの繊維径部分と繊維長部分を表わす説明図である。
【図３】（ａ）及び（ｂ）は高熱伝導弾性層の熱伝導率を測定するための被測定試料の説明図である。（ｃ）は被測定試料を用いて高熱伝導弾性層の熱伝導率を測定する方法の説明図である。
【図４】実施例１〜６及び比較例１及び比較例２の加圧ローラの成形手順を表わす説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
画像形成装置全体の構成：図１の（ａ）は本発明に係る像加熱装置を定着装置（定着器）として搭載する画像形成装置の一例の概略構成模式図である。この画像形成装置は電子写真式のレーザービームプリンタ（以下、プリンタと記す）である。本実施例に示すプリンタは、像担持体として回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１を有する。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファスＳｅ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケルなどのシリンダ（ドラム）状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。感光ドラム１は、プリント指令に応じて矢印方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転される。そしてこの回転過程で感光ドラム１の外周面（表面）が帯電手段としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。その感光ドラム１表面の一様帯電面に対してレーザービームスキャナ３から出力される、画像情報に応じて変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームＬＢによる走査露光がなされる。これによって感光ドラム１表面に目的の画像情報に応じた静電潜像が形成される。この潜像が現像手段としての現像装置４によりトナーＴＯを用いてトナー画像として現像され可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。一方、給送ローラ８の駆動により給送カセット９内に積載収納されている記録材Ｐが一枚づつ繰り出されガイド１０を有するシートパスを通ってレジストローラ１１に搬送される。レジストローラ１１は、この記録材Ｐを感光ドラム１表面と転写ローラ５の外周面（表面）との間の転写ニップ部に所定の制御タイミングにて給送する。この記録材Ｐは転写ニップ部で挟持搬送され、この搬送過程において転写ローラ５に印加される転写バイアスによって感光ドラム１表面のトナー画像が順次に記録材Ｐの面に転写されていく。これによって記録材Ｐは未定着のトナー画像を担持する。未定着トナー画像（未定着画像）を担持した記録材Ｐは感光ドラム１表面から順次に分離して転写ニップ部から排出され、搬送ガイド１２を通じて定着装置６のニップ部に導入される。この記録材Ｐは定着装置６のニップ部で熱と圧力を受けることによってトナー画像が記録材Ｐの面に加熱定着される。定着装置６を出た記録材Ｐは、搬送ローラ１３とガイド１４と排出ローラ１５とを有するシートパスを通って、排出トレイ１６にプリントアウトされる。また記録材分離後の感光ドラム１表面は、クリーニング手段としてのクリーニング装置７により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。本実施例のプリンタは、Ａ３サイズ紙対応のプリンタであって、プリントスピードが５０枚／分（Ａ４横）である。またトナーとしては、スチレンアクリル樹脂を主材とし、このスチレンアクリル樹脂に必要に応じて荷電制御剤、磁性体、シリカ等を内添、外添したガラス転移点５５〜６５℃のものを使用した。
【０００９】
定着装置の構成：以下の説明において、定着装置及びこの定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは、記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。幅とは短手方向の寸法である。図１の（ｂ）は定着装置６の横断側面構成模式図である。この定着装置６は、フィルム加熱方式の定着装置である。２１は横断面略半円弧状の樋型に形成されたフィルムガイドである。フィルムガイド２１は、図面に対し垂直な方向を長手方向とする横長の部材である。２２はこのフィルムガイド２１の下面の略中央に長手方向に沿って形成された溝内に収容支持されている加熱体である。２３は加熱部材としての耐熱性フィルム（以下、定着フィルムと記す）であって、長手方向に長いエンドレスベルト状（円筒状）に形成されている。定着フィルム２３は、加熱体２２を支持させたフィルムガイド２１にルーズに外嵌されている。フィルムガイド２１の材料は、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）や液晶ポリマー等の耐熱性樹脂の成形品である。加熱体２２は全体に低熱容量で且つ長手方向に細長いセラミックス製のヒータである。このヒータ２２は、長手方向に細長い薄板状のアルミナ製のヒータ基板２２ａを有している。そしてこのヒータ基板２２ａの表面（後述のニップ部Ｎ側の面）には、ヒータ基板２２ａの長手方向に沿って線状あるいは細帯状のＡｇ／Ｐｄなどの通電発熱体（抵抗発熱体）２２ｂが形成されている。そしてこの通電発熱体２２ｂは、通電発熱体２２ｂを覆うように薄いガラス層等によって形成された表面保護層２２ｃによって保護されている。ヒータ基板２２ａの裏面（ニップ部Ｎ側の面とは反対側の面）には、温度検知部材としてサーミスタ等の検温素子２２ｄなどが設けられている。定着フィルム２３は、熱容量を小さくし定着装置６のクイックスタート性を向上させるために、膜厚を総厚１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下２０μｍ以上としたベースフィルムの表面に離型層をコーティングした複合層フィルムである。ベースフィルムの材料としては、ＰＩ（ポリイミド）・ＰＡＩ（ポリアミドイミド）・ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）・ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）等の樹脂材料やＳＵＳ、Ｎｉなどの金属材料が用いられる。離型層の材料としては、ＰＴＦＥポリテトラフルオロエチレン）・ＰＦＡ（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）・ＦＥＰ（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）等のフッ素樹脂材料が用いられる。２４は加圧部材としての加圧ローラであって、長手方向に長いローラ状に形成されている。加圧ローラ２４は、鉄やアルミニウム等の材料により長手方向に細長い丸軸に形成された芯金２４ｄを有している。そしてこの芯金２４ｄの長手方向両端に設けられる被支持部間の外周に弾性層（耐熱性ゴム層）２４ａを設け、この弾性層２４ａの外周に弾性層２４ａよりも熱伝導性の高い高熱伝導弾性層２４ｂを設けている。そしてこの高熱伝導弾性層２４ｂの外周に離型層２４ｃを設けている。この加圧ローラ２４は、定着フィルム２３の下方で定着フィルム２３と対向するように配されている。そしてこの加圧ローラ２４を所定の加圧機構（不図示）によりフィルム２３を挟んでヒータ２２の表面保護層２２ｃに対し所定の加圧力で加圧させている。この加圧力に応じて加圧ローラ２４の外周面（表面）と定着フィルム２３の外周面（表面）が接触し加圧ローラ２４の弾性層２４ａと高熱伝導弾性層２４ｂが弾性変形する。これによって加圧ローラ２４表面と定着フィルム２３表面との間に所定幅のニップ部Ｎ（定着ニップ部）を形成している。
【００１０】
定着装置の加熱定着動作：プリント指令に応じて駆動源としての定着モータＭが回転駆動されると、この定着モータＭの回転力が動力伝達機構（不図示）を介して加圧ローラ２４に伝達される。これにより加圧ローラ２４は矢印方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転される。この加圧ローラ２４の回転はニップ部Ｎを通じて定着フィルム２３表面に伝わり、定着フィルム２３は加圧ローラ２４の回転に従動して矢印方向に回転する。またプリント指令に応じて電力制御部（不図示）よりヒータ２２の通電発熱体２２ｂに電力が供給されると、通電発熱体２２ｂが発熱しヒータ２２は速やかに昇温する。ヒータ２２の温度は検温素子２２ｄにより検知され、この検温素子２２ｄの出力信号に基づいてヒータ２２の温度を所定の定着温度（目標温度）に維持するように電力制御部が通電発熱体２２ｂへの電力の供給を制御する。定着モータＭが回転駆動され、かつヒータ２２の通電発熱体２２ｂへの電力の供給が制御された状態において、未定着のトナー画像ｔを担持した器録材Ｐがニップ部Ｎに導入される。この記録材Ｐはニップ部Ｎで定着フィルム２３表面と加圧ローラ２４表面とにより挟持されその状態に搬送される。そしてこの搬送過程においてトナー画像ｔにヒータ２２の熱が定着フィルムを介して付与されるとともにニップ部の圧が付与されることによって、トナー画像ｔは記録材Ｐ上に加熱定着される。
【００１１】
加圧ローラの弾性層と高熱伝導弾性層の説明：弾性層２４ａと高熱伝導弾性層２４ｂの厚さを加算した弾性層全体（２４ａ＋２４ｂ）の厚さは、所定幅のニップ部Ｎを形成することができる厚さであれば特に限定されないが、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下が好ましい。弾性層２４ａの厚さは特に限定されるものではなく高熱伝導弾性層２４ｂの硬度に応じて適宜必要な厚さに調整すればよい。弾性層２４ａの材料としては、シリコーンゴムなど一般的な耐熱性ソリッドゴムなどを用いる事が出来る。耐熱性ソリッドゴムは、加圧ローラ２４の弾性層２４ａの材料として使用した場合に充分な耐熱性を有し、かつ、好ましい弾性（軟らかさ）を有しているため、弾性層２４ａの主たる材料として好適である。弾性層２４ａの成形方法は、特に限定されないが、一般的な型成形法やコート成形法が好適に用いる事ができる。高熱伝導弾性層２４ｂは、弾性層２４ａの外周面上（弾性層上）に均一な厚さで形成されている。高熱伝導弾性層２４ｂの成形方法も、特に限定されないが、一般には型成形、コート成形等の成形方法が用いることができる。高熱伝導弾性層２４ｂの厚さは、弾性層全体（２４ａ＋２４ｂ）の厚さが２ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内であれば、弾性層２４ａの厚さによって適宜調整することができる。この高熱伝導弾性層２４ｂは、耐熱性弾性材料中に、針状の熱伝導異方性フィラーとしてのカーボンファイバー２４ｆと、カーボンナノファイバー２４ｇが分散されて形成されていることが必須である。以下の説明において、加圧ローラ２４の製造過程で形成されるローラ状の部材即ち芯金２４ｄの外周に設けられた弾性層２４ａの外周に高熱伝導弾性層２４ｂを有するローラ状の部材を弾性層形成物Ｂ（図２の（ｂ）参照）という。図２の（ａ）は加圧ローラ２４の製作過程で形成される弾性層形成物２４Ｒの説明図である。耐熱性弾性材料２４ｅとしては、弾性層２４ａと同様、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性ゴム材料を用いることができる。シリコーンゴムを耐熱性弾性材料２４ｅとして用いる場合には、入手のしやすさ、加工しやすさの観点から、付加型シリコーンゴムが好ましい。なお、付加型シリコーンゴムの硬化前には、付加型シリコーンゴムの粘度が低すぎるとコート成形法の加工時に液ダレが生じ、付加型シリコーンゴムの粘度が高すぎると混合・分散が困難になるため、０．１〜１０００Ｐａ・ｓ程度の原料ゴムが好ましい。カーボンファイバー２４ｆとカーボンナノファイバー２４ｇは、高熱伝導弾性層２４ｂの熱伝導性を確保するための充填剤としての役割を有している。カーボンファイバー２４ｆとカーボンナノファイバー２４ｇを耐熱性弾性材料２４ｅ中に分散することで、高熱伝導弾性層２４ｂ中に熱流路を形成することができる。これにより、加圧ローラ２４において記録材Ｐが通過しない非通紙部などの高温側から記録材Ｐが通過する通紙部への効率的な熱分散が可能となる。また、カーボンファイバー２４ｆは繊維形状（針状）を有しているため、硬化前の液状の耐熱性弾性材料２４ｅにカーボンファイバー２４ｆを混練すると、高熱伝導弾性層２４ｂを成形する際に、液状の耐熱性弾性材料２４ｅの流れの方向に配向し易い。即ち、カーボンファイバー２４ｆを混練した液状の耐熱性弾性材料２４ｅを弾性層２４ａの長手方向一端部側から他端部側に流して高熱伝導弾性層２４ｂの成形を行うと、カーボンファイバー２４ｆは弾性層２４ａの長手方向に沿って配向し易い。これにより、高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向の熱伝導性を高めることができる。さらに、カーボンナノファイバー２４ｇは繊維状で、かつナノオーダーの繊維径（直径）を有している。このため、硬化前の液状の耐熱性弾性材料２４ｅにカーボンファイバー２４ｆと共にカーボンナノファイバー２４ｇを混練すると、高熱伝導弾性層２４ｂを成形する際に、カーボンナノファイバー２４ｇは下記の様な役割をする。即ち、カーボンファイバー２４ｆと共にカーボンナノファイバー２４ｇを混練した液状の耐熱性弾性材料２４ｅを弾性層２４ａの長手方向一端部側から他端部側に流して高熱伝導弾性層２４ｂの成形を行う。すると、カーボンナノファイバー２４ｇはカーボンファイバー２４ｆ同士（熱伝導異方性フィラー同士）を繋ぐ役割をする。これにより、高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向の熱伝導性をより高めることができる。
【００１２】
次に、硬化後の高熱伝導弾性層２４ｂ中でのカーボンファイバー２４ｆとカーボンナノファイバー２４ｇの様子について詳しく説明する。図２の（ｂ）は弾性層形成物Ｂの外観斜視図と長手方向端部からの側面図である。（ｃ）は（ｂ）に示す弾性層形成物Ｂの高熱伝導弾性層２４ｂの切り出しサンプルの拡大斜視図である。（ｄ）と（ｅ）はそれぞれ（ｃ）に示す高熱伝導弾性層２４ｂの切り出しサンプル２４ｂ１のａ断面の拡大図とｂ断面の拡大図である。（ｆ）は高熱伝導弾性層２４ｂに含有されているカーボンファイバー２４ｆの繊維径部分Ｄと繊維長部分Ｌを表わす説明図である。図２の（ｂ）に示すように、弾性層形成物Ｂの高熱伝導弾性層２４ｂをｘ方向（周方向）、ｙ方向（長手方向）にてカットし高熱伝導弾性層２４ｂの切り出しサンプル２４ｂ１を得る。そして、図２の（ｃ）のように、この切り出しサンプル２４ｂ１のｘ方向のａ断面とｙ方向のｂ断面をそれぞれ観察する。すると、ｘ方向のａ断面では図２の（ｄ）のようにカーボンファイバー２４ｆの繊維径部分Ｄ（図２の（ｆ）参照）が主に観察される。これに対して、ｙ方向のｂ断面ではカーボンファイバー２４ｆの繊維長部分Ｌ（図２の（ｆ）参照）が多く観察される。またカーボンナノファイバー２４ｇがカーボンファイバー２４ｆの隙間に観察される（図２の（ｅ）参照）。ここで、カーボンファイバー２４ｆにおいて、繊維長部分Ｌの平均値（平均繊維長）が１０μｍより短いと、高熱伝導弾性層２４ｂ中の熱伝導率異方性効果が現れ難い。繊維長部分Ｌの平均値が１ｍｍより長いと、カーボンファイバー２４ｆの高熱伝導弾性層２４ｂ中への分散加工成形が難しい。従って、カーボンファイバー２４ｆの長さは０．０１ｍｍ以上１ｍｍ以下、好ましくは０．０５ｍｍ以上１ｍｍ以下がよい。カーボンファイバー２４ｆの長さ方向（繊維軸方向）における熱伝導率λｆは５００Ｗ／（ｍ・ｋ）以上（λｆ≧５００Ｗ／（ｍ・ｋ））がよい。熱伝導率λｆの測定方法はレーザーフラシュ法である（装置名：レーザーフラシュ法熱定数測定装置ＴＣ−７０００（商品名：アルバック理工（株）製）。このようなカーボンファイバー２４ｆとして、その高い熱伝導性能から、石油ピッチや石炭ピッチを原料として製造されたピッチ系カーボンファイバーが好ましい。カーボンナノファイバー２４ｇとして、繊維径部分の平均値（平均繊維径）が５０ｎｍ以上１μｍ未満、繊維長部分の平均値（平均繊維長）が２０μｍ以下であって、アスペクト比（繊維長／繊維径）が２０以上のカーボンナノファイバーを用いた。カーボンファイバー２４ｆとカーボンナノファイバー２４ｇ合計での耐熱性弾性材料２４ｅ中の分散含有量下限としては５ｖｏｌ％であり、これを下回ると期待する高い熱伝導性能の値が得られない。またカーボンファイバー２４ｆとカーボンナノファイバー２４ｇ合計での耐熱性弾性材料２４ｅ中の分散含有量上限としては３０ｖｏｌ％であり、これを上回ると成形が難しくなってしまう。従って、カーボンファイバー２４ｆとカーボンナノファイバー２４ｇは総量で５ｖｏｌ％以上３０ｖｏｌ％以下である。ここで、カーボンファイバー２４ｆの体積率は下記の式より求めている。
（高熱伝導弾性層中に含有させた全カーボンファイバーの体積）／（高熱伝導弾性層の耐熱性弾性材料の体積＋高熱伝導弾性層中に含有させた全カーボンファイバーの体積）×１００ｖｏｌ％・・・・・式
次に、高熱伝導弾性層２４ｂの熱伝導率の測定方法について説明する。図３の（ａ）及び（ｂ）は高熱伝導弾性層２４ｂの熱伝導率を測定するための被測定試料の説明図、（ｃ）は被測定試料を用いて高熱伝導弾性層２４ｂの熱伝導率を測定する方法の説明図である。高熱伝導弾性層２４ｂの記録材搬送方向（周方向：ｘ方向）及びそれに交差する方向（長手方向：ｙ方向）の熱伝導率に関して、ホットディスク法熱物性測定装置：ＴＰＡ−５０１（商品名、京都電子工業（株）製）を用いて測定することができる。この際、熱伝導率を測定するのに高熱伝導弾性層２４ｂの充分な厚みを確保するために、高熱伝導弾性層２４ｂより切り出した切り出しサンプル２４ｂ１（図２の（ｃ）参照）を適宜必要枚数重ねて被測定試料２４ｂ２を作製する（図３の（ａ）参照）。本実施例では、高熱伝導弾性層２４ｂよりｘ方向（１５ｍｍ）×ｙ方向（１５ｍｍ）×厚み（設定厚み）の切り出しサンプル２４ｂ１を複数枚切り出す。そしてこの切り出した複数枚の切り出しサンプル２４ｂ１を厚みが約１５ｍｍになるように重ね合わせてそれを被測定試料２４ｂ２とする（図３の（ａ）参照）。次に、この被測定試料２４ｂ２を厚さ０．０７ｍｍ、幅１０ｍｍのカプトンテープＴで固定した（図３（ｂ）参照）。次に、被測定試料２４ｂ２の被測定面の平面度を揃えるために剃刀にて被測定面及び被測定面裏面をカットする。この被測定試料２４ｂ２を２セット用意し、この２セットの被測定試料２４ｂ２でセンサＳを挟み熱伝導率の測定を行う（図３の（ｃ）参照）。被測定試料２４ｂ２について、方向（ｘ方向、ｙ方向）を変えて測定を行う場合は、測定方向を変更し前述した通りの方法にて行えばよい。なお、本実施例では測定５回の平均値を用いた。
【００１３】
加圧ローラの離型層の説明：離型層２４ｃは、高熱伝導弾性層２４ｂの外周面上にＰＦＡチューブを被せることにより形成しても良い。或いは、フッ素ゴムまたは、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどのフッ素樹脂を高熱伝導弾性層２４ｂの外周面上にコーティングすることによって形成しても良い。なお、離型層２４ｃの厚さは加圧ローラ２４に充分な離型性を付与することができる厚さであれば特に限定されない。さらに、高熱伝導弾性層２４ｂと離型層２４ｃとの間には接着の目的により接着層が形成されていても良い。
【００１４】
加圧ローラの性能評価の説明：以下に示す実施例１〜６及び比較例１、２の成形方法で作製した加圧ローラの性能を評価した。この性能評価を行う加圧ローラは、外径φ３０で、肉厚３．５ｍｍの弾性層２３ａ、肉厚１．０ｍｍの高熱伝導弾性層２４ｂ、表層には厚さ５０μｍのＰＦＡチューブである離型層２４ｃを有する構成である。またこの加圧ローラは、同じの成形方法で作製されたものである。そしてこの加圧ローラについて、高熱伝導弾性層２４ｂ中のカーボンファイバーとカーボンナノファイバーの配合のみを振って性能比較を行なう。まず、実施例１〜６、及び比較例１、２で使用するカーボンファイバー、カーボンナノファイバーを示す。
・１００−０５Ｍ：ピッチ系カーボンファイバー、商品名：ＸＮ−１００−０５Ｍ、日本グラファイトファイバー（株）製、平均繊維径：９μｍ、平均繊維長Ｌ：５０μｍ、熱伝導率９００Ｗ／（ｍ・ｋ）。
・１００−１５Ｍ：ピッチ系カーボンファイバー、商品名：ＸＮ−１００−１５Ｍ、日本グラファイトファイバー（株）製、平均繊維径：９μｍ、平均繊維長Ｌ：１５０μｍ、熱伝導率９００Ｗ／（ｍ・ｋ）。
・ＶＧＣＦ−Ｓ：カーボンナノファイバー、商品名：ＶＧＣＦ−Ｓ、昭和電工（株）製、平均繊維径：１００ｎｍ、平均繊維長Ｌ：１０μｍ。
【００１５】
次に、実施例１〜６及び比較例１、２の共通の弾性層２３ａの成形方法について説明する。図４は実施例１〜６及び比較例１、２の加圧ローラの成形手順を表わす説明図である。図４において、φ２２のＡｌ製芯金２４ｄの外周に、密度が１．２０ｇ／ｃｍ３である付加反応硬化型のシリコーンゴムを用いて型成形法により肉厚３．５ｍｍの弾性層２４ａを形成することにより、φ２９の弾性層形成物Ａを得る（図４の（ａ）参照）。ここで温度条件としては１５０℃×３０分にて加熱硬化させた。実施例１〜４では耐熱性弾性材料２４ｅ中のカーボンファイバー２４ｆとカーボンナノファイバー２４ｇの総量（以下、フィラー総量と記す）を２５ｖｏｌ％に合わせて高熱伝導弾性層２４ｂの成形を行なう。実施例５では耐熱性弾性材料２４ｅ中のフィラー総量を３０ｖｏｌ％に合わせて高熱伝導弾性層２４ｂの成形を行なう。実施例６では耐熱性弾性材料２４ｅ中のフィラー総量を３５ｖｏｌ％に合わせて高熱伝導弾性層２４ｂの成形を行なう。比較例１、２では耐熱性弾性材料２４ｅ中のフィラー総量を２５ｖｏｌ％に合わせて高熱伝導弾性層２４ｂの成形を行なう。実施例１〜６及び比較例１、２の加圧ローラの成形方法を説明する。
【００１６】
（実施例１）：まず、
重量平均分子量  Ｍｗ＝６５０００
数平均分子量  Ｍｎ＝１５０００
Ａ液‥ビニル基濃度（０．８６３ｍｏｌ％）、ＳｉＨ濃度（無し）
粘度（７．８Ｐａ・ｓ）
Ｂ液‥ビニル基濃度（０．９５５ｍｏｌ％）、ＳｉＨ濃度（０．７８０ｍｏｌ％）
粘度（６．２Ｐａ・ｓ）
Ａ／Ｂ＝１／１の時Ｈ／Ｖｉ＝０．４３
となるＡ、Ｂ両液を１：１の割合になるように配合し、触媒の白金化合物を加えて付加硬化型シリコーンゴム原液（以下、シリコーンゴム原液と記す）を得る。このシリコーンゴム原液とフィラー総量の合計に対し、ピッチ系カーボンファイバー１００−１５Ｍを２４．５ｖｏｌ％、カーボンナノファイバーＶＧＣＦ−Ｓを０．５ｖｏｌ％の割合になるように均一に配合・混練して、シリコーンゴム組成物１を得た。次に内径φ３０の金型にφ２９の弾性層形成物１を芯軸が等しくなるようセットした。そしてこの金型と弾性層形成物Ａの間に上記シリコーンゴム組成物１を注入し、１５０℃×６０分の加熱硬化を経て高熱伝導弾性層２４ｂを備えた外径φ３０の弾性層形成物Ｂを得る（図４の（ｂ）参照））。さらにこの弾性層形成物Ｂの外周面にＰＦＡチューブ（厚み５０μｍ）を被覆し加熱硬化を経て、ＰＦＡチューブの長手方向両端部を切断し、長手方向の長さ３２０ｍｍの加圧ローラIを得た（図４の（ｃ）参照）。ここで、ＰＦＡとは、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体のことである。なお、別途、上記の成形方法と同様にして弾性層形成物Ａ上に高熱伝導弾性層２４ｂを形成した。この高熱伝導弾性層２４ｂの一部を切り出し、前述した方法にてｙ方向（長手方向）の熱伝導率を測定したところ３１．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ｘ方向の熱伝導率は１３．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００１７】
（実施例２）：実施例１と同じ手法を用いてシリコーンゴム原液を得る。このシリコーンゴム原液とフィラー総量の合計に対し、ピッチ系カーボンファイバー１００−１５Ｍを２３．７５ｖｏｌ％、カーボンナノファイバーＶＧＣＦ−Ｓを１．２５ｖｏｌ％の割合になるように均一に配合・混練して、シリコーンゴム組成物２を得た。次に実施例１と同じ成形方法を用いて加圧ローラＩＩを得た。なお、別途、上記の成形方法と同様にして弾性層形成物Ａ上に高熱伝導弾性層２４ｂを形成した。この高熱伝導弾性層２４ｂの一部を切り出し、前述した方法にてｙ方向（長手方向）の熱伝導率を測定したところ３４．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ｘ方向の熱伝導率は１４．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００１８】
（実施例３）：実施例１と同じ手法を用いてシリコーンゴム原液を得る。このシリコーンゴム原液とフィラー総量の合計に対し、ピッチ系カーボンファイバー１００−１５Ｍを２３ｖｏｌ％、カーボンナノファイバーＶＧＣＦ−Ｓを２ｖｏｌ％の割合になるように均一に配合・混練して、シリコーンゴム組成物３を得た。次に実施例１と同じ成形方法を用いて加圧ローラＩＩＩを得た。なお、別途、上記の成形方法と同様にして弾性層形成物Ａ上に高熱伝導弾性層２４ｂを形成した。この高熱伝導弾性層２４ｂの一部を切り出し、前述した方法にてｙ方向（長手方向）の熱伝導率を測定したところ３５．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ｘ方向の熱伝導率は１５．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００１９】
（実施例４）：実施例１と同じ手法を用いてシリコーンゴム原液を得る。このシリコーンゴム原液とフィラー総量の合計に対し、ピッチ系カーボンファイバー１００−１５Ｍを２０ｖｏｌ％、カーボンナノファイバーＶＧＣＦ−Ｓを５ｖｏｌ％の割合になるように均一に配合・混練して、シリコーンゴム組成物４を得た。しかし、シリコーンゴム組成物４の粘度が高い為、注入が困難など加工上問題があり、加圧ローラを作製することが出来なかった。
【００２０】
（実施例５）：実施例５に関しては、フィラーの分散含有量の合計を振って加圧ローラＩＶを作製する。カーボンナノファイバーのフィラー量総計に対する配合量は変えないものとする。実施例１と同じ手法を用いてシリコーンゴム原液を得る。このシリコーンゴム原液とフィラー総量の合計に対し、ピッチ系カーボンファイバー１００−１５Ｍを２７．６ｖｏｌ％、カーボンナノファイバーＶＧＣＦ−Ｓを２．４ｖｏｌ％の割合になるように均一に配合・混練して、シリコーンゴム組成物６を得た。次に実施例１と同じ成形方法を用いて加圧ローラＶを得た。なお、別途、上記と同様にして弾性層形成物Ａ上に高熱伝導弾性層２４ｂを形成した。この高熱伝導弾性層２４ｂの一部を切り出し、前述した方法にてｙ方向（長手方向）の熱伝導率を測定したところ４０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ｘ方向は２１．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００２１】
（実施例６）：実施例６に関しても、フィラーの分散含有量の合計を振って加圧ローラＶＩを作製する。カーボンナノファイバーのフィラー量総計に対する配合量は変えないものとする。実施例１と同じ手法を用いてシリコーンゴム原液を得る。このシリコーンゴム原液とフィラー総量の合計に対し、ピッチ系カーボンファイバー１００−１５Ｍを３２．２ｖｏｌ％、カーボンナノファイバーＶＧＣＦ−Ｓを２．８ｖｏｌ％の割合になるように均一に配合・混練して、シリコーンゴム組成物６を得た。しかし、シリコーンゴム組成物６の粘度が高い為、注入が困難など加工上問題があり、加圧ローラを作製することが出来なかった。
【００２２】
（比較例１）：シリコーンゴム原液にピッチ系カーボンファイバーとカーボンナノファイバーを配合させた実施例１〜６の加圧ローラの効果と比較する為に、シリコーンゴム原液にピッチ系カーボンファイバーのみを配合した加圧ローラを作製する。まず、実施例１と同じ手法を用いてシリコーンゴム原液を得る。このシリコーンゴム原液とフィラー総量の合計に対し、ピッチ系カーボンファイバー１００−１５Ｍを２５ｖｏｌ％の割合になるように均一に配合・混練して、シリコーンゴム組成物７を得た。次に実施例１と同じ成形方法を用いて加圧ローラＶＩＩを得た。なお、別途、上記と同様にして弾性層形成物Ａ上に高熱伝導弾性層２４ｂを形成した。この高熱伝導弾性層２４ｂの一部を切り出し、前述した方法にてｙ方向（長手方向）の熱伝導率を測定したところ２７．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ｘ方向は１１．９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００２３】
（比較例２）：カーボンナノファイバーに変えて他の短繊維を配合した時の効果をみるために、以下のような加圧ローラを作製する。まず、実施例１と同じ手法を用いてシリコーンゴム原液を得る。このシリコーンゴム原液とフィラー総量の合計に対し、ピッチ系カーボンファイバー１００−１５Ｍを２３．７５ｖｏｌ％、カーボンファイバー１００−０５Ｍを１．２５ｖｏｌ％の割合になるように均一に配合・混練して、シリコーンゴム組成物８を得た。次に実施例１と同じ成形方法を用いて加圧ローラＶＩＩＩを得た。なお、別途、上記と同様にして弾性層形成物Ａ上に高熱伝導弾性層２４ｂを形成した。この高熱伝導弾性層２４ｂの一部を切り出し、前述した方法にてｙ方向（長手方向）の熱伝導率を測定したところ２５．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ｘ方向は１１．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【００２４】
実施例１〜３、実施例５、比較例１及び比較例２の各加圧ローラの性能評価：＜非通紙部昇温について＞性能評価には、定着装置６の加圧ローラ２４として、実施例１〜３、実施例５、比較例１及び比較例２の各加圧ローラＩ〜ＶＩＩＩを用いた。そして各加圧ローラＩ〜ＶＩＩＩを有するそれぞれの定着装置において、加圧ローラＩ〜ＶＩＩＩの周速度（プロセススピード）を２３４ｍｍ／ｓｅｃとなるように調整し、定着温度を２２０℃に設定した。そしてこの状態で、ＬＴＲ横サイズ紙を５０枚／分にて連続５００枚通紙した時の非通紙部（ヒータ２２のＬＴＲ横サイズ紙が通過しない領域）の定着フィルム２３表面の温度を測定した。
【００２５】
評価の結果：評価結果の一覧を表１に示す。
【００２６】
【表１】
0005414450.tif 000002
【００２７】
比較例１の加圧ローラＩを有する定着装置では、高熱伝導弾性層２４ｂのｙ方向の熱伝導率は２７．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ｘ方向は１１．９Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、非通紙部温度は２６６℃である。以後、比較例１の結果を基準として非通紙部温度に対する効果を判断する。なお、この時、ＬＴＲ横サイズ紙の通紙部（ヒータ２２のＬＴＲ横サイズ紙が通過する領域）における定着フィルム２３表面の温度は２０５℃であった。この通紙部における定着フィルム２３表面の温度は、実施例１〜３、比較例１及び比較例２の各加圧ローラＩ〜ＩＩＩ、ＶＩＩ及びＶＩＩＩを有する全ての定着装置において同じであるため、以後その記載は省略する。実施例１の加圧ローラＩを有する定着装置では、高熱伝導弾性層のｙ方向の熱伝導率は３１．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ｘ方向は１３．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、カーボンナノファイバーを配合することで比較例１よりもｙ方向の熱伝導率を高くすることができた。これより非通紙部温度は２５６℃となり、非通紙部において充分な昇温抑制効果が見られた。実施例２の加圧ローラＩＩを有する定着装置では、カーボンナノファイバーが実施例１の加圧ローラＩの高熱伝導弾性層よりも多く配合されている。従って、高熱伝導弾性層のｙ方向の熱伝導率は３４．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ｘ方向は１４．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、比較例１よりもｙ方向の熱伝導率をより高くすることができた。これより非通紙部温度は２５２℃となり、非通紙部において充分な昇温抑制効果が見られた。実施例３の加圧ローラＩＩＩを有する定着装置では、カーボンナノファイバーが実施例２の加圧ローラＩＩの高熱伝導弾性層よりも多く配合されている。従って、高熱伝導弾性層のｙ方向の熱伝導率は３５．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ｘ方向は１５．７Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、比較例１よりもｙ方向の熱伝導率をより高くすることができた。これより非通紙部温度は２４９℃となり、非通紙部において充分な昇温抑制効果が見られた。実施例４では、上述した通り、加工上の問題から加圧ローラＩＶを作製することが出来なかったため、評価は行なっていない。実施例５の加圧ローラＶを有する定着装置では、フィラー総量が実施例１〜３よりも多く配合されている。従って、高熱伝導弾性層のｙ方向の熱伝導率は４０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ｘ方向は２１．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）であり、比較例１よりもｙ方向の熱伝導率をより高くすることができた。これより非通紙部温度は２４２℃となり、非通紙部において充分な昇温抑制効果が見られた。実施例６では、上述した通り、加工上の問題から加圧ローラＶＩを作製することが出来なかったため、評価は行なっていない。比較例２の加圧ローラを有する定着装置では、カーボンファイバー１００−０５Ｍを配合しているが、このカーボンファイバー１００−０５Ｍの様な繊維径が大きい短繊維ではカーボンファイバー同士を繋ぐような役割をしない。よって、高熱伝導弾性層のｙ方向の熱伝導率は２５．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）、ｘ方向は１１．３Ｗ／（ｍ・Ｋ）と、比較例１よりも低くなっている。そのため非通紙部昇温は２７０℃であり、実施例１〜３及び実施例５のような昇温抑制効果は得られなかった。
【００２８】
以上の実施例１〜６、比較例１及び比較例２よりカーボンナノファイバー２４ｇの耐熱性弾性材料２４ｅ中の分散含有量上限としては、フィラー総量（カーボンファイバー２４ｆ＋カーボンナノファイバー２４ｇ）に対して２０ｖｏｌ％未満が好ましい。これを上回ると高熱伝導弾性層２４ｂのシリコーン組成物の粘度が上昇してしまい、加工成形上問題が生じてしまう。また、フィラー総量の耐熱性弾性材料２４ｅ中の分散含有量上限としては３０ｖｏｌ％以下が好ましい。これを上回ると高熱伝導弾性層２４ｂのシリコーン組成物の粘度が上昇してしまい、加工成形上問題が生じてしまう。フィラー総量の耐熱性弾性材料２４ｅ中の分散含有量下限としては５ｖｏｌ％以上が好ましい。これを下回ると熱伝導性能が低下してしまい、期待する所望の熱伝導性能の値が得られない。
【００２９】
以上説明したように、熱伝導性を有するカーボンファイバー２４ｆと小量のカーボンナノファイバー２４ｇを用いることで、カーボンナノファイバー２４ｇがカーボンファイバー２４ｆ同士を繋ぐ役割をする。これにより、高熱伝導弾性層２４ｂに分散されたフィラーの総量を増やすことなく、カーボンファイバー２４ｆのみ含有させた高熱伝導弾性層よりも加圧ローラ２４の長手方向の熱伝導率を高めることができる。従って、実施例１〜３、実施例５の各加圧ローラＩ〜ＩＩＩ、Ｖを定着装置６に用いることにより、カーボンファイバー２４ｇのみ含有させた加圧ローラを用いたものよりも非通紙部昇温を緩和できる。
【００３０】
他の実施例：（１）上記実施例の定着装置６において、加熱体２２はセラミックヒータに限られるものではない。例えば、ニクロム線等を用いた接触加熱体等や、鉄板片等の電磁誘導発熱性部材等であってもよい。加熱体２２は必ずしも定着ニップ部（圧接ニップ部）に位置していなくてもよい。フィルム２３自体を電磁誘導発熱性の金属フィルムにした電磁誘導加熱方式の加熱定着装置にすることもできる。フィルム２３は複数本の懸架部材間に懸回張設して駆動ローラで回動駆動させる装置構成にすることもできる。またフィルム２３は繰り出し軸にロール巻きにした有端の長尺部材にして巻取り軸側に走行移動させる装置構成にすることもできる。（２）上記実施例の定着装置は、フィルム加熱方式に限られず、加熱部材としての定着ローラと、この定着ローラと接触してニップ部を形成する加圧部材としての加圧ローラと、を有する熱ローラ方式の定着装置であってもよい。（３）上記実施例の定着装置は、実施例の定着装置に限られず、その他、未定着画像を仮定着する像加熱装置、画像を担持した記録材を再加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置であってもよい。
【符号の説明】
【００３１】
６：定着装置、２３：フィルム、２４：加圧ローラ、２４ａ：弾性層、２４ｂ：高熱伝導弾性層、２４ｅ：付加型シリコーンゴム、２４ｆ：カーボンファイバー、２４ｇ：カーボンナノファイバー、Ｎ：ニップ部、Ｐ：記録材、ｔ：トナー画像
【図３】
0005414450.tif 000003
【図１】
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【図２】
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【図４】
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