(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ローラと、を有し、前記ニップ部でトナー画像を担持する記録材を搬送しつつ前記トナー画像を加熱する像加熱装置において、
前記加圧ローラは、液状シリコーンゴム１００重量部に対して樹脂マイクロバルーンを１〜１０重量部及び熱伝導フィラーを１〜６０重量部添加した液状シリコーンゴムを熱硬化して形成した熱硬化シリコーンゴム層であって、前記樹脂マイクロバルーンによって形成した空隙部と、前記空隙部を連結する孔道部と、を有する熱硬化シリコーンゴム層を有し、前記熱硬化シリコーンゴム層は、熱伝導率が０．１５〜０．５Ｗ／ｍＫであり、ゴム硬度がアスカーＣで１５〜５０度であることを特徴とする像加熱装置。
【請求項２】
前記熱伝導フィラーは、金属珪素、アルミナ、酸化亜鉛、シリカ、酸化マグネシウム、炭化珪素、グラファイトのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項１に記載の像加熱装置。
【請求項３】
前記熱伝導フィラーの平均粒子径は２〜５０μｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の像加熱装置。
【請求項４】
前記空隙部の密度と、前記熱伝導フィラーの添加量が、前記加圧ローラの径方向における表面側の弾性層部分と中心側の弾性層部分とで異なっていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の像加熱装置。
【請求項５】
像加熱装置に用いられる加圧ローラにおいて、
前記加圧ローラは、液状シリコーンゴム１００重量部に対して樹脂マイクロバルーンを１〜１０重量部及び熱伝導フィラーを１〜６０重量部添加した液状シリコーンゴムを熱硬化して形成した熱硬化シリコーンゴム層であって、前記樹脂マイクロバルーンによって形成した空隙部と、前記空隙部を連結する孔道部と、を有する熱硬化シリコーンゴム層を有し、前記熱硬化シリコーンゴム層は、熱伝導率が０．１５〜０．５Ｗ／ｍＫであり、ゴム硬度がアスカーＣで１５〜５０度であることを特徴とする加圧ローラ。
【請求項６】
前記熱伝導フィラーは、金属珪素、アルミナ、酸化亜鉛、シリカ、酸化マグネシウム、炭化珪素、グラファイトのうちの少なくとも一つであることを特徴とする請求項５に記載の加圧ローラ。
【請求項７】
前記熱伝導フィラーの平均粒子径は２〜５０μｍであることを特徴とする請求項５又は６に記載の加圧ローラ。
【請求項８】
前記空隙部の密度と、前記熱伝導フィラーの添加量が、前記加圧ローラの径方向における表面側の弾性層部分と中心側の弾性層部分とで異なっていることを特徴とする請求項５乃至７の何れか一項に記載の加圧ローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置（定着器）として用いれば好適な像加熱装置、及びこの像加熱装置に用いられる加圧ローラに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機やプリンタに搭載する定着器として、セラミックス製の基板上に通電発熱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、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と、を有するものが知られている。特許文献１にはこのタイプの定着器が記載されている。未定着トナー画像を担持する記録材は定着器のニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上のトナー画像は記録材上に加熱定着される。この定着器は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度まで昇温するのに要する時間が短いというメリットがある。従って、この定着器を搭載するプリンターは、プリント指令の入力後、一枚目の画像を出力するまでの時間（ＦＰＯＴ：ｆｉｒｓｔ  ｐｒｉｎｔｏｕｔ  ｔｉｍｅ）を短くできる。またこのタイプの定着器は、プリント指令を待つ待機中の消費電力が少ないというメリットもある。
【０００３】
定着フィルムを用いた定着器では、記録材搬送方向で所定幅のニップ部を形成するために、加圧ローラとして弾性層を有するものが用いられる。加圧ローラに用いられる弾性層は、内部に空隙部を有しているスポンジタイプと、内部に空隙部を有していない中実のソリッドタイプと、に大別することができる。特許文献２には、加圧ローラに用いられる弾性層として内部に空隙部を有しているスポンジタイプのものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開２００２−１４８９８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
定着フィルムを用いた定着器では、通常、加圧ローラを駆動モーターで回転し、この加圧ローラの回転に追従して定着フィルムをヒータに対して回転させている。この定着器を搭載するプリンターにおいて、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、ヒータの記録材が通過しない領域（非通紙領域）が過度に昇温することが知られている。
【０００６】
上記の非通紙部昇温はヒータ上のみならず、加圧ローラ上でも生じる。特に、加圧ローラに用いられている弾性層には耐熱性の高いシリコーンゴムが主に使用されるが、それでも、たとえば２３０〜２４０℃の温度で長時間使用されると弾性層の劣化が進む。この加圧ローラ上の非通紙部昇温は断熱性の高いスポンジタイプの弾性層ではより起こりやすく、温度が高くなりやすい。これはその断熱性により、加圧ローラの非通紙領域の熱が他の部分に拡散する時間が長くかかるためである。一方、内部に空隙を有さないソリッドタイプの弾性層では、スポンジタイプの弾性層よりも熱伝導率が高いため、非通紙部昇温には有利であった。しかし、ソリッドタイプの弾性層は熱による膨張が大きいという問題点がある。
【０００７】
加圧ローラは記録材がニップ部に入ってこない間に、ヒータからの熱を受け、加熱される。このヒータからの熱により加圧ローラの弾性層が熱膨張を起こす。スポンジタイプの弾性層は内部に空隙部を有するため、ソリッドタイプの弾性層と同じ体積で比較すると、弾性層の量が少ない。また、スポンジタイプの弾性層内部の空隙部がそれぞれ弾性層の壁で仕切られておらず、つながっている場合（連泡化されている状態）には弾性層内部から放熱が起こる。これらによって、スポンジタイプの弾性層は熱膨張がソリッドタイプの弾性層よりも小さい。
【０００８】
弾性層が熱膨張することによって加圧ローラの周長が大きくなってしまうが、特に加圧ローラが回転駆動力を受けて回転する場合、ニップ部での記録材搬送速度が所定の記録材基準搬送速度よりも遅くなってしまう。ニップ部において、加圧ローラの弾性層の熱膨張によって記録材搬送速度が記録材基準搬送速度よりも遅くなるということは、加圧ローラの暖まり具合で記録材搬送速度に変動が生じるということである。すなわち、加圧ローラが冷えている場合には記録材搬送速度は記録材基準搬送速度よりも速くなり、加圧ローラが暖まると記録材搬送速度は記録材基準搬送速度よりも遅くなる。
【０００９】
加圧ローラの周長の変化に応じて記録材搬送速度が変動すると、記録材に加熱定着される画像にも影響が現れる。たとえば、ニップ部での記録材搬送速度が記録材基準搬送速度よりも速くなり、ニップ部よりも記録材搬送方向上流側に位置する各搬送部材（転写ローラやそれよりも上流の搬送ローラなど）に対して記録材を引っ張るようになってしまうことがある。この場合、各搬送部材を記録材が抜けたときの衝撃が大きくなり、画像上に横線となって現れる問題が生じてくる。この画像上に現れる横線をブレと呼んでいる。
【００１０】
このブレの発生を想定し、加圧ローラの弾性層が熱膨張した時の記録材搬送速度の変動を小さくするために、たとえば加圧ローラの外径を小さく設定する。すると、今度は逆に、加圧ローラが冷えている状態での記録材搬送速度が、ニップ部よりも記録材搬送方向上流側に位置する各搬送部材の記録材搬送速度に対して遅くなってしまう。この状態では、逆にニップ部から記録材が押し戻されるような状態になることがあり、ハーフトーンなどの画像濃度が濃くなってしまう問題が生じることがある。このハーフトーンなどの画像濃度が濃くなっていることを後端濃度濃いと呼んでいる。このようにニップ部での記録材搬送速度の変動により、上述したような問題が生じてしまう。
【００１１】
本発明の目的は、非通紙部昇温の抑制と、加圧ローラの外径変動の抑制と、高い回転安定性を有する加圧ローラを備える像加熱装置、及びこの像加熱装置に用いられる加圧ローラを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するための本発明に係る像加熱装置の構成は、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ローラと、を有し、前記ニップ部でトナー画像を担持する記録材を搬送しつつ前記トナー画像を加熱する像加熱装置において、前記加圧ローラは、液状シリコーンゴム１００重量部に対して樹脂マイクロバルーンを１〜１０重量部及び熱伝導フィラーを１〜６０重量部添加した液状シリコーンゴムを熱硬化して形成した熱硬化シリコーンゴム層であって、前記樹脂マイクロバルーンによって形成した空隙部と、前記空隙部を連結する孔道部と、を有する熱硬化シリコーンゴム層を有し、前記熱硬化シリコーンゴム層は、熱伝導率が０．１５〜０．５Ｗ／ｍＫであり、ゴム硬度がアスカーＣで１５〜５０度であることを特徴とする。
【００１３】
上記目的を達成するための本発明に係る加圧ローラの構成は、像加熱装置に用いられる加圧ローラにおいて、前記加圧ローラは、液状シリコーンゴム１００重量部に対して樹脂マイクロバルーンを１〜１０重量部及び熱伝導フィラーを１〜６０重量部添加した液状シリコーンゴムを熱硬化して形成した熱硬化シリコーンゴム層であって、前記樹脂マイクロバルーンによって形成した空隙部と、前記空隙部を連結する孔道部と、を有する熱硬化シリコーンゴム層を有し、前記熱硬化シリコーンゴム層は、熱伝導率が０．１５〜０．５Ｗ／ｍＫであり、ゴム硬度がアスカーＣで１５〜５０度であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、非通紙部昇温の抑制と、加圧ローラの外径変動の抑制と、高い回転安定性を有する加圧ローラを備える像加熱装置、及びこの像加熱装置に用いられる加圧ローラの提供を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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）は実施例１に係る定着装置の横断側面の概略構成模式図である。
【図２】（Ａ）は実施例１に係る定着装置の加圧ローラの横断面模式図である。（Ｂ）は実施例２に係る定着装置の加圧ローラの横断面模式図である。
【図３】（Ａ）は実施例１に係る定着装置の加圧ローラの熱硬化シリコーンゴムからなるバルーンゴムの横断面部分拡大図である。（Ｂ）は（Ａ）に示すバルーンゴム内の熱の流れを表した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施例１］
画像形成装置例：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プリンターである。
【００１７】
本実施例に示す画像形成装置は、像担持体としてのドラム形状の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１０１を有している。感光ドラム１０１は、アルミニウムやニッケルなどの金属材料により筒状に形成された基盤の外周面に、ＯＰＣ、アモルファスＳｅ、アモルファスＳｉなどにより感光層を形成したものである。この感光ドラム１０１はホストコンピュータなどの外部装置（不図示）からのプリント指令に応じて矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）をもって回転される。帯電ローラ（帯電部材）１０２には所定の帯電バイアスが印加され、これによって感光ドラム１０１の外周面（表面）は所定の極性・電位に一様に帯電される。この感光ドラム１０１表面の帯電面に対して走査露光装置（露光手段）１０３は外部装置からの画像情報に応じてＯＮ／ＯＦＦ制御されたレーザービームＬを走査露光する。これによって感光ドラム１０１表面の帯電面に画像情報に応じた静電潜像（静電像）が形成される。現像装置（現像手段）１０４は感光ドラム１０１表面の潜像に所定の現像方法によりトナー（現像剤）を付着させトナー画像（現像像）として現像する。
【００１８】
感光ドラム１０１表面と転写ローラ（転写部材）１０５の外周面（表面）との間の転写部Ｔには所定のタイミングで記録紙やＯＨＰシートなどの記録材Ｐが搬送される。そしてこの記録材Ｐを感光ドラム１０１表面と転写ローラ１０５表面とで挟持しその状態に搬送（挟持搬送）する。この記録材Ｐの搬送過程で転写ローラ１０５に所定の転写バイアスが印加され、これによってトナー画像は感光ドラム１０１表面から記録材Ｐに転写され記録材Ｐ上に担持される。
【００１９】
未定着のトナー画像を担持した記録材Ｐは定着装置（定着器）１０６の後述する定着ニップ部（ニップ部）Ｎを通過することにより、トナー画像が記録材Ｐの面上に加熱定着される。定着ニップ部Ｎを出た記録材Ｐは排出トレイ（不図示）上に排出される。トナー画像転写後の感光ドラム１０１表面はドラムクリーナー（クリーニング部材）１０７により除去され、これによって感光ドラム１０１は次の画像形成に供される。
【００２０】
定着装置全体の説明：図１の（Ｂ）は定着装置の横断側面の概略構成模式図である。この定着装置はフィルム加熱方式の定着装置である。フィルム加熱方式の加熱装置は、定着フィルムとしてエンドレスベルト状もしくは円筒状のものを用いる。そしてこの定着フィルムの周長の少なくとも一部は常にテンションフリー（テンションが加わらない状態）とし、定着フィルムを加圧ローラの回転駆動力で回転させるように構成した装置である。
【００２１】
以下の説明において、定着装置及び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をいう。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をいう。長さとは長手方向の寸法をいう。幅とは短手方向の寸法をいう。記録材に関し、幅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。長さとは幅方向の寸法である。
【００２２】
本実施例に示す定着装置１０６は、円筒状（筒状）の耐熱性の定着フィルム（加熱部材）２と、定着フィルム２を加熱するセラミックヒータ（発熱体）３と、有している。また、本実施例に示す定着装置１０６は、セラミックヒータ３を支持する略半円形樋型形状のヒータホルダ（発熱体支持部材）１と、加圧ローラ（加圧部材）４などを有している。これらの部材は何れも長手方向に長い部材である。定着フィルム２の内側にはヒータホルダ１が配設され、ヒータホルダ１に支持されているセラミックヒータ３で定着フィルム２を内周面（内面）側から加熱するようになっている。定着フィルム２の直径は１８ｍｍである。定着フィルム２の内周長はセラミックヒータ３を支持しているヒータホルダ１の外周長よりも３ｍｍ程度大きくしてあり、定着フィルム２を周長に余裕をもってヒータホルダ１に外嵌させている。
【００２３】
ヒータホルダ１は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、液晶ポリマー等の高耐熱性樹脂や、これらの樹脂とセラミックス、金属、ガラス等との複合材料等で構成できる。本実施例では、液晶ポリマーを用いてヒータホルダ１を構成した。このヒータホルダ１は、ヒータホルダ１の長手方向両端部が定着装置１０６の装置フレーム（不図示）に長手方向移動規制用フランジ（不図示）を介して支持されている。
【００２４】
ヒータホルダ１の下面に設けられた溝部１ａに支持されているセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）３は細長いセラミック製のヒータ基板３ａ（図１（ｂ）参照）を有している。このヒータ基板３ａの定着フィルム２側の基板面（表面）には、ヒータ基板３ａの長手方向に沿って発熱ペーストを印刷した通電発熱層（以下、発熱層と記す）３ｂが形成されている。この発熱層３ｂにはヒータ基板３ａの長手方向両端部内側に設けられた給電用電極（不図示）を通じて後述する通電制御部６より給電される。そしてこの発熱層３ｂの保護と定着フィルム２との絶縁性を確保するために、発熱層３ｂの表面には絶縁層３ｃとしてガラス層がコーティングされている。
【００２５】
定着フィルム２は、熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム膜厚は１００μｍ以下、好ましくは５０μｍ以下２０μｍ以上の耐熱性のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等の単層フィルムを使用できる。或いはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等のフィルムの外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複合層フィルムを使用できる。本実施例では、定着フィルム２として、円筒状の基層と、基層の外周面上に設けられたプライマー層と、プライマー層の外周面上に設けられた表層と、からなる３層構造の複合層フィルムを用いている。定着フィルム２において、基層は厚さが約６０μｍのポリイミドであり、表層には約１０μｍのＰＦＡコートを用い、基層と表層の間に数μｍ程度のプライマー層を有する構成とした。
【００２６】
加圧ローラ４は、中軸の芯金（支持体）７と、芯金７の外周面上に設けられた弾性層８と、弾性層８の外周面上に設けられた離型層（最外層）９などを有している。そして芯金７の長手方向両端部を軸受（不図示）を介して装置フレームに回転可能にかつ上下動可能に支持させている。そしてこの軸受を加圧ローラ４の径方向で定着フィルム２に向けて加圧バネ（不図示）により所定の加圧力をもって付勢している。これにより加圧ローラ４は、加圧ローラ４の外周面（表面）が定着フィルム２の外周面（表面）と接触しその状態にヒータ３に加圧される。これによって加圧ローラ４の弾性層８を弾性変形させ定着フィルム２表面と加圧ローラ４表面との間に所定幅の定着ニップ部（ニップ部）Ｎを形成している。この定着ニップ部Ｎの全域には、加圧ローラ４の弾性層８が弾性変形前の元の形態に戻ろうとする復元力がニップ圧として略均等に作用している。本実施例の加圧ローラ４では、芯金７として鉄芯金を、弾性層８としてシリコーンゴムを、離型層９として厚さ約５０μｍのＰＦＡのチューブを、それぞれ、用いた。加圧ローラ４の外径は２０ｍｍ、弾性層８の厚さは約３ｍｍとした。加圧バネによる加圧ローラ４の定着フィルム２への加圧力は１４７Ｎ（１５ｋｇｆ）である。定着ニップ部Ｎの幅は７ｍｍである。
【００２７】
本実施例の定着装置１０６は、プリント指令に応じて定着モーター（駆動源）Ｍが回転駆動される。この定着モーターＭの出力軸の回転は所定のギア列（駆動伝達機構）を介して加圧ローラ４の芯金７に伝達され、これによって加圧ローラ４が矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転する。加圧ローラ４の回転は定着ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ４表面と定着フィルム２表面との摩擦力によって定着フィルム２に伝達され、これにより定着フィルム２は基層がヒータ３の絶縁層３ｃと接触しながら加圧ローラ２の回転に追従して矢印方向へ回転する。またプリント指令に応じて通電制御部６がヒータ３の給電用電極を介して発熱層３ｂに通電し、これによって発熱層３ｂが発熱しヒータ３は急速に昇温して定着フィルム２を加熱する。ヒータ３の温度はヒータ基板３ａの発熱層３ｂと反対側の基板面（裏面）に設けられたサーミスタなどの温度検知素子（温度検知部材）５により検知される。通電制御部６は、温度検知素子５から出力される温度検知信号（出力信号）を取り込み、この温度検知信号に基づいてヒータ３を所定の定着温度（目標温度）に維持するように発熱層３ａへの通電を制御する。定着モーターＭを回転駆動し、且つヒータ３の発熱層３ａへの通電を制御している状態において、未定着のトナー画像ｔを担持した記録材Ｐがトナー画像担持面を上向きにして定着ニップ部Ｎに導入される。記録材Ｐは定着ニップ部Ｎで定着フィルム２表面と加圧ローラ４表面とにより挟持されその状態に搬送（挟持搬送）される。この搬送過程においてトナー画像ｔは、定着フィルム２を介してヒータ３により加熱されて溶融すると共にニップ圧が印加されることによって、記録材Ｐの面上に加熱定着される。
【００２８】
加圧ローラの弾性層の説明：図２（Ａ）に本実施例の定着装置の加圧ローラの横断面模式図を示す。弾性層８は、樹脂マイクロバルーンと、金属珪素・アルミナ・酸化亜鉛・シリカ・酸化マグネシウム・炭化珪素・グラファイトの７種類の高熱伝導フィラーのうち少なくとも１つから選ばれる高熱伝導フィラーと、を含むスポンジ状のゴム組成物である。この弾性層８は、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍＫ〜０．５Ｗ／ｍＫの範囲に調整され、かつ、ゴム硬度がアスカーＣ硬度計で１５度〜５０度の範囲に調整されるものであれば、材料は特に限定されない。本実施例に示す弾性層８は樹脂マイクロバルーンによって達成されたスポンジ状のゴム組成物であるため、このスポンジ状のゴム組成物である弾性層８をバルーンゴムと表現することにする。
【００２９】
本実施例におけるバルーンゴムについてさらに詳しく説明する。本実施例で用いた樹脂マイクロバルーンは、松本油脂製薬株式会社の“マツモトマイクロスフェアーＦ”シリーズであり、平均粒子径２０〜３０μｍを有する、低沸点炭化水素を熱可塑性高分子殻で包み込んだマイクロカプセルである。以下、低沸点炭化水素を炭化水素と記す。熱可塑性高分子殻をシェルと記す。この樹脂マイクロバルーンにおいて、シェル内部の炭化水素は４０℃以下の環境では上記のように２０〜３０μｍという小さい平均粒子径を有している。この樹脂マイクロバルーンが加熱されることによってシェル内部の炭化水素が膨張し、シェルが内圧によって引き伸ばされることにより、炭化水素は８０〜５００μｍの粒子径を有する形状となる。本実施例では、９０℃オーブン内で１時間加熱乾燥し、冷却した後に、さらに１４０℃に設定したオーブン内に５０分放置することで、シェル内部の炭化水素の平均粒子径が１５０μｍの膨張樹脂マイクロバルーンを得た。
【００３０】
この樹脂マイクロバルーンを冷却した後、冷却後の樹脂マイクロバルーンを液状シリコーンゴム材料に混合／混錬分散した。液状シリコーンゴム材料は常温にて液状を呈し、熱を加えることにより硬化してゴム状弾性を有するシリコーンゴム材料即ち熱硬化シリコーンゴムとなるものであればよく、その種類等は特に限定されない。本実施例では、液状シリコーンゴム材料として、東レ・ダウコーニング社製の、商品名：ＤＹ３５−５６１Ａ／Ｂ（粘度１３０Ｐａ・ｓ、比重１．１７）を用い、樹脂マイクロバルーンの混合／混錬分散を行なうことによってバルーンゴム材料を得た。
【００３１】
次に、このバルーンゴム材料に添加する高熱伝導フィラーについて説明を行なう。本実施例に用いる高熱伝導フィラーとしては、シリコーンゴムの熱伝導率を高めるために一般的に用いられている材質のものであれば任意のものを使用可能である。特に、高熱伝導フィラーとして、金属珪素・アルミナ・酸化亜鉛・シリカ・酸化マグネシウム・炭化珪素・グラファイトから選ばれるフィラーが好適である。これらのフィラーは熱伝導率が２０〜３５０Ｗ／ｍＫの範囲の値を有するフィラーであり、シリコーンゴムの熱伝導率を向上させるために十分な熱伝導率を有している。また、おおよそ２．０〜４．０の範囲に含まれる比重を有しており、液状シリコーンゴムへ添加した際の比重差による沈殿が起こりにくく、分散させやすい。
【００３２】
また、高熱伝導フィラーの形状としては、球形や、リンペン形など、特に限定されない。ただし、針状の形状を有するフィラーは低添加量で高い熱伝導率を得ることができるが、所望の熱伝導率範囲に収めるための配合コントロールが比較的難しいため、注意が必要である。
【００３３】
高熱伝導フィラーの平均粒子径は２〜５０μｍの範囲であることが望ましい。平均粒子径が２μｍ未満であると、熱伝達のためのパスを、フィラー同士の接触によって形成することが困難になり、添加量を増加させる必要がでてくる。一方、平均粒子径が５０μｍを越えると、樹脂マイクロバルーンによる空隙部を形成するシリコーンゴム壁の内部に納めることが難しくなる。これによって、空隙部を形成すべきシリコーンゴム自体がフィラーによって分断されてしまうような状態となり、強度を損なうなどの問題が生じる。さらに本実施例の好ましい加圧ローラ４のバルーンゴムの熱伝導率範囲（０．１５Ｗ／ｍＫ〜０．５Ｗ／ｍＫ）を達成するためには平均粒子径１０μｍ〜３０μｍの範囲のフィラーを使用することが好ましい。
【００３４】
次に、樹脂マイクロバルーンと高熱伝導フィラーとを組み合わせることによって得る加圧ローラの諸特性について説明する。
【００３５】
バルーンゴムの熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍＫ未満であれば加圧ローラ表面の昇温スピードが速くなり、より迅速に定着器を所定の定着温度まで立ち上げることができるようになる。このことは、特に待機時に定着フィルムと加圧ローラの予熱を行なわない画像形成装置において、迅速なプリントアウト（これを今後、オンデマンド定着と呼ぶ）を実現するために重要である。しかし、弾性層８の熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍＫ未満のような低い熱伝導率では、定着ニップ部に通紙可能（導入可能）な大サイズの記録材よりも小さい小サイズの記録材を定着ニップ部に通紙（導入）したときに非通紙部昇温が大きくなる。このため、加圧ローラについてより耐熱性が求められることになる。また、バルーンゴムの熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫを超えると、加圧ローラの昇温が遅くなり、定着器の立ち上がり速度が損なわれてしまう。
【００３６】
また、バルーンゴムのゴム硬度がアスカーＣ硬度計で５０度を超えると、所望のニップ幅を有する定着ニップ部を形成することが困難となる。このため、バルーンゴムのゴム硬度は５０度以下が好ましいが、より好ましくは４０度以下がよい。また、アスカーＣ硬度計でバルーンゴムのゴム硬度が１５度未満になると、使用に伴うシリーコーンゴムの劣化が大きく、製品の寿命範囲内でシリーコーンゴムが破損する恐れがある。このため、バルーンゴムのゴム硬度は１５度以上が好ましいが、より好ましくは２０度以上がよい。バルーンゴムのゴム硬度の測定はシリーコーンゴムのテストピースを用いて行なう。テストピースの形状は厚み以外は特に限定されない。テストピースは測定に十分な、たとえば５０ｍｍ×５０ｍｍ程度のサイズがあれば十分である。厚みは６ｍｍの厚みを有するシート状のテストピースを２枚重ねた状態で測定を行なった。測定の荷重は９．８Ｎ（１０００ｇ重）とした。
【００３７】
定着ニップ部において必要なニップ幅は、ニップ幅内にヒータの発熱層を納める必要があったり、プロセススピードによってニップ幅が異なったりして、各々のプリンタ毎に最適なニップ幅の値が異なるものである。しかしながら一般的にニップ幅が狭くなるとトナーの記録材（記録紙）への定着強度が劣る傾向があること、および設計の自由度という観点から、なるべく広いニップ幅が得られるほうが好ましい。
【００３８】
バルーンゴムのゴム硬度が５０度を超える加圧ローラを用いて所望のニップ幅を得るためには、より高い圧力によって加圧ローラと定着フィルムを接触させることが必要になってくる。これによって定着フィルムの回転走行性が不安定になり、定着フィルムの破れに至ったり、加圧ローラの軸受け部分にかかる圧力が増大することによる軸受け削れなどの不具合が生じる可能性が高くなる。従って、バルーンゴムのゴム硬度はアスカーＣで１５度〜５０度が好ましい。
【００３９】
次に、樹脂マイクロバルーンによってバルーンゴムに形成される多数の空隙部は、空隙部がそれぞれ独立しているのではなく、それぞれ連結されていることが好ましい。バルーンゴムにおいて空隙部を連結させるには、樹脂マイクロバルーンによって形成された多数の空隙部と、この空隙部間を相互に連結する、シリコーンゴムに配合された気化成分の気化により形成された孔道部と、をバルーンゴムに具備させることによって得る。
【００４０】
気化されることによって樹脂マイクロバルーン空隙部を連結させる気化成分としては下記のものがよい。即ち、既膨張の樹脂マイクロバルーンと馴染みがよく、且つ、シリコーンゴムとの馴染みが悪いものであって樹脂マイクロバルーンの樹脂の軟化、もしくは溶融する温度以上で気化するものが好ましい。気化成分は、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコールおよびグリセリンからなる群から選ばれた少なくとも１種の化合物であることが望ましい。
【００４１】
本実施例では、気化成分としてはエチレングリコールを選択し、樹脂マイクロバルーンおよび金属珪素混錬の際に添加した。また、加熱硬化後に２００℃以上の温度で加熱処理を行い、樹脂マイクロバルーンのマイクロバルーン形状を破壊し、空隙部を連結する孔道部の形成を完全なものとする工程を加えた。
【００４２】
樹脂マイクロバルーンおよび高熱伝導フィラーの配合量は、バルーンゴムの所望の熱伝導率および硬度に応じて変更される。液状シリコーンゴム１００重量部に対し、樹脂マイクロバルーンは１〜１０重量部、高熱伝導フィラーは１〜６０重量部添加されることが好ましい。樹脂マイクロバルーン１重量部未満では、バルーンゴムがソリッドゴムに近い状態となり、十分な断熱性を得ることができず、マイクロバルーン同士の連結も困難になる。樹脂マイクロバルーン１０重量部を超える場合は、液状シリコーンゴム材粘度が上がり、混合攪拌が困難になる。高熱伝導フィラー１重量部未満では、シリコーンゴムの熱伝導率を十分に上昇させることができない。高熱伝導フィラー６０重量部を超えると、シリコーンゴムの硬度が高くなり、所望のゴム硬度を得ることが難しくなる。また、マイクロバルーンによる空隙部を形成するシリコーンゴム壁の強度が下がり、シリコーンゴムの耐久性を下げることになる。
【００４３】
次に、加圧ローラ４の形成方法について述べる。シリコーンゴム材を芯金７の外周面上に、樹脂マイクロバルーンの加熱膨張温度以下の温度で加熱硬化形成する。加熱硬化しローラを形成する手段・方法は限定しないが、所定の内径を有するパイプ状金型に金属製芯金を装着し、シリコーンゴム材を注入し、金型を加熱することによってローラを形成する方法が簡便であり、好適である。
【００４４】
以上のように形成された熱硬化シリコーンゴムからなるバルーンゴムの横断面部分拡大図を図３の（Ａ）に示す。図３（Ａ）に示すように、バルーンゴムの母体である熱硬化シリコーンゴム８Ａにはおおむね１００〜１５０μｍ程度の空隙部１０が多数含まれている。これらの空隙部１０は樹脂マイクロバルーンによって形成されたものである。そして空隙部１０の壁の一部が破壊されることによって、隣接する空隙部１０と空隙部１０とが孔道部１１を通じて連結している。一方、バルーンゴムの母体である熱硬化シリコーンゴム８Ａの内部には、１０〜３０μｍ程度の大きさの熱伝導フィラー１２が含有されている。本実施例では、熱伝導フィラー１２として金属珪素を添加している。
【００４５】
図３の（Ｂ）は図３（Ａ）に示すバルーンゴム内の熱の流れを表した図である。図３（Ｂ）において、矢印１３は主な熱硬化シリコーンゴム８Ａ内の熱流の動きを示している。バルーンゴムに与えられた熱は、バルーンゴムの母体である熱硬化シリコーンゴム８Ａに沿って伝熱することができる。この伝熱速度は添加された熱伝導フィラー１２としての金属珪素によって高められており、より速く伝熱が行なえることで、非通紙部昇温を抑制することができる。
【００４６】
矢印１４は空隙部１０内部の空気の流れを示している。熱硬化シリコーンゴム８Ａ内部に形成された隣接する空隙部１０と空隙部１０は孔道部１１を通じて連結され、熱硬化シリコーンゴム８Ａ外部へとつながっている。そして空隙部１０内の空気は熱硬化シリコーンゴム８Ａ内壁からの熱によって加熱されて膨張し、空隙部１０内部の圧力が高まる。この圧力によって、連結された空隙部１０から熱硬化シリコーンゴム８Ａ外部へと空気が押し出され、空気が有する熱も一緒に熱硬化シリコーンゴム８Ａ外部へと排出される。
【００４７】
このような空隙部１０の内部の空気の対流と、そもそも熱硬化シリコーンゴム８Ａの量が空隙部１０によって少なくなっていることにより、バルーンゴムの熱膨張が抑制されるのである。
【００４８】
以上の構成の加圧ローラを用い、従来の加圧ローラを対象に比較実験を行なったので説明する。
【００４９】
まず、本実施例の加圧ローラの構成として、熱伝導フィラーとして金属珪素が添加されたバルーンゴム層を有する加圧ローラを作成した。樹脂マイクロバルーンとしては、平均粒子径１５０μｍの既膨張の樹脂マイクロバルーンを５重量部、高熱伝導フィラーとしては平均粒子径２０μｍの金属珪素フィラーを２０重量部、さらにエチレングリコール４重量部を液状シリコーンゴム１００重量部に混ぜた。そして金型内１３０℃にて加熱硬化成型を行なった。樹脂マイクロバルーンとして、商品名：Ｆ８０−ＺＤ、松本油脂製薬株式会社製を用いた。液状シリコーンゴムとして、東レ・ダウコーニング社製、商品名：ＤＹ３５−５６１Ａ／Ｂを用いた。続いてこの加圧ローラを２３０℃に維持されたオーブン内に２時間加熱処理をすることによって、樹脂マイクロバルーンの破壊と、空隙部を連結するための孔道部の形成を行なった。
【００５０】
この結果、高熱伝導フィラーを約０．３Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有するバルーンゴム加圧ローラを得た。熱伝導率は表面熱伝導率計（商品名：ＱＴＭ−５００、京都電子株式会社製）により測定した。加圧ローラの表面に加圧ローラの軸方向（長手方向）と平行に表面熱伝導率計のセンサプローブ（型式：ＰＤ−１１、京都電子株式会社製）を接触させて、バルーンゴム層の熱伝導率を測定した。上記の加圧ローラを以下、実施例１−１として表現する。
【００５１】
さらに実施例１−２〜１−５として、樹脂マイクロバルーンと高熱伝導フィラーの配合量を種々変化させた加圧ローラを作成し、熱伝導率を測定した。
【００５２】
実施例１−２では液状シリコーンゴム１００重量部に対して、樹脂マイクロバルーン４．３重量部と、高熱伝導フィラーとしての金属珪素を３重量部添加した。その結果、０．１５Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する加圧ローラを得た。
【００５３】
実施例１−３では液状シリコーンゴム１００重量部に対して、樹脂マイクロバルーン４．５重量部と、高熱伝導フィラーとしての金属珪素を９重量部添加した。その結果、０．２０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する加圧ローラを得た。
【００５４】
実施例１−４では液状シリコーンゴム１００重量部に対して、樹脂マイクロバルーン５．４重量部と、高熱伝導フィラーとしての金属珪素を３０重量部添加した。その結果、０．４０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する加圧ローラを得た。
【００５５】
実施例１−５では液状シリコーンゴム１００重量部に対して、樹脂マイクロバルーン６重量部と、高熱伝導フィラーとしての金属珪素を４２重量部添加した。その結果、０．５０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する加圧ローラを得た。
【００５６】
次に、比較のため、比較例１および２として、樹脂マイクロバルーンと高熱伝導フィラーの配合量を種々変化させた加圧ローラを作成し、熱伝導率を測定した。
【００５７】
比較例１では液状シリコーンゴム１００重量部に対して、樹脂マイクロバルーン４重量部を添加した。高熱伝導フィラーとしての金属珪素は添加しなかった。その結果、０．１２Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する加圧ローラを得た。
【００５８】
比較例２では液状シリコーンゴム１００重量部に対して、樹脂マイクロバルーン６．４重量部と、高熱伝導フィラーとしての金属珪素を５３重量部添加した。その結果、０．６０Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する加圧ローラを得た。
【００５９】
実施例１−１〜１−５、比較例１および比較例２の合計７種類の加圧ローラを用いて、非通紙部昇温および定着器の立ち上がり速度の比較実験を行なった。
【００６０】
定着器においてヒータの記録材が通過しない領域（非通紙領域）が昇温する非通紙部昇温の評価は以下のように行なった。本実験は用紙搬送速度（記録材搬送速度）が約２０２ｍｍ／ｓｅｃの画像形成装置に、本実施例の定着装置（以下、定着器ともいう）を組み込んで行なった。
【００６１】
坪量１２８ｇのＡ４サイズ紙を給紙口にセットし、連続で５００枚通紙を行なう。加圧ローラ端部の表面に熱電対を接触させ、加圧ローラ表面の温度をモニターする。本実験は用紙搬送速度が約２０２ｍｍ／ｓｅｃの画像形成装置に、本実施例の定着装置を組み込んで行なった。
【００６２】
熱電対を接触させる位置は、Ａ４紙（記録材）の幅方向の端部が通過する位置と、ヒータの長手方向の加熱領域の端部位置とのちょうど中間の位置である。この中間の位置が非通紙部昇温が一番激しくなるポイントである。
【００６３】
本実施例では発熱体の長さが２２０ｍｍであるヒータを使用した。このヒータはＡ４紙の幅方向の中心位置が通過する位置と発熱体の中心位置とが一致するように配置してあるため、ヒータの中心位置から長手方向一端部までの長さと長手方向他端部までの長さはそれぞれ１１０ｍｍずつとなっている。Ａ４紙の幅方向の長さは２１０ｍｍであるため、Ａ４紙はＡ４紙の中心位置から幅方向一端部までの長さと幅方向一端部までの長さはそれぞれ１０５ｍｍずつとなっている。従って、発熱体はＡ４紙の幅方向端部から外側にそれぞれ５ｍｍずつはみ出している状態になっている。この発熱体がはみ出ている５ｍｍの領域の中心位置即ち発熱体の長手方向においてＡ４紙の幅方向端部から２．５ｍｍに相当する加圧ローラ表面上のポイントに、熱電対を接触させるように設置した。
【００６４】
また、定着器の立ち上がり速度（ヒータの発熱体に通電を開始してからヒータが所定温度に達するまでの時間）の評価は、ヒータ基板の裏面に設置した温度検知素子の昇温速度をモニタすることで行なった。具体的には、画像形成装置を１２０Ｖの商用電源に接続し、ヒータに電力を供給した。ヒータの抵抗を調整し、１２０Ｖの電圧によって約８００Ｗの電力を消費するように設定した。２５℃に設定された実験室内にて、室温と同じ温度であることを確認した後にヒータに通電を行うとともに定着モーターを回転駆動して、加圧ローラと定着フィルムを回転状態にした。温度検知素子が２５℃から２００℃に達するまでの時間をモニターし、立ち上がり速度の評価を行なった。表１に非通紙部昇温および立ち上がり速度の評価結果をまとめる。
【００６５】
【表１】
0005610894.tif 000002
【００６６】
実施例１−１においては非通紙部昇温が２２０℃であった。熱硬化シリコーンゴムの耐熱温度はおよそ２３０℃程度であり、この温度にて長期間加圧ローラを使用すると、熱硬化シリコーンゴムが劣化する恐れがある。実施例１−１では非通紙部昇温が２２０℃であり、問題の無い範囲であった。また、２００℃到達に要した時間は５．０秒であった。５．０秒程度であれば、プリント開始と同時に定着器への通電を行なっても、未定着トナー画像を担持したＡ４紙が定着器の定着ニップ部に達する前に定着可能な温度になる。このため、プリントアウトのためにユーザーを待たせることがなく、オンデマンド定着を実現するのに問題ない立ち上がり時間である。
【００６７】
比較例１においては、非通紙部昇温が２３９℃に達した。今回の実験では熱硬化シリコーンゴムの破壊には至らなかったが、熱硬化シリコーンゴムの劣化が生じうる温度であり、加圧ローラの好ましい特性を有しているとはいえない。また、比較例２においては、非通紙部昇温が２００℃と良好であるものの、２００℃に達する時間が１１秒を要した。定着器の立ち上がり時に加圧ローラの熱伝導率が高いことで、加圧ローラに熱が奪われてしまい、ヒータの温度上昇が遅くなってしまうのである。そのためプリントアウトまでに要する時間が長くなってしまうのである。プリントアウトのための待ち時間は遅くとも１０秒以下であることがユーザーメリットを高めると考えられ、この観点では比較例２は適していない。これに対し、実施例１−２、１−３、１−４、１−５は実施例１−１と同様に非通紙部昇温と定着器の立ち上がり、ともに実用範囲内であった。
【００６８】
以上の実験より、加圧ローラの弾性層８について０．１５〜０．５０Ｗ／ｍＫの範囲内の熱伝導率を達成することで、非通紙部昇温の防止と定着器の高速立ち上がりの両立を実現する定着器を形成することが可能であることがわかった。
【００６９】
次に、加圧ローラの膨張率を比較する実験について説明する。
【００７０】
加圧ローラの膨張率は、搬送される記録紙（記録材）の速度を測定する方法で評価した。画像形成装置の排紙口付近にレーザードップラー速度計（型式：ＬＶ−２０Ｚ（センサー部：Ｓ−１００Ｚ、信号処理ユニット：Ｐ−２０Ｚ）、キヤノン株式会社製）を配置し、排紙される記録紙の搬送速度を直接測定した。記録紙には坪量７５ｇ／ｍ２のＬＴＲサイズの普通紙（型番：Ｒ４２００、ゼロックス社製）を用いた。そして定着器が室温と同じ温度である状態（これをコールド状態と呼ぶ）から、１枚プリント後に次のプリント開始までに４秒間動作を停止する、間欠プリントモードにて、２５０枚プリント行なった（このときの定着器の状態をホット状態と呼ぶ）。間欠プリントモードでは、記録紙が１枚プリントされるたびに加圧ローラと定着フィルムはプリントの前の前回転とプリントの後の後回転が行なわれるため、加圧ローラがヒータによって熱せられやすいプリントモードとなっている。従って、プリント枚数が進むにつれて加圧ローラが熱せられ、膨張率が増していくことになる。
【００７１】
この実験において、プリント１枚目、すなわちコールド状態の加圧ローラによる記録紙の搬送速度と、プリント２５０枚目、すなわちホット状態の加圧ローラによる記録紙の搬送速度を測定し、比較を行なった。ホット状態の加圧ローラによる記録紙の搬送速度のコールド状態の加圧ローラによる記録紙の搬送速度に対する増加量をパーセンテージで表した値を、加圧ローラの膨張率として定義した。
【００７２】
加圧ローラの膨張率を比較する実験においても、比較例として次のような構成の加圧ローラを作成した。
【００７３】
比較例３として、エチレングリコールの添加を行わない加圧ローラを作成した。すなわち、樹脂マイクロバルーンとしては平均粒子径１５０μｍの既膨張のマイクロバルーンを５重量部、高熱伝導フィラーとしては平均粒子径２０μｍの金属珪素フィラーを２０重量部を液状シリコーンゴム１００重量部に混ぜた。そして金型内１３０℃にて加熱硬化成型を行なった。既膨張のマイクロバルーンとして、商品名：Ｆ８０−ＺＤ、松本油脂製薬株式会社製を用いた。液状シリコーンゴムとして、東レ・ダウコーニング社製、商品名：ＤＹ３５−５６１Ａ／Ｂを用いた。続いてこの加圧ローラを２３０℃に維持されたオーブン内に２時間加熱処理をすることによって、樹脂マイクロバルーンの破壊を行なった。
【００７４】
この結果、本実施例１と同じ０．３Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有するバルーンゴム加圧ローラを得た。顕微鏡にて２００倍に拡大してバルーンゴム層の状態を観察したところ、樹脂マイクロバルーンによる空隙部が観察されたが、それらを連結する孔道部が形成されておらず、樹脂マイクロバルーンによる空隙部がそれぞれ独立で存在する状態となっていた。
【００７５】
比較例４として、マイクロバルーンの添加を行なわないソリッドゴムを弾性層として有する加圧ローラを作成した。すなわち、液状シリコーンゴム１００重量部に対して、高熱伝導フィラーとしての金属珪素を２．５重量部添加した。その結果、０．３Ｗ／ｍＫの熱伝導率を有する加圧ローラを得た。弾性層を顕微鏡観察したところ、空隙部が認められず、完全なソリッドゴムであることが確認された。
【００７６】
以上の比較例３、４に加えて前出の比較例１と、本実施例１−１〜１−５の比較実験の結果を表２にまとめた。
【００７７】
【表２】
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【００７８】
まず、実施例１−１における、熱伝導フィラーが添加されたバルーンゴムの加圧ローラの弾性層の膨張率は２．３％であった。また、実施例１−２、１−５における膨張率も２．３％であった。次に、比較例１としてのバルーンゴムを用いた加圧ローラの弾性層の膨張率は２．３％であった。また、比較例３としての、樹脂マイクロバルーンによる空隙部が連結されていないバルーンゴムを用いた加圧ローラの弾性層の膨張率は３．６％であり、比較例４のソリッドゴムを用いた加圧ローラの弾性層の熱膨張率は４．０％であった。
【００７９】
実施例１−１、１−２、１−５および比較例１においては、樹脂マイクロバルーンによって空隙部が弾性層に設けられた。これによって、たとえばソリッドゴムと比較してゴムの量を少なくできたこと、および連結された空隙部から熱硬化シリコーンゴム外部へと空気の対流が生じることによって、熱を熱硬化シリコーンゴム外部に排出できることにより、加圧ローラが膨張しにくい。
【００８０】
比較例３では弾性層に樹脂マイクロバルーンによって空隙部が形成されているものの、それぞれが独立に存在している。これによって、熱硬化シリコーンゴム内部の空気が熱硬化シリコーンゴム外部に移動することができず、熱を熱硬化シリコーンゴム外部に排出することができない。しかしながら、熱膨張率の大きいシリコーンゴム部分が、たとえばソリッドゴムなどと比較して少ないため、比較例４と比較して熱膨張率が低く抑えられた。
【００８１】
比較例４では空隙部の存在しないソリッドゴムを弾性層として使用しているため、本実験の中では一番熱膨張率が高くなる結果となった。
【００８２】
実施例１−２と実施例１−５の比較から、弾性層の熱伝導率が異なっていても、樹脂マイクロバルーンによる空隙部が存在し、それらが連結されている構造であれば、同等の膨張率になることから、熱伝導率の膨張率への影響はほとんど無いということがわかった。
【００８３】
弾性層の膨張率が２．３％程度であれば、加圧ローラによる記録紙搬送速度を調整することができる。つまり、加圧ローラの記録紙搬送速度が遅いことによる画像不具合（前述の後端濃度濃いなど）と、加圧ローラの記録紙搬送速度が速いことによる画像不具合（前述のブレなど）の両立が可能となるように、加圧ローラによる記録紙搬送速度を調整することができる。しかし、弾性層の膨張率が３．０％を超えると、上記２つの画像不具合を両立させることが難しくなる。すなわち、比較例３と比較例４では、コールド状態の加圧ローラによる記録紙搬送速度を、後端濃度濃いが生じない速度に設定すると、ホット状態で加圧ローラが膨張したときにブレが生じてしまう。逆に、ホット状態でブレが生じないように加圧ローラの記録紙搬送速度を調整するとコールド状態での後端濃度濃いを避けることができなくなってしまう。
【００８４】
以上の結果より、本実施例１−１の熱伝導フィラーを添加されたバルーンゴムを用いた加圧ローラと、比較例１のバルーンゴムを用いた加圧ローラと、は同等の膨張率であることがわかった。一方、ソリッドゴムを用いた加圧ローラの膨張率はバルーンゴムと比較して大きくなることがわかった。
【００８５】
以上の実験により、熱伝導率が０．１５Ｗ／ｍＫ〜０．５Ｗ／ｍＫのバルーンゴムを使用することによって、立ち上がり時間を損ねることがなく、非通紙部昇温の抑制にも優れた加圧ローラを形成できることがわかった。また、樹脂マイクロバルーンによる空隙部が孔道部により連結されたバルーンゴムを弾性層として使用することによって、加圧ローラの熱膨張を抑制でき、記録紙搬送速度の変動の少ない加圧ローラを形成することが可能であることがわかった。
【００８６】
以上、本実施例の加圧ローラ４を有する定着装置を用いることによって、非通紙部昇温と、定着ニップ部における記録材搬送速度の変動を、共に低減でき、より画像の加熱定着処理を高速化することが可能である。
【００８７】
［実施例２］
定着装置の他の例を説明する。本実施例に示す定着装置は、実施例１の加圧ローラと異なる加圧ローラを用いている点を除いて、実施例１の定着装置と同じ構成としてある。本実施例では、実施例１の定着装置と同じ部材・部分については同じ符号を付して再度の説明を省略し、本実施例の加圧ローラの特徴的な部分についての説明を行なう。
【００８８】
図２の（Ｂ）に本実施例の定着装置の加圧ローラの横断面模式図を示す。本実施例の加圧ローラ４では、芯金７として鉄芯金を、弾性層８としてシリコーンゴムを、離型層９として厚さ約５０μｍのＰＦＡチューブを、それぞれ、用いた。本実施例の加圧ローラ４における弾性層８も、実施例１と同様、樹脂マイクロバルーンと、金属珪素・アルミナ・酸化亜鉛・シリカ・酸化マグネシウム・炭化珪素・グラファイトのうち少なくとも１つから選ばれるフィラーと、を含むスポンジ状のゴム組成物である。本実施例においても、実施例１と同様に、このスポンジ状のゴム組成物である弾性層８をバルーンゴムと表現することにする。
【００８９】
本実施例においては、弾性層８を芯金７側の下層（加圧ローラの径方向において中心側の弾性層部分）１４と、離型層９側の上層（加圧ローラの径方向において表面側の弾性層部分）１５と、の２層に分ける。下層１４と上層１５では樹脂マイクロバルーンと熱伝導フィラーの添加比率を変化させ、熱伝導率を異ならせるようにする。ただし、樹脂マイクロバルーンおよび熱伝導フィラーの添加量は、弾性層を２層に分けない場合と、２層に分ける場合とで、同じとなるようにする。すなわち、弾性層を２層に分ける場合の下層１４は、分けない場合の弾性層に比べて、樹脂マイクロバルーンの添加量を多くし、弾性層を２層に分ける場合の上層１５は、分けない場合の弾性層に比べて、樹脂マイクロバルーンの添加量を少なくする。熱伝導フィラーの添加量は逆に、弾性層を２層に分ける場合の下層１４は、分けない場合の弾性層に比べて、熱伝導フィラーの添加量を少なくし、弾性層を２層に分ける場合の上層１５は、分けない場合の弾性層に比べて、熱伝導フィラーの添加量を多くする。
【００９０】
本実施例においては上記のとおり、樹脂マイクロバルーンと熱伝導フィラーの配合比率を変更した２種類のバルーンゴム材料を使用することで弾性層内の厚み方向の熱伝導率に変化をもたせる。芯金７に近いほうが樹脂マイクロバルーン量が多く、熱伝導フィラーが少ないため、より断熱性に優れ、熱伝導率が低い弾性層となる。一方、離型層９に近いほう、すなわち加圧ローラの表面に近いほうが樹脂マイクロバルーンの量が少なく、熱伝導フィラーが多いため、より熱伝導率が高い弾性層となる。
【００９１】
本実施例２のようにより加圧ローラ４の表面近傍の熱伝導率を高めることによって、非通紙部昇温が生じたときの加圧ローラ４の表面温度を低減することができる。その一方、上層１５と下層１４とを合わせた弾性層８全体のゴムの量は、添加する樹脂マイクロバルーンの量を、実施例１のような上層と下層に分けない場合と同じにすれば、加圧ローラ４が暖まることによる熱膨張もほぼ同じレベルに保つことができる。
【００９２】
以上のように、弾性層８を上層１５と下層１４にわけ、樹脂マイクロバルーンと熱伝導フィラーを上述のような配合に変更した加圧ローラ４を用い、非通紙部昇温と熱膨張率を測定した。測定の方法は実施例１と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【００９３】
本実施例の加圧ローラ４としては、厚み３ｍｍの弾性層８をそれぞれ上層１５を１．３ｍｍ、下層１４を１．７ｍｍに分けた。数値の根拠は、上層１５と下層１４のゴム体積をほぼ同等にするためである。上層と下層に分けない場合の樹脂マイクロバルーンおよび熱伝導フィラーの配合率を１とした場合、弾性層の上層には樹脂マイクロバルーンを０．８、熱伝導フィラーを１．２という割合で添加した。一方、弾性層８の下層１４には樹脂マイクロバルーンを１．２、熱伝導フィラーを０．８という割合で添加した。
【００９４】
比較例には、弾性層を上層と下層に分けない加圧ローラを準備し、樹脂マイクロバルーンと熱伝導フィラーの配合率は１．０としたものを用いた。この加圧ローラを比較例５と呼ぶことにする。結果を表３にまとめる。
【００９５】
【表３】
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【００９６】
実施例２の加圧ローラでは非通紙部昇温が２１５℃であった。比較例５の加圧ローラでは２２０℃であることから、本実施例のように加圧ローラの表面近傍の熱伝導率を上げることで、非通紙部昇温を改善することができることがわかった。一方、熱膨張率は、本実施例２の加圧ローラで２．４％、比較例５の加圧ローラで２．３％であった。上層と下層に分け、それぞれの空隙の密度が変化したことで、２層の膨張ぐあいが変化することによって、加圧ローラの熱膨張率に変化が表れたと考えられる。しかし、熱膨張率が２．５％以下ならば、記録材搬送速度が速い場合の不具合と記録材搬送速度が遅い場合の不具合を両立させることは十分可能であり、問題が無い範囲の変化であり、ほぼ同等の熱膨張率であるといえる。
【００９７】
以上のように、弾性体の熱伝導率を厚み方向で変化させ、たとえば加圧ローラの表面近傍での熱伝導率を高く設定することで、加圧ローラ表面の非通紙部昇温を低く抑えることが可能であることがわかった。一方、加圧ローラの熱膨張率は、樹脂マイクロバルーンによる空隙率がほぼ同等であるならば、同等であり、加圧ローラの記録材搬送速度の変動も低く抑えることが可能であることもわかった。
【００９８】
以上、本実施例の加圧ローラ４を有する定着装置を用いることによって、本実施例１と同様の作用効果を得ることができる。
【符号の説明】
【００９９】
２：定着フィルム、４：加圧ローラ、８：弾性層、８Ａ：熱硬化シリコーンゴム、１０：空隙部、１１：孔道部、１２：熱伝導フィラー、１０６：定着装置、Ｎ：定着ニップ部、Ｐ：記録材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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