(57)【要約】      （修正有）【課題】小サイズ連続通紙にともなう、端部異常昇温を緩和し、光沢ムラ低減による高画質化、端部異常昇温による小停止の低減、記録転写材シワの防止、加圧ローラの耐久性・信頼性を向上させることができる、定着装置に用いる押圧部材を提供する。【解決手段】定着部材４０１と、前記定着部材４０１を加熱する加熱手段４０２と、加圧ローラ４０４と、前記定着部材４０１を押圧するように配置され、該定着部材４０１と加圧ローラ４０４の間に記録材４０３が通過するニップ部を形成する押圧部材４０２からなる定着装置に用いる押圧部材４０２であって、該押圧部材４０２が、高熱伝導性針状フィラー４０６及び、耐熱材４０７からなり、該耐熱材４０７中に空孔部４０８を有する部分を有する押圧部材４０２。【選択図】図４
2014142406.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、加圧ローラと、前記定着部材を押圧するように配置され、該定着部材と加圧ローラの間に記録材が通過するニップ部を形成する押圧部材からなる定着装置に用いる押圧部材であって、該押圧部材が、高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分を有することを特徴とする押圧部材。
【請求項２】
前記高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分が、押圧部材の小サイズ紙端部に対応した領域に配されていることを特徴とする請求項１記載の押圧部材。
【請求項３】
前記高熱伝導性針状フィラーが軸方向に配向していることを特徴とする請求項１又は２に記載の押圧部材。
【請求項４】
前記高熱伝導性針状フィラーがピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の押圧部材。
【請求項５】
前記耐熱材がフッ素系ポリマーであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の押圧部材。
【請求項６】
前記フッ素系ポリマーがポリテトラフルオロエチレンであることを特徴とする請求項５に記載の押圧部材。
【請求項７】
前記高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分の軸方向の熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の押圧部材。
【請求項８】
前記高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分の発泡倍率が１．５以上３．０以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の押圧部材。
【請求項９】
記録媒体上のトナー像を加熱して当該記録媒体に定着させるプロセスに用いられる、定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、加圧ローラと、前記定着部材を押圧するように配置され、該定着部材と加圧ローラの間に記録材が通過するニップ部を形成する押圧部材からなる定着装置であって、該押圧部材が請求項１〜８のいずれかに記載の押圧部材であることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
請求項９記載の定着装置を用いた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、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に備える定着装置、該定着装置に備える押圧部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を採用した装置、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置においては、通常、回転する感光体ドラムを有し、この感光体ドラムの感光層を一様に帯電させた後でレーザ走査ユニットからのレーザービームによって露光して静電潜像を形成する。さらに、静電潜像をトナーによって現像した後、記録材としての転写紙上に転写し、さらに、その転写紙を熱定着装置に通過させ、熱定着させる機構が設けられている。
【０００３】
一般に、定着方式としてはトナーを加熱する定着部材（定着ローラまたは定着ベルト）と、これを圧接する加圧ローラとの間に記録シートを通過させることによって記録シート上に付着しているトナーを熱により軟化させつつ加圧することにより、記録シート上にトナー像を定着させる定着方式が採用されている。この定着方式では、用紙に融着したトナー像が定着部材に接触するので、離型性のよい材料（たとえばフッ素系樹脂）が表面に５〜３０μｍの膜厚にて形成される。従来はローラ方式が用いられていたが、近年ではカラー画像に適した加熱時間と追従性を得るために中間層として十分な弾性を保有する弾性層を形成する必要があり、ベルト方式の定着部材が実用化されている（例えば、特許文献１（米国特許３５７８７９７号）参照）。
【０００４】
さらに近年は、耐熱性スリーブの中に、金属や樹脂性のホルダに固定された加熱体、押圧部材を有し、スリーブを通して記録シートを加熱することで記録シート状にトナー像を定着させる方式（スリーブ定着方式）が考案されている。図３におけるＡの構成は、加熱体３０４としてはハロゲンヒータが用いられ、ホルダ３０５に押圧部材３０６が固定され、加熱源と押圧部材を分離した構成を持ち、加圧ローラ３０９にてニップを形成している。この構成を有する定着装置は、たとえば、特許文献２（特開２０１１−５９２４７号公報）に開示されている。また図３におけるＢの構成としては、耐熱スリーブの中に、ホルダに固定された面状加熱体３１０と押圧部材３０６があり、同様に加圧ローラでニップを形成している。この構造は加熱体と押圧部材が一体となっており、定着設定温度までの到達時間の短縮に優れる。この構成を有する定着装置は、たとえば、特許文献３（特開昭６３−３１３１８２号公報）に開示されている。また、必ずしも加熱体と押圧部材が同一スリーブに入っている必要はなく、図３におけるＣの構成のように、対抗したローラの中に形成することも可能である。図３におけるＣの構成を有する定着装置は、たとえば特許文献４（特許第３２９８３５４号公報）に開示されている。この方式は紙分離性に優れる。
【０００５】
しかしながら、この種の装置では一般的に数種類のサイズの異なる記録転写材を使用するが、たとえば最大サイズ（たとえばレターサイズ幅２１６ｍｍ）の記録転写材の送りが可能な装置において、それよりも幅の狭い小サイズの記録転写材（たとえばＢ５（幅１８２ｍｍ）、封筒（１０５ｍｍ））を通紙すると、非通紙部の発熱が、記録転写材によって吸熱されず、著しく軸方向の熱分布にムラが生じ、小サイズ紙の紙端部にあたる部分が異常昇温をおこしてしまう。これにより、対抗する加圧ローラの劣化や、記録転写材のしわ、および、定着部材表面の熱ムラに起因するトナーの高温オフセットや画像光沢ムラなどの問題が発生してしまう。
【０００６】
この課題を解決すべく、端部異常昇温の抑制手段として、加熱体と周囲部材との断熱状態を局部的に可逆的に緩和させる手段を有することが公知であるが（たとえば、特許文献５（特開平６−６７５５６号公報））、この手法であると、サイズを検知する手段と駆動系が必要となり高コストである。さらに複雑な機構で機械的信頼性に不安が残る。さらには図３におけるＢタイプにのみ適用可能であり、加圧パッド方式であるＡ、およびＣの方式には適用できない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためのものであり、小サイズ連続通紙にともなう、端部異常昇温を緩和し、光沢ムラ低減による高画質化、端部異常昇温による小停止の低減、記録転写材シワの防止、加圧ローラの耐久性・信頼性を向上させることができる、定着装置に用いる押圧部材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】
【０００８】
本発明者らは、定着装置に用いる押圧部材の材料構成に関して鋭意検討を行った結果、高熱伝導性かつ低熱容量である押圧部材、すなわち熱拡散率に優れる押圧部材を配置することにより、小サイズ連続通紙にともなう、端部異常昇温を緩和することができることを見出した。
本発明は以下に記載する通りの押圧部材である。
定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、加圧ローラと、前記定着部材を押圧するように配置され、該定着部材と加圧ローラの間に記録材が通過するニップ部を形成する押圧部材からなる定着装置に用いる押圧部材であって、該押圧部材が、高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分を有することを特徴とする押圧部材。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の押圧部材は、高熱伝導性かつ低熱容量であり、すなわち熱拡散率に優れるので、定着装置に用いることにより、小サイズ連続通紙にともなう、端部異常昇温を緩和し、熱ムラに起因する光沢ムラを低減することができ、高画質化、端部異常昇温による小停止の低減、記録転写材シワの防止、加圧ローラの耐久性・信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】画像形成装置及び、ベルト方式の定着装置の概略を示す図である。（ａ）は複写装置の感光体とその作像系を、（ｂ）及び（ｃ）は定着装置の構成の概略を示す。
【図２】定着部材の構成の概略を示す図である。
【図３】押圧部材を用いた定着装置概略図である。
【図４】本発明の押圧部材を用いた実施形態の１例を示す図である。
【図５】本発明の押圧部材を用いた実施形態の他の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下本発明についてその詳細を説明する。
まず、本発明の押圧部材が使用される画像形成装置の概要について説明する。
図１（ａ）は複写装置の感光体とその作像系を、（ｂ）及び（ｃ）は定着装置の構成を概念的に示したものである。この電子写真方式の画像形成装置における画像作成プロセスは、回転する感光体ドラム１０１の感光層を帯電ローラ１０２を用いて一様に帯電させた後、図示しないレーザ走査ユニットからのレーザービーム１０３によって露光し、それによって感光体ドラム１０１上の静電潜像をトナーによって現像してトナー像とし、そのトナー像を記録シート１０７上に転写し、さらにその記録シート１０７を定着装置に通してトナー像を加熱、加圧して記録シートに定着させるように構成する。
なお図中１０４は現像ローラ、１０５はパワーパック（電源）、１０６は転写ローラ、１０８はクリーニング装置、１０９は表面電位計である。
【００１２】
定着装置は、定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、加圧ローラと、前記定着部材を押圧するように配置され、該定着部材と加圧ローラの間に記録材が通過するニップ部を形成する押圧部材からなる。押圧部材は、本発明の押圧部材である。
例えば（ｂ）に示すように、定着部材として、基材とこの基材上に設けた弾性層とからなる定着スリーブ１１０を使用する。このような定着スリーブ１１０は、中空部に回転中心線に沿って加熱手段としてハロゲンランプ等のヒータを配置し、その輻射熱によって定着スリーブ１１０を内側から加熱するようにする。また定着スリーブ１１０と平行に、これに圧接する加圧ローラ１１５を設け、加圧ローラ１１５と定着スリーブ１１０との間に記録シートを通過させることにより、記録シート上に付着しているトナーを定着スリーブ１１０の熱により軟化させつつ、加圧ローラ１１５と定着スリーブ１１０との間に挟むことによって加圧することにより、記録シート上にトナー像を定着させる。定着部材には、該定着部材を押圧するように配置され、該定着部材と加圧ローラの間に記録材が通過するニップ部を形成する押圧部材１１４が設けられている。
【００１３】
本発明においては定着装置を（ｃ）に示すようにベルト方式の定着装置としても良い。図中１１３は定着ベルト、１１４は押圧部材、１１５は加圧ローラ、１１６は加熱ローラである。ここで、フルカラーの複写機やレーザプリンタでは、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のカラートナーが用いられるが、カラー画像の定着時には、これらのカラートナーを溶融状態で混合する必要があり、トナーを低融点化して溶融しやすくするとともに、定着ベルト１１３の表面で、複数種のカラートナーを包み込むようにして溶融状態で、均一に混合させることが必要になる。（以降文中では定着ローラ、定着ベルトを総称して定着部材と表記することがある。）発熱部材としての定着ベルトは押圧部材（１１４）と加熱ローラ（１１６）とに張架・支持されている。
【００１４】
また、図２は定着部材の構成を示す概略図であり、定着部材は基材２０１と弾性層２０２と離型層２０３から構成されている。基材２０１は、耐熱材料からなり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテル・エーテルケトン）樹脂、ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、フッ素樹脂等の樹脂材料を用いることができる。樹脂材料に、磁性導電性粒子を分散したものを用いることもできる。その場合、樹脂材料に対して磁性導電性粒子を２０〜９０重量％の範囲内で添加する。具体的には、ワニス状態の樹脂材料中に、ロールミル、サンドミル、遠心脱泡装置等の分散装置を用いて磁性導電性粒子を分散する。これを溶剤により適当な粘度に調整して、金型により所望の層厚に成形する。また、金属でも形成可能であり（これをローラと区別してスリーブとする）、具体的には、ニッケル、鉄、クロムの合金であって、それ自体が発熱しても良い。基材の層厚は、熱容量及び強度の点から、３０〜５００μｍに形成されている。
金属材料の場合はベルトの撓みを考慮して、１００μｍ以下の膜厚であることが望ましい。金属材料の場合は、各材料の添加量と加工条件とを調整することで所望のキューリー点を得ることができ、キューリー点が定着ベルトの定着温度近傍となる磁性導電性材料にて発熱層を形成することで、発熱層は電磁誘導によって過昇温されることなく加熱できる。また、弾性体でも形成でき、例えば、天然ゴム、ＳＢＲ、ブチルゴム、クロロプレンゴム、二トリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴム、液状フッ素エラストマーなどが上げられるが、特に耐熱性の点からシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム、液状フッ素エラストマーなどが好ましい。
【００１５】
また、前記基材上に形成される弾性層２０２は耐熱性のある弾性体、好ましくは耐熱性ゴムが用いられ、例えば、天然ゴム、ＳＢＲ、ブチルゴム、クロロプレンゴム、二トリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴム、液状フッ素エラストマーなどが上げられるが、特に耐熱性の点からシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム、液状フッ素エラストマーなどが好ましい。特に耐熱性・離型剤濡れ性の点から、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴムが好ましい。
【００１６】
前記弾性層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばブレード塗装法、ロール塗装法、ダイ塗装法などが挙げられる。
前記弾性層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、１００μｍ〜２５０μｍが好ましい。
【００１７】
また前記基材上あるいは弾性層上に形成される離型層２０３は、例えば四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素系ポリマー；これらのポリマーの混合物、又はこれらのポリマーを耐熱性樹脂・ゴムに分散させたもの、またシリコーン架橋反応基中にフッ素化ポリエーテルを持つフッ素系エラストマーなどが適用できる。これらの中でも、強度、平滑性を両立する点からフッ素系ポリマーを有するものが特に好ましい。前記離型層には、低比熱・低熱伝導率の物質として中空フィラー、導電性物質等を添加することができる。前記離型層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばチューブ状にしたものを弾性層に被せてもよく、湿式スプレー塗装法、粉体塗装後に焼き付ける方法、などが挙げられる。
前記離型層の厚みは、０．０１μｍ〜５μｍが好ましく、０．０１μｍ〜３μｍがより好ましい。前記厚みが、０．０１μｍ未満であると、弾性層の粗さにより、成膜性が確保されないことがあり、５μｍを超えると、画像に段差が形成され、光沢差による画像不良が形成されることがある。
【００１８】
また、図４に押圧部材の構成を示す。
本発明の押圧部材は、高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分を有する。高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分は、高熱伝導性かつ低熱容量であり、すなわち熱拡散率に優れる。
高熱伝導性針状フィラー４０６としては、炭素繊維、窒化ホウ素、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ、銀など各種金属フィラーなどが考えられる。その中でもたとえば炭素繊維は、合成繊維のアクリル長繊維からつくるＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系炭素繊維と、石炭タール、石油ピッチからつくるピッチ系炭素繊維がある。ＰＡＮ系炭素繊維は、ＰＡＮプリカーサー（ポリアクリロニトリル繊維）を炭素化して得られるもので、高強度・高弾性率の性質をもつ。ピッチ系炭素繊維は、ピッチプリカーサー（コールタールまたは石油重質分を原料として得られるピッチ繊維）を炭素化して得られるもので、製法の諸条件で、低弾性率から超高弾性率・高強度の広範囲の性質が得られる。超高弾性率品は、高剛性用途のほか、優れた熱伝導率や導電性の特性がある。本発明には熱伝導率の点から、ピッチ系炭素繊維を用いることが好ましい。
【００１９】
耐熱材４０７としては、例えば四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素系ポリマー；これらのポリマーの混合物、又はこれらのポリマーを耐熱性樹脂・ゴムに分散させたもの、またシリコーン架橋反応基中にフッ素化ポリエーテルを持つフッ素系エラストマーなどが適用できる。さらには高耐熱エポキシ樹脂、ポリフェニレンサルファイド、ポリイミド、ポリアミド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、シリコーンゴム、フェノール樹脂などの樹脂やこれら樹脂とセラミックス、金属、ガラスなどの混合物が適用できる。これらの中でも、強度、潤滑性、耐熱性を両立する点からフッ素系ポリマーを有するものが好ましい。また、本発明において用いられるフッ素系ポリマーとしては、焼成による溶融成膜性のよい、比較的融点の低いもの（好ましくは２５０〜３００℃）が好ましく選択される。
【００２０】
具体的には、低分子量ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフロオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアアルキアルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）の微粉末が挙げられる。低分子量ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末は、ルブロンＬ−５、Ｌ−２（ダイキン工業）、ＭＰ１１００、１２００、１３００、ＴＬＰ−１０Ｆ−１（三井デュポンフロロケミカル）が知られている。テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）粉末は、５３２−８０００（デュポン）が知られている。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（ＰＦＡ）は、ＭＰ−１０、ＭＰ１０２、（三井デュポンフロロケミカル）が知られている。特にＭＦＲ（メルトフローレート）が小さい流動性の低いものとして、ＭＰ１０３、ＭＰ３００（三井デュポンフロロケミカル）、ＡＣ−５６００、ＡＣ５５３９（ダイキン工業）等がある。これらの中でも、加工性、コストの点から低分子量ＰＴＦＥが特に好ましい。
【００２１】
空孔部４０８を形成する発泡剤としては、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）等、発泡粒子としては、松本油化製薬のＦ−３０、Ｆ−３０ＶＳ、Ｆ−４６、Ｆ−５０、Ｆ−５５等がある。また、樹脂バルーンとしては、松本油化製薬のＦ−８０ＥＤ等がある。無機系バルーンとしては日本フィライト（株）：フィライト、太平洋石炭販売輸送（株）：シリカバルーンなどがある。
【００２２】
高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分は、これらの材料を混練し、熱可塑性材料の場合、押し出すのに十分な熱を与えながら、押し出し成型により形成する。また、熱硬化性樹脂の場合は型に流し入れ硬化させたり、膜厚が薄い場合は、ディッピングによる塗装も可能である。このときに高熱伝導性フィラーは押し出し方向、流動、引き上げ方向に配向するので、それが軸方向に合致するように形成することが好ましい。
高熱伝導性針状フィラーを軸方向に配向させることにより、円周方向への熱拡散を防止し、さらに効率よく端部異常昇温を緩和し、熱ムラ起因する光沢ムラを低減できる。
高熱伝導性フィラーが配向しているかどうかは、レーザー顕微鏡で確認することができる。
例えば、炭素繊維の配向はキーエンス製マイクロスコープ：ＶＨＸ−１０００ズームレンズ：ＶＨ−Ｚ１００Ｒを用い観察し、対物倍率３００倍のレンズで、８００μｍ×６００μｍの範囲を決めて測定した。そして、この範囲にある長さ１００μｍ以上の炭素繊維について、軸方向に対し、振れ角を測定し、両側３０°の振れ角以内の炭素繊維の割合が全体に対して５０％以上のものを「配向している」と定義した。
【００２３】
また、前記高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分が、押圧部材の小サイズ紙端部に対応した領域に配されていることが好ましい。押圧部材は、高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分を、対応させる小サイズ紙の種類が多岐にわたる場合は図５に示すように軸方向に均一に形成してもよいし、図４に示すように小サイズ紙の端部に対応した領域のみに形成されるように、高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分４０２と、高熱伝導フィラーと空孔部をもたず耐熱材のみで形成された部分４０５を部分的に溶着させたものを用いてもよい。コストと端部異常昇温緩和効果から図４の形態が望ましい。
高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分と、
高熱伝導フィラーと空孔部をもたず耐熱材のみで形成された部分とを部分的に溶着させる場合は、高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分が、小サイズ紙端部を含む領域において、紙端部に対して±５〜±６０ｍｍの範囲に形成されることが好ましく、±１０〜±３０ｍｍ（２０〜６０ｍｍ幅）の範囲に形成されることが更に好ましい。
【００２４】
形成された高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分の軸方向熱伝導率は０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましい。前記軸方向熱伝導率が０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上の場合には、効率よく端部異常昇温を緩和することができる。０．５Ｗ／ｍ・Ｋ未満の場合は十分な熱伝導性が得られないことがある。
【００２５】
また、前記高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分の発泡倍率が１．５以上３．０以下であることが好ましい。前記発泡倍率が１．５未満の場合、熱容量が大きくて熱拡散率が低下し、十分な端部異常昇温緩和効果が得られない場合がある。また、発泡倍率が３．０を超える場合、十分な耐久性が得られず、端部が欠けてしまい、ニップを形成するだけの十分な加圧面積を確保できない場合がある。発泡倍率１．５〜３．０以下において、端部異常昇温緩和効果と耐久性を両立できる。
前記発泡倍率は、前記高熱伝導性針状フィラー及び、耐熱材からなり、該耐熱材中に空孔部を有する部分（以下耐熱弾性層と称す）が空孔を含まない状態（発泡粒子を含まない状態）での密度を求め、更に耐熱弾性層が空孔を含む状態での密度を求め、この両者の比率から求めることができる。例えば耐熱弾性層が空孔を含まない状態（発泡粒子を含まない状態）での密度が１．０ｇ／ｃｍ3であり、耐熱弾性層が空孔を含む状態での密度が０．５ｇ／ｃｍ3であったとすると、発泡倍率は１．０／０．５＝２となる。
耐熱弾性層が空孔を含まない状態（発泡粒子を含まない状態）の密度は層を構成する材料物性から計算することができる。また耐熱弾性層が空孔を含む状態の密度は、アルキメデス法などで測定することができる。
【００２６】
加圧ローラは基材と弾性体と離型層で構成され、材料としては前述の定着部材と同じような材料で形成され、径や厚みなどは適宜最適化される。基材としてはたとえば金属ローラなどがあり、その外周に弾性体として、耐熱性ソリッドゴムあるいはスポンジ状ゴムが形成され、さらに外周に離型層として、たとえばフッ素系高分子を用いて形成する。この離型層は耐摩耗性を向上させるためにカーボンを添加することもある。
【００２７】
本発明の、記録媒体上のトナー像を加熱して当該記録媒体に定着させるプロセスに用いられる定着装置は、定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、加圧ローラと、前記定着部材を押圧するように配置され、該定着部材と加圧ローラの間に記録材が通過するニップ部を形成する押圧部材からなり、前記押圧部材として、本発明の押圧部材を用いることにより、高画質、端部異常昇温による小停止の低減、耐久性・信頼性を向上などを実現することができる。
従って、本発明の定着装置を用いた画像形成装置は、高画質化と高信頼を両立し、長時間安定した定着を実現できる。
【実施例】
【００２８】
以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。特に明記しない限り、部は質量部を示す。
【００２９】
［実施例１〜６］
定着装置の押圧部材として、印刷用紙幅に当接する部位（Ａ４端部から±２０ｃｍ幅）に高熱伝導押圧部材を配置した。高熱伝導押圧部材は、耐熱樹脂として低分子量ＰＴＦＥ（（株）喜多村製ＫＴＬ−８Ｆ）、高熱伝導性フィラーとしてカーボンファイバー（日本グラファイト（株）ＸＮ−１００−０５Ｍ）、発泡剤として中空フィラー（松本油化製薬：ＰＡＮ系Ｆ−８０ＥＤ）を用いて、表１に示す配合比（低分子量ＰＴＦＥに対する重量部）で成型した。成型方法としては、押し出し成型とし、ダイ温度２８０±１０℃に制御し、２ｍｍ厚のシートとして押しだし、長さ４０ｍｍ、幅１０ｍｍでカットしたものを、別に押し出し成型しておいた、耐熱樹脂（ＰＴＦＥ）のみの部材と加熱溶着させ、高熱伝導押圧部材が印刷用紙幅に当接する部位（Ａ４端部から軸方向に±２０ｍｍ幅）にくるように長さ３２０ｍｍ、幅１０ｍｍにつなぎ合わせた。本成型方法によれば、針状フィラーであるカーボンファイバーは押し出し方向に配向することがわかっている。
【００３０】
以上の様にして製作した押圧部材を（株）リコー製複写機：ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ２２０１ＳＰの定着装置に装着させた。前記定着装置は、定着部材と、前記定着部材を加熱する加熱手段と、加圧ローラと、前記定着部材を押圧するように配置され、該定着部材と加圧ローラの間に記録材が通過するニップ部を形成する押圧部材からなる定着装置である。
トナーベタ画像５００枚をＡ４縦で両面通紙した直後、Ａ３用紙を黒色ベタで通紙し、Ａ４紙端部位置における光沢ムラ、と内部押圧部材の耐久性評価を行った。試験紙としてはアスクル：マルチペーパー  スーパーホワイトを使用した。評価は表２に示す基準で判定し、前記高熱伝導押圧部材の熱伝導率は京都電子工業（株）製：迅速熱伝導率計  ＱＴＭ−５００にて、押しだし方向（配向方向）の熱伝導率を測定した。（図４参照）
評価結果を表１に示す。
【００３１】
尚、熱伝導率の測定は、以下の条件でおこなった。
使用装置：迅速熱伝導率計：QTM-500 ver1.03（京都電子工業製）
センサ・プローブ：ＰＤ−１１（京都電子工業製）
レファレンスプレート：Ｒ２−２、シリコーンゴム、λ=0.235W/mK(at32℃)
Ｒ１−２、石英ガラス、λ=1.417W/mK(at28℃)
Ｒ７−２、ジルコニア、λ=3.35W/mK(at30℃)
測定方法：うす膜試料測定モード
測定時間：60sec
測定温度：室温
【００３２】
【表１】
2014142406.tif 000003
【００３３】
【表２】
2014142406.tif 000004
【００３４】
［実施例７〜１２］
実施例１における高熱伝導押圧部材の発泡剤を（松本油化製薬：Ｆ−３０）とし、表３に示す配合比で形成した以外は実施例１と同様の評価をおこなった。評価結果を表３に示す。
【００３５】
【表３】
2014142406.tif 000005
【００３６】
［実施例１３〜１７］
実施例２における高熱伝導押圧部材のカーボンファイバーの添加量を表４に示す配合比で形成した以外は実施例２と同様の評価をおこなった。評価結果を、実施例２の評価結果と合わせて表４に示す。
【００３７】
【表４】
2014142406.tif 000006
【００３８】
［実施例１８〜２３］
実施例１〜６の高熱伝導押圧部材と同様の配合比で形成し、成型方法を押し出し成型とし、ダイ温度２８０±１０℃で２ｍｍ厚のシートとして押しだし、長さ３２０ｍｍ、幅１０ｍｍでカットしたものを押圧部材として用いた以外は実施例１と同様の評価をおこなった。（図５参照）
評価結果を表５に示す。
【００３９】
【表５】
2014142406.tif 000007
【００４０】
［比較例１］
実施例１における高熱伝導押圧部材の配合を表６にしめすように耐熱樹脂だけで成型した以外は実施例１と同様の評価をおこなった。評価結果を表６に示す。
［比較例２］
実施例１における配合を表６にしめすように押圧部材を耐熱樹脂と炭素繊維だけで成型した以外は実施例１と同様の評価をおこなった。評価結果を表６に示す。
［比較例３］
実施例１における高熱伝導押圧部材の配合を表６にしめすように耐熱樹脂とＰＡＮ系発泡体だけで成型した以外は実施例１と同様の評価をおこなった。評価結果を表６に示す。
【００４１】
【表６】
2014142406.tif 000008
【００４２】
以上より以下のことがわかる。
実施例１〜６においては発泡倍率を変化させて、評価をおこなった。
結果として実施例４では熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以下となり、端部温度上昇に起因する光沢ムラが認められたが画像判定において合格レベルであった。さらに実施例５、６においては発泡倍率が３．２以上となり、押圧部材の欠損が認められたが合格レベルであった。それに対して、実施例１、２、３では端部温度上昇にともなう光沢ムラ及び、押圧部材の欠損は発生せず、合格ランク最高レベルに達し、効果を確認できた。
【００４３】
実施例７〜１２においては発泡体の種類を変えて実施例１と同様の評価をおこなった。
結果として実施例１０では熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以下となり、端部温度上昇に起因する光沢ムラが認められたが画像判定において合格レベルであった。さらに実施例１１、１２においては発泡倍率が３．２以上となり、押圧部材の欠損が認められたが合格レベルであった。それに対して、実施例７、８、９では端部温度上昇にともなう光沢ムラ及び、押圧部材の欠損は発生せず、合格ランク最高レベルに達し、効果を確認できた。
【００４４】
実施例実施例１３〜１７においては炭素繊維の含有量を変化させて評価をおこなった。
結果として実施例１５では熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以下となり、端部温度上昇に起因する光沢ムラが認められたが画像判定において合格レベルであった。それに対して、炭素繊維含有量３０部以上の実施例１３、１４、１６、１７では端部温度上昇にともなう光沢ムラ及び、押圧部材の欠損は発生せず、合格ランク最高レベルに達し、効果を確認できた。
【００４５】
実施例１８〜２３においては押圧部材軸方向全てを、本発明の配合をもつ押圧部材で形成したものを評価した。
結果として実施例２１では熱伝導率が０．５Ｗ／ｍＫ以下となり、端部温度上昇に起因する光沢ムラが認められたが画像判定において合格レベルであった。さらに実施例２２、２３においては発泡倍率が３．２以上となり、押圧部材の欠損が認められたが合格レベルであった。それに対して、実施例１８、１９、２０では実施例１、２、３よりも効果は低下するものの、端部温度上昇にともなう光沢ムラ及び、押圧部材の欠損は発生せず、合格ランク最高レベルに達し、効果を確認できた。
【００４６】
比較例１においては、高熱伝導押圧部材の代わりに耐熱樹脂のみの押圧部材を用いて評価した。結果として、熱伝導率は０．２Ｗ／ｍｋで０．５Ｗ／ｍｋ以下となり、端部温度上昇に伴うＮＧレベルの光沢ムラ、及びＮＧレベルの欠損が発生した。
比較例２においては、高熱伝導押圧部材の代わりに炭素繊維と耐熱樹脂のみの押圧部材を用いて評価した。結果として、熱伝導率は０．２９Ｗ／ｍｋで０．５Ｗ／ｍｋ以下となり、端部温度上昇に伴うＮＧレベルの光沢ムラ、しかし欠損は発生したもののＯＫレベルとなった。
比較例３においては、高熱伝導押圧部材の代わりに、発泡させた空孔部を有する耐熱樹脂のみの押圧部材を用いて評価した。結果として、熱伝導率は０．１５Ｗ／ｍｋで０．５Ｗ／ｍｋ以下となり、端部温度上昇に伴うＮＧレベルの光沢ムラ、及びＮＧレベルの欠損が発生した。
【００４７】
以上より、本発明の押圧部材を搭載することで、耐久性を維持したまま、円周方向への熱拡散を防止し、小サイズ連続通紙にともなう端部異常昇温を緩和し、熱ムラ起因する光沢ムラを低減できる。結果として、本発明の押圧部材を具備した定着装置を用いることで、高画質、端部異常昇温による小停止の低減、耐久性・信頼性を向上などを実現し、さらにはこの定着装置を有することで、高耐久、高信頼を有する電子写真方式の複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンターが利用可能であり、「顧客満足の向上」に寄与する。
【符号の説明】
【００４８】
（図１について）
１０１  感光体ドラム
１０２  帯電ローラ
１０３  露光（レーザービーム）
１０４  現像ローラ
１０５  パワーパック
１０６  転写ローラ
１０７  記録シート
１０８  クリーニング装置
１０９  表面電位計
１１０  加熱定着スリーブ
１１２  ベルト方式定着器
１１３  定着ベルト
１１４  押圧部材
１１５  加圧ローラ
１１６  加熱ローラ
【００４９】
（図２について）
２０１  基材
２０２  弾性層
２０３  離型層
【００５０】
（図３について）
３０１  離型層
３０２  弾性層
３０３  スリーブ
３０４  加熱体（ハロゲンヒータ）
３０５  保持部材（ホルダ）
３０６  押圧部材
３０７  弾性層（スポンジ）
３０８  離型層（カーボン入り）
３０９  加圧ローラ
３１０  面状加熱体
【００５１】
（図４について）
４０１  定着スリーブ
４０２  押圧部材（高熱伝導フィラー＋中空構造＋耐熱樹脂）
４０３  転写紙
４０４  加圧ローラ
４０５  押圧部材（耐熱樹脂のみ）
４０６  高熱伝導針状フィラー（カーボンファイバー）
４０７  耐熱部材（ＰＴＦＥ）
４０８  空孔部
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５２】
【特許文献１】米国特許３５７８７９７号
【特許文献２】特開２０１１−５９２４７号公報
【特許文献３】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献４】特許第３２９８３５４号公報
【特許文献５】特開平６−６７５５６号公報
【図１】
2014142406.tif 000009
【図２】
2014142406.tif 000010
【図３】
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【図４】
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【図５】
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