(57)【要約】【課題】定着部材端部で発生する寄り力が原因の耐久性低下を改善する。【解決手段】像加熱装置における加圧部材において、基体の外周面に熱伝導性フィラーを一定の配向で含ませた複数の弾性層を形成する。これにより、弾性層の特定の方向において弾性率と剛性に異方性を持たせることで、寄り力を低減する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着部材（３）と弾性層（４ｂ、４ｃ）を有する加圧部材（４）とで形成されるニップ部（Ｎ）で画像を担持した記録材を挟持搬送しつつ加熱する定着装置に用いられる前記加圧部材（４）であって、該弾性層（４ｂ、４ｃ）の厚み方向の縦弾性係数をＥ（ｚ）、横弾性係数をＧ（ｘｒ）、記録材搬送に直行する方向の縦弾性係数Ｅ（ｘ）、横弾性係数をＧ（ｚｒ）、記録材搬送方向の縦弾性係数Ｅ（ｒ）、横弾性係数をＧ（ｘｚ）としたとき、Ｅ（ｚ）＞Ｅ（ｘ）かつＥ（ｚ）＞Ｅ（ｒ）をみたしかつＧ（ｚｒ）＞Ｇ（ｘｒ）かつＧ（ｘｚ）＞Ｇ（ｘｒ）を満たす異方性を持つ弾性層（４ｂ、４ｃ）で構成されたことを特徴とする加圧部材（４）。
【請求項２】
前記弾性層が針状フィラーあるいは異方性をもつ空孔を含む請求項１に記載の加圧部材。
【請求項３】
前記Ｅ（ｚ）／Ｅ（ｘ）かつＥ（ｚ）／Ｅ（ｒ）が各々１．５以上である請求項１又は請求項２に記載の加圧部材。
【請求項４】
前記Ｇ（ｚｒ）／Ｇ（ｘｒ）かつＧ（ｘｚ）／Ｇ（ｘｒ）が各々１．５以上である請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の加圧部材。
【請求項５】
前記弾性率Ｅ（ｚ）が、０．２ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下である請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の加圧部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録材を挟持搬送して加熱する装置に用いられる加圧部材、及びそれを用いた定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成装置には、記録材上に形成された未定着トナー像を該記録材に定着させるための熱定着装置として、加熱部材と該加熱部材に対向して配置された加圧部材とを備えた熱定着装置が用いられている。熱定着装置は、加熱部材からの熱と両部材同士の圧接による圧力によってトナーを記録材に定着させながら、両部材の回転により該記録材を搬送する装置である。
【０００３】
定着器に代表される可撓性の回転体を用いた像加熱装置では、しばしば、回転体の回転中に回転体が母線方向に移動した後、回転体端面が保持部材に突き当ることで発生する力（以後，寄り力）が課題となる。この寄り力を低減するため、回転体の端面に回転体の姿勢をコントロールし、寄り力を低減する部材を設けることがある。特許文献１、２には、このような部材を有する像加熱装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１５５１２号公報
【特許文献２】特開２０１５−２８５２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年の画像形成装置では高速化や省エネ化が求められている。また、回転体の熱容量を抑えるため、回転体の薄肉化や小径化も進んでいる。このため、回転体端面に掛る単位面積当たりの圧力が大きくなっている。また、近年の画像形成装置は長寿命化も求められており、これに伴い、回転体端面が寄り規制部材に摺擦する時間も長くなっている。以上二つの観点で、現状の手段では寄り力の低減が不十分であり、基本性能の向上が難しかった。
【０００６】
本発明の目的は、このような画像形成装置に求められる性能向上に伴い発生する破損を防ぐため、回転体の端面に発生する寄り力をさらに低減することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明に係る加圧部材は、
定着部材と弾性層を有する加圧部材とで形成されるニップ部で画像を担持した記録材を挟持搬送しつつ加熱する定着装置に用いられる前記加圧部材であって、該弾性層の厚み方向の縦弾性係数をＥ（ｚ）、横弾性係数をＧ（ｘｒ）、記録材搬送に直行する方向の縦弾性係数Ｅ（ｘ）、横弾性係数をＧ（ｚｒ）、記録材搬送方向の縦弾性係数Ｅ（ｒ）、横弾性係数をＧ（ｘｚ）としたとき、Ｅ（ｚ）＞Ｅ（ｘ）かつＥ（ｚ）＞Ｅ（ｒ）をみたしかつＧ（ｚｒ）＞Ｇ（ｘｒ）かつＧ（ｘｚ）＞Ｇ（ｘｒ）を満たす異方性を持つ弾性層で構成されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、像加熱装置における加圧部材において、基体の外周面に熱伝導性フィラーを一定の配向で含ませた複数の弾性層を形成する。これにより、弾性層の特定の方向において弾性率と剛性に異方性を持たせることで、寄り力が低減し、該加圧部材を用いた定着装置における定着部材の端面の削れを抑制し、定着部材の耐久性低下を改善できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。
【図２】加圧ローラの全体構成を示す斜視図である。
【図３】非多孔質弾性層及び多孔質弾性層の断面を示す拡大図である。
【図４】ベルトに掛る力（寄り力）を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００１１】
まず、本発明にかかる定着装置について図１を用いて説明する。図１は、本発明に係る定着装置の構成を示す概略断面図である。
【００１２】
［定着装置］
図１に示す定着装置１０は、加熱体としてのヒータ１と、加熱体支持部材としてのヒータホルダ２と、定着部材としての定着ベルト３と、ニップ部形成部材としての加圧ローラ４を備える。ヒータ１は、不図示の手段によって通電されることで発熱しかつ所定の制御温度に制御される例えば抵抗発熱体などの熱源である。ヒータ１は、剛性を有する耐熱性材料によって横断面略半円弧状の樋型に形成されるヒータホルダ２（以下、単にホルダと記す）に固定支持される。具体的には、ホルダ２の下面に長手方向（図１の紙面表裏方向）に沿って溝部が設けられており、この溝部にヒータ１が嵌入されている。本実施例における定着装置では、発熱体にヒータを用いるものを利用し説明したがこれに限らない。例えば、加熱源として、ハロゲンヒータ・ＩＨヒータを用いたもの等であっても本発明を適応できる。また今回の実施例では、ニップ部形成部材として加圧ローラを用いた例を説明したがこれに限らない。例えば、ニップ部形成部材は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の薄肉耐熱性樹脂もしくはステンレス（ＳＵＳ）やニッケル（Ｎｉ）等の薄肉金属からなる無端状の加圧ベルトなどであっても本発明を適用できる。
【００１３】
定着ベルト３は、内側から環状の基材３ａ、ベルト弾性層３ｂ（ここでは、後述の加圧ローラ４の弾性層と区別するためにベルト弾性層と呼ぶ）、表層３ｃを備える。定着ベルト３は使用状態で内周面がヒータ１及びホルダ２に摺擦される無端ベルトであり、ヒータ１を支持したホルダ２の外周に周長に余裕を持たせて外嵌されている。定着ベルト３は、後述する加圧ローラ４の回転により従動回転する。このため定着ベルト３の長手方向両端部は、定着装置１０のフレームなどの不図示の固定部分に回転自在に支持されている。定着ベルト３の内周面には、ヒータ１及びホルダ２との摺動性を確保するために潤滑剤（グリス）が塗られている。なお、本明細書でベルトと言った場合、フィルム状のものも含む。
【００１４】
加圧ローラ４は、内側から円筒状の基体４ａ、弾性層（４ｂ，４ｃ）、離型層４ｄを備える。加圧ローラ４は、例えばモータなどの回転駆動装置（不図示）によって使用時に回転駆動される。このため基体４ａの軸方向両端部は、定着装置１０のフレームなどの不図示の固定部分に回転自在に支持されている。また、加圧ローラ４は、ホルダ２に支持されたヒータ１と定着ベルト３を挟んで対向する位置に配置されている。そして、加圧機構（不図示）によって加圧ローラ４と定着ベルト３とに所定の圧力が付与されることで、加圧ローラ４と定着ベルト３とが圧接してそれぞれの弾性層（３ｂ，４ｂ，４ｃ）は弾性変形する。これによって、加圧ローラ４と定着ベルト３との間には記録材搬送方向に所定の幅を有する定着ニップ部Ｎが形成される。
【００１５】
加圧ローラ４は回転駆動装置（不図示）によって回転駆動されると、従動回転する定着ベルト３との間で定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐを挟持しつつ搬送する。また、定着ベルト３は、ヒータ１により表面が所定温度（例えば２００℃）に達するまで加熱される。この状態で、未定着トナーＴによって未定着トナー像の形成された記録材Ｐが定着ニップ部Ｎに挟持搬送されると、記録材Ｐ上の未定着トナーＴは加熱、加圧される。すると、未定着トナーＴは溶融／混色するので、その後、これを冷却することによって未定着トナー像を定着画像として記録材Ｐに定着させる。
【００１６】
［定着ベルト］
定着ベルト３について説明する。定着ベルト３は、図１に示すように、基材３ａの外周にベルト弾性層３ｂが、該ベルト弾性層３ｂの外周に表層３ｃが設けられている。基材３ａは耐熱性及び耐屈曲性を必要とすることに鑑みて、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等の耐熱性樹脂を用いる。また熱伝導性をも考慮するならば、基材３ａは耐熱性樹脂に比べ熱伝導率のより高いステンレス（ＳＵＳ）、ニッケル、ニッケル合金などの金属を用いてもよい。そして、基材３ａは熱容量を小さくする一方で機械的強度を高くする必要があるので、基材３ａの厚みは５μｍ〜１００μｍ好ましくは２０μｍ〜８５μｍとするのが望ましい。
【００１７】
ベルト弾性層３ｂは、基材３ａの外周を被覆するシリコーンゴム層である。ベルト弾性層３ｂは記録材Ｐが定着ニップ部Ｎを通過する際に、記録材Ｐ上の未定着トナーＴを包み込むようにして未定着トナーＴに対し均一に熱を与える。ベルト弾性層３ｂがこのように機能することで、高光沢で定着ムラのない良質な画像が得られる。しかし、ベルト弾性層３ｂはその厚みが薄すぎると十分な弾性が得られなくなり、良質な画像を得ることができなくなる。反対に、ベルト弾性層３ｂはその厚みが厚すぎると熱容量が大きくなり、加熱によって所定温度に達するまでに時間がかかる。そのため、ベルト弾性層３ｂの厚みは、３０μｍ〜５００μｍ好ましくは１００μｍ〜３００μｍとするのが望ましい。
【００１８】
ベルト弾性層３ｂは特に限定されないが、加工が容易である、高い寸法精度で加工できる、加熱硬化時に反応副生成物が発生しないなどの理由から、付加反応架橋型の液状シリコーンゴムを用いるのが好ましい。付加反応架橋型の液状シリコーンゴムは、例えばオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとを含み、さらには触媒や他の添加物を含んでいてもよい。オルガノポリシロキサンはシリコーンゴムを原料とするベースポリマーであり、数平均分子量が５千〜１０万、重量平均分子量が１万〜５０万であるものを用いるとよい。液状シリコーンゴムは室温で流動性を持つポリマーであるが加熱によって硬化し、硬化後は適度に低硬度でありまた十分な耐熱性と変形回復力を有する。そのため、液状シリコーンゴムはベルト弾性層３ｂだけでなく、後述する加圧ローラ４の非多孔質弾性層４ｂや多孔質弾性層４ｃに用いるのにも好適である。
【００１９】
ところで、ベルト弾性層３ｂがシリコーンゴム単体で形成されるならば、ベルト弾性層３ｂの熱伝導率は低くなる。ベルト弾性層３ｂの熱伝導率が低いとヒータ１で発生した熱が定着ベルト３を介して記録材Ｐに伝わり難くなるので、記録材Ｐにトナーを定着させる際に加熱不足となって定着ムラなどの画像不良を生じ得る。そこで、ベルト弾性層３ｂの熱伝導率を上げるために、ベルト弾性層３ｂには高い熱伝導性を持つ例えば粒状の高熱伝導性フィラーが混入、分散されている。粒状の高熱伝導性フィラーとしては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、カーボン等が用いられる。また、目的に応じて粒状の高熱伝導性フィラーではなく針状の高熱伝導性フィラーなどを用いてもよい。すなわち、高熱伝導性フィラーの形状は粒状や針状の他にも、粉砕状、板状、ウィスカ状のものなどがあり、ベルト弾性層３ｂにはこれらのどの形状のものを用いてもよい。また、これらのものを単独で用いてもよいし２種類以上のものを混合して用いてもよい。なお、高熱伝導性フィラーがベルト弾性層３ｂに混入されることで、ベルト弾性層３ｂは導電性をも付与され得る。
【００２０】
表層３ｃは、ベルト弾性層３ｂの外周を被覆するフッ素樹脂層である。表層３ｃは、定着ベルト３にトナーを付着しにくくするために設けられる。表層３ｃには、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）、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂を用いるとよい。表層３ｃの厚みは、１μｍ〜５０μｍ好ましくは８μｍ〜２５μｍとするのが望ましい。なお、表層３ｃはフッ素樹脂チューブで被覆するもしくはフッ素樹脂からなる塗料を塗布することによって、ベルト弾性層３ｂの外周に形成されればよい。
【００２１】
［加圧ローラ］
加圧ローラ４について説明する。加圧ローラ４は、基体４ａ、基体４ａの外周に弾性層（４ｂ，４ｃ）、該弾性層（４ｂ，４ｃ）の外周に離型層４ｄを備える。本発明に係る加圧ローラ４は、基体４ａ側に第一弾性層４ｂを、離型層４ｄ側に第二弾性層４ｃを配して、弾性層を特性の異なる層で構成した点に特徴がある。図２は、加圧ローラ４の全体構成を示す斜視図である。図３は、弾性層４ｂ及び４ｃのｒ−ｚ断面・ｘ−ｚ断面・ｒ−ｘ断面を示す拡大図である。なお、図２（ａ）に示すように、以下では加圧ローラ４のつ通紙方向を「ｒ」方向、加圧ローラ４の長手方向（軸方向）を「ｘ」方向、加圧ローラ４の加圧方向（層厚方向）を「ｚ」方向と表す。
【００２２】
＜基体＞
基体４ａは、ニッケルやクロムをメッキしたＳＵＭ材（硫黄および硫黄複合快削鋼鋼材）等の鋼材を含むステンレススチール、リン青銅、アルミニウムなどを用いて形成されている軸芯体あるいは芯金である。基体４ａの外径は、４ｍｍ〜８０ｍｍであればよい。
【００２３】
＜弾性層＞
弾性層４ｂ，ｃは、基体４ａの外周を被覆するシリコーンゴム層である。図３に示すように、弾性層４ｂ，ｃには、針状の高熱伝導性フィラー４ｂ１あるいは粒状の高熱伝導フィラー４ｂ２が混入、分散されている。図３は針状の高熱伝導性フィラー４ｂ１と粒状の高熱伝導性フィラー４ｂ２が混入されている場合を示している。針状の高熱伝導性フィラー４ｂ１あるいは粒状の高熱伝導性フィラー４ｂ２について説明する。粒状の高熱伝導性フィラー４ｂ２としては、定着ベルト３のベルト弾性層３ｂと同様に、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、カーボン等が用いられる。粒状の高熱伝導性フィラー４ｂ２に関しては、弾性層の熱伝導率を上げるために混入させており場合によっては必ずしも必要ではない。
【００２４】
具体的には、弾性層４ｂの加圧方向（ｚ方向）の熱伝導率が「０．５０Ｗ／（ｍ・ｋ）」以上となるように、非多孔質弾性層４ｂ内に粒状の高熱伝導性フィラー４ｂ２が混入、分散される。粒状の高熱伝導性フィラー４ｂ２を混入することで、弾性層の熱伝導性を十分に上げるために混入した。針状の高熱伝導性フィラー４ｂ１（以下、単に針状フィラー４ｂ１と記す）としては、フィラー長手方向の熱伝導率が５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上のピッチ系炭素繊維が用いられる。ピッチ系炭素繊維は石油精製副産物あるいは石炭乾留副産物である「ピッチ」から製造された炭素繊維であり、高い熱伝導性や導電性を有する一方で熱膨張がほとんど無い、といった特徴を持つ。針状フィラー４ｂ１は例えば円柱や多角柱などの形状をした細長い棒状をした、直径に対する長さの比が大きいつまりアスペクト比が高い部材である。そして、針状フィラー４ｂ１は特定の配向された向きに異方性を有している。本実施例では、図３（ｂ）に示すように、針状フィラー４ｂ１を弾性層４ｂの図３中のようにｘ−ｒ面内に平行でθ１方向に配向した状態に混入している。こうすることにより、加圧部材の横弾性係数・縦弾性係数を任意に変更することができる。
【００２５】
弾性層４ｂ、ｃの針状フィラー４ｂ１に用いるピッチ系炭素繊維は、平均直径が５μｍ〜１１μｍ程度かつ平均長さが５０μｍ〜１０００μｍ程度のものが好ましい。なぜなら平均長さが５０μｍよりも短いと、弾性層４ｂに異方性効果が現れ難くなるからである。一方、平均長さが１０００μｍよりも長いと、弾性層４ｂ内に分散させることが難しくなるからである。
【００２６】
弾性層４ｂ，ｃ内における粒状あるいは針状の高熱伝導性フィラー４ｂ１の分散含有量は、体積比５％〜６０％であるのが望ましい。なぜなら、これらの高熱伝導性フィラー４ｂ１の分散含有量が体積比５％未満の場合には、熱伝導率を高めることができず、非通紙部昇温の発生抑制に十分な熱伝導率が得られないからである。他方、高熱伝導性フィラー４ｂ１の分散含有量が体積比６０％を上回る場合には、液状シリコーンゴムの流動性が低下して弾性層の加工成型が難しくなるからである。また、後述するようにして硬化した後に、ゴムの硬度が上がりつまりゴムが硬くなってしまい弾性層としての機能が失われ得るからである。なお、高熱伝導性フィラー４ｂ１としては上述した粒状や針状などの単一形状のものだけを用いてもよいし、これらを含む２種類以上の異なる形状のものを複数混合して用いてもよい。なお、弾性層４ｃの硬度は、所望の幅の定着ニップ部Ｎを確保する観点から２０°〜７０°の範囲内であるのが好ましい。
【００２７】
＜離型層＞
離型層４ｄは、フッ素樹脂層である。離型層４ｄは、多孔質弾性層４ｃの外周に例えば共重合体（ＰＦＡ）チューブを被覆することにより形成される。もしくはＰＦＡ、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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）等のフッ素樹脂からなる塗料を多孔質弾性層４ｃ外周に塗布することにより形成してもよい。離型層４ｄの厚みは特に限定されないが、好ましくは１５〜８０μｍ程度であればよい。この離型層４ｄは、加圧ローラ４にトナーを付着しにくくするために設けられる。なお、弾性層４ｂと４ｃの間や、弾性層４ｃと離型層４ｄの間には接着、通電等の目的によりプライマー層や接着層などが設けられていてもよい。
【００２８】
［寄り力発生の原理］
次に、寄り力発生の原理について説明する。図４は、図１をｚ方向（加圧方向）からみた時の図を示している。定着フィルム３は左フランジ５Ｒと右フランジ５Ｆによって端部を支持されている。図中では記録用紙Ｐが挿入されている様子を示している。今フランジ５Ｒと５Ｆの中心線が加圧ローラ４の中心線に対して図４中の角度φだけ面内で傾いている場合を考える。加圧ローラ４が駆動回転すると（駆動部は未記載）、追従して定着フィルム４が回転する。定着フィルム３は図４中の矢印方向に向かって進行しながら回転する。定着フィルム４はフランジ５Ｆに突き当ると、フィルム端部に寄り力が発生するため、定着フィルム４が回転し自ら摩耗しながらフランジ５Ｆを削り取る。
検討の結果、加圧ローラ４に縦弾性係数と横弾性係数に異方性を持たせることで寄り力を低減できると分かった。
【００２９】
［寄り力低減するための加圧ローラ物性について］
寄り力を低減させるためには加圧ローラ４の物性として、縦弾性係数と横弾性係数に関して以下二点の性質を持たせることが必要とわかった。
Ｉ．加圧ローラ４の弾性層は、ｚ方向に中心軸にした際の横弾性係数Ｇ（ｘｒ）が、ｘ方向を中心軸にした際の横弾性係数Ｇ（ｚｒ）・ｒ方向を中心軸にした際の横弾性係数Ｇ（ｘｚ）より小さい。
ＩＩ．加圧ローラ４の弾性層は、ｘ方向の縦弾性係数Ｅ（ｘ）・ｒ方向の縦弾性係数Ｅ（ｒ）がｚ方向の縦弾性係数Ｅ（ｚ）より小さい。
本実施例では、この条件を満たす二層の異方性を持った弾性層を持つ加圧ローラ４を今回の検討では、弾性層を二層構造ないし一層構造で作成し検討した。
【００３０】
［弾性層の形成方法］
次に、非多孔質弾性層４ｂ，ｃ、離型層４ｄの形成方法について説明する。弾性層４ｂ，ｃの形成方法は特に限定されないが、一般的な型成型による方法もしくはリング塗工法を好適に用いることができる。ここでは、リング塗工法を例に説明する。作成方法では、二層構造で作成する実施例に関して取り上げる。
【００３１】
基体４ａには予めプライマー処理が施される。プライマー処理が施された基体４ａは、軸が垂直に立てられた状態で保持体により保持される。保持体に保持された基体４ａの周囲を囲むようにしてリング状の塗工ヘッドが配置されており、該リング状塗工ヘッドの内面には吐出口が設けられている。弾性層を形成する場合、基体４ａを上下に移動させながら、リング状塗工ヘッドの吐出口から後述の液状ゴム混合物を基体４ａの外周面に向けて吐出する。こうして、基体４ａの外周面に液状ゴム混合物の塗膜を形成する。その後、基体４ａを垂直保持状態から水平保持状態へと移行してから例えば回転数６０ｒｐｍで回転する。回転する基体４ａを近赤外線ヒータ等により加熱し、基体４ａの表面温度を約１８０℃にする。この状態を３分間維持することで、液状シリコーンゴムを加熱硬化させる。その後、さらに２００℃の熱風循環式オーブンを用いて基体４ａを加熱することで、液状シリコーンゴムを２次硬化させる。このようにして、弾性層４ｂは基体４ａの外周に形成される。
【００３２】
弾性層４ｂには、液状シリコーンゴムに粒状又は針状の高熱伝導性フィラー４ｂ１を混合した液状ゴム混合物が用いられる。針状フィラー４ｂ１を混合した液状ゴム混合物を用いる場合、リング状塗工ヘッドの吐出口から液状シリコーンゴムとともに吐出された針状フィラー４ｂ１は、液状シリコーンゴムの流れに沿う向きに自然に揃えられる。そこで、熱をより多く伝導させたい向きに液状シリコーンゴムが流れるようにすれば、針状フィラー４ｂ１をその向きに配向することができる。こうして、針状フィラー４ｂ１が任意の向きに配向されることにより、弾性層４ｂの針状フィラー４ｂ１を任意の向きで配向できる。本実施例では、液状シリコーンゴムの流れの向きをθ１方向に向けることで、弾性層４ｂに異方性を持たせた。
【００３３】
上記に示した方法で繰り返し塗工・加熱を実施することで、弾性層４ｃを成形する。弾性層４ｃを形成する前に、０弾性層４ｂに予めプライマー処理が施される。同様に弾性層を形成する場合、基体４ａを上下に移動させながら、リング状塗工ヘッドの吐出口から後述の液状ゴム混合物を基体４ａの外周面に向けて吐出する。今回の実施例では、液状シリコーンゴムの流れの向きをθ２方向に向けることで、弾性層４ｃに弾性層４ｂとは異なる異方性を持たせた。
【００３４】
本実施例では、加圧ローラ４の弾性層に関して異方性を持たせるために針状の高熱伝導性フィラー４ｂ１を使用したが、異方性を持たせるため空孔を利用してもよい。例えば、三辺のうち少なくとも一辺の長さが他の二辺と異なる形状で構成される楕円体の空孔を加圧ローラ内に挿入すること等が挙げられる。
【００３５】
なお、上述した実施例では、弾性層４ｂと弾性層４ｃとを別途に形成した例を示したがこれに限らず、これら特性の異なる層を含む１つの弾性層として一体形成してもよい。また、弾性層内の特性の異なる層として弾性層４ｂと弾性層４ｃの２層構造を例に示したが、これに限らない。例えば、弾性層４ｂ又は弾性層４ｃは、より多くの特性の異なる層に分けて形成されていてもよい。弾性層４ｂ又は弾性層４ｃがより多くの複数層で形成される場合には、複数層の組み合わせに応じてこれらの弾性層４ｂ，４ｃの特性を調整することができる。また本実施例では、非多孔質の弾性層を持つ加圧ローラを扱ったが、非多孔質弾性層に限らず、異方性を持つ構成であれば多孔質を持つ層を持つ構成でもよい。
【００３６】
［離型層の形成方法］
離型層４ｄは、多孔質弾性層４ｃにフッ素樹脂製チューブを被覆することにより形成される。フッ素樹脂製チューブを被覆するには、一般的に接着剤を用いる。ただし、接着剤を用いずとも弾性層４ｃとフッ素樹脂製チューブとを層間接着できる場合があり、そうした場合には接着剤を用いなくてもよい。また、離型層４ｄは、弾性層４ｃ外周にフッ素樹脂からなる塗料を塗布するなどして形成してもよい。あるいは、離型層４ｄは弾性層４ｃと共に形成してもよい。
【００３７】
［加圧ローラの評価］
以下、本発明に係る加圧ローラ４の評価について、後述する実施例１乃至４、比較例１乃至３を用いて説明する。本実施例では、評価のためにそれぞれの縦弾性係数と横弾性係数を求めている。
【００３８】
＜横弾性率・縦弾性率測定＞
各縦弾性率は、動的粘弾性測定装置（商品名：Ｒｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４０００、株式会社ユービーエム製）により測定することができる。長手方向の縦弾性率Ｅ（ｘ）と周方向の縦弾性率Ｅ（ｒ）は、引張用治具を測定装置に装着し、チャック間距離２０ｍｍで、周波数１００Ｈｚ、振幅０．００３ｍｍの正弦波を用い、温度２００℃の環境において、複素縦弾性率を測定した値とする。なお、測定サンプルは、測定の引っ張り方向とサンプル４ｂｓの測定したい方向が平行になるように切り出す。厚み方向の弾性率Ｅ（ｚ）は、圧縮用治具を測定装置に装着し、周波数１００Ｈｚ、振幅０．００３ｍｍの正弦波を用い、２００℃環境において複素縦弾性率を測定した値とする。なお、測定サンプルは、測定の圧縮方向と測定サンプルの厚み方向が平行になるように切り出す。
【００３９】
各横弾性率も同様に、動的粘弾性測定装置（商品名：Ｒｈｅｏｇｅｌ−Ｅ４０００、株式会社ユービーエム製）により測定を実施する。測定サンプルは、作成したローラから長手方向・周方向・厚み方向に２ｍｍ四方になるよう切り出す。長手方向の横弾性率Ｇ（ｒｚ）は、固体せんだん用治具を装置に装着し、周波数１００Ｈｚ、振幅０．００３ｍｍの正弦波を用い、２００℃環境において複素横弾性率を測定した値とする。測定の際には、測定するサンプルを切り出した際の長手方向が上面になるように装着する。上記の手順で厚み方向の横弾性率Ｇ（ｘｒ），周方向の横弾性率Ｇ（ｘｚ）の横弾性率も測定を実施する。厚み方向の横弾性率Ｇ（ｘｒ）を測定する際には、測定するサンプルを切り出した際の厚み方向が、周方向の横弾性率Ｇ（ｘｚ）を測定する際には、測定するサンプルを切り出した際の周方向が上面になるよう装着する。
【００４０】
＜定着器を使用した寿命評価＞
性能評価は、図１に示した定着装置に実施例１乃至４の加圧ローラ、比較例１の加圧ローラをそれぞれ組み込んでなるレーザープリンタ（商品名：Ｉｍａｇｅ  Ｒｕｎｎｅｒ  ＡＤＶＡＮＣＥ  Ｃ５２５０、キヤノン製）を用いて行った。このレーザープリンタにおける加圧ローラの回転速度（周速）は３００ｍｍ／ｓｅｃとした。
【００４１】
回転体端部における寿命評価について説明する。本試験では加速耐久試験を実施するため、図４における角度φが０．００２度になるように左フランジ５Ｒと右フランジ５Ｆの位置を調整（調整機構は未図示）した定着装置を用意した。測定を行う際には、温度２３度湿度３０％環境において、通紙を連続で実施し、定着フィルム４端部に傷等の異常が見られた通紙枚数を耐久寿命と定義した。通紙時に使用する紙はＧＦ−Ｃ０８１（キヤノン製）のＡ４サイズ、印刷領域には黒を一面に印刷するよう設定した。
【００４２】
＜評価結果＞
後述する実施例１乃至２の加圧ローラ、及び比較例１の加圧ローラについて、各方向の縦弾性係数・横弾性係数及び寿命結果について表１・表２に示す。表２に示すように、Ｇ（ｘｒ）＜Ｇ（ｚｒ）かつＧ（ｘｒ）＜Ｇ（ｘｚ）でなおかつ、Ｅ（ｘ）＜Ｅ（ｚ）かつＥ（ｒ）＜Ｅ（ｚ）を満たす際に、耐久寿命が長くなることを確認した。但し、横弾性係数の比  Ｅ（ｚ）／Ｅ（ｘ）かつＥ（ｚ）／Ｅ（ｒ）が１．５以上で横弾性率の比Ｇ（ｚｒ）／Ｇ（ｘｒ）かつＧ（ｘｚ）／Ｇ（ｘｒ）が１．５以上で効果が出ることが分かった。
【００４３】
【表１】
2019028183.tif 000003
【００４４】
【表２】
2019028183.tif 000004
【００４５】
【表３】
2019028183.tif 000005
【００４６】
実施例１乃至２の加圧ローラ、及び比較例１の加圧ローラはすべて共通に、基体４ａは外径φ２４ｍｍの鉄製の芯金を用いた。芯金の周面に塗布するプライマーは、「ＤＹ３９−０５１」（商品名、東レ・ダウコーニング株式会社製）を用いた。また、加圧ローラの外径をφ３０ｍｍとし、さらには非多孔質弾性層４ｂの厚みと多孔質弾性層４ｃの厚みとを加算した合計値つまりは弾性層全体の厚みを３．０ｍｍとした。
【００４７】
（実施例１の加圧ローラ）
弾性層４ｂ、４ｃ用の液状ゴム混合物は、付加反応架橋型の液状シリコーンゴムに高熱伝導性フィラー４ｂ１として粒状アルミナ（商品名「アルナビーズＣＢ−Ａ２０Ｓ」、昭和電工株式会社製）を体積比２５％の割合で混合したものを使用した。また針状フィラー４ｂ２を体積比２５％の割合で混合してある。実施例１では、針状フィラー４ｃ１として平均繊維長が１００μｍのピッチ系炭素繊維（商品名「ＧＲＡＮＯＣミルドファイバー（ＸＮ−１００−１０Ｍ）」、日本グラファイトファイバー株式会社製）を用いた。このピッチ系炭素繊維は、平均繊維径が９μｍである。そして、実施例１では多孔質弾性層４ｂの厚みを３．０ｍｍとした。なお、弾性層４ｂの厚みを３．０ｍｍかつ弾性層全体の厚みを３．０ｍｍとしたので、弾性層４ｃの厚みは０ｍｍである。実施例１の加圧ローラ４の弾性層４ｂ及び弾性層４ｃは、図３（ａ）に示すような構成である。弾性層４ｂのフィラーの配向方向θ１が０度になるよう調節した。
【００４８】
（実施例２の加圧ローラ）
弾性層４ｂ、４ｃ用の液状ゴム混合物は、付加反応架橋型の液状シリコーンゴムに高熱伝導性フィラー４ｂ１として粒状アルミナ（商品名「アルナビーズＣＢ−Ａ２０Ｓ」、昭和電工株式会社製）を体積比２５％の割合で混合したものを使用した。また針状フィラー４ｂ２を体積比２５％の割合で混合してある。実施例１では、針状フィラー４ｃ１として平均繊維長が１００μｍのピッチ系炭素繊維（商品名「ＧＲＡＮＯＣミルドファイバー（ＸＮ−１００−１０Ｍ）」、日本グラファイトファイバー株式会社製）を用いた。このピッチ系炭素繊維は、平均繊維径が９μｍである。そして、実施例１では多孔質弾性層４ｂの厚みを３．０ｍｍとした。なお、弾性層４ｂの厚みを３．０ｍｍかつ弾性層全体の厚みを３．０ｍｍとしたので、弾性層４ｃの厚みは０ｍｍである。実施例１の加圧ローラ４の弾性層４ｂ及び弾性層４ｃは、図３（ａ）に示すような構成である。弾性層４ｂのフィラーの配向方向θ１が４５度になるよう調節した。
【００４９】
（実施例３の加圧ローラ）
弾性層４ｂ、４ｃ用の液状ゴム混合物は、付加反応架橋型の液状シリコーンゴムに高熱伝導性フィラー４ｂ２として粒状アルミナ（商品名「アルナビーズＣＢ−Ａ２０Ｓ」、昭和電工株式会社製）を体積比１０％の割合で混合したものを使用した。また針状フィラー４ｂ１を体積比２０％の割合で混合してある。実施例１では、針状フィラー４ｃ１として平均繊維長が１００μｍのピッチ系炭素繊維（商品名「ＧＲＡＮＯＣミルドファイバー（ＸＮ−１００−１０Ｍ）」、日本グラファイトファイバー株式会社製）を用いた。このピッチ系炭素繊維は、平均繊維径が９μｍである。そして、実施例２では弾性層４ｂの厚みを１．５ｍｍとした。なお、弾性層４ｂの厚みを１．５ｍｍかつ弾性層全体の厚みを３．０ｍｍとしたので、質弾性層４ｃの厚みは１．５ｍｍとなる。実施例１の加圧ローラ４の弾性層４ｂ及び弾性層４ｃは、図３（ａ）に示すような構成である。弾性層４ｂのフィラーの配向方向θ１が３０度、弾性層４ｃのフィラーの配向方向θ２が−３０度なるように液状シリコーンゴムの流れの向きを調整した。
【００５０】
（比較例１の加圧ローラ）
弾性層４ｂの液状ゴム混合物は、付加反応架橋型の液状シリコーンゴムに高熱伝導性フィラー４ｂ１として粒状アルミナ（商品名「アルナビーズＣＢ−Ａ２０Ｓ」、昭和電工株式会社製）を体積比５０％の割合で混合したものを使用した。使用したフィラーは粒状であるため加圧ローラの弾性層に異方性は生じない。
【００５１】
比較例１の加圧ローラは等方性であるのに対して、実施例１、２、３の加圧ローラは各軸方向の縦弾性係数・横弾性係数が異なり異方性を持っていることが測定からわかる。実施例１の加圧ローラが横弾性係数の比  Ｅ（ｚ）／Ｅ（ｘ）かつＥ（ｚ）／Ｅ（ｒ）が１．２程度横弾性率の比Ｇ（ｚｒ）／Ｇ（ｘｒ）かつＧ（ｘｚ）／Ｇ（ｘｒ）が１．２程度である。実施例２の加圧ローラが横弾性係数の比Ｅ（ｚ）／Ｅ（ｘ）かつＥ（ｚ）／Ｅ（ｒ）が１．５程度横弾性率の比Ｇ（ｚｒ）／Ｇ（ｘｒ）かつＧ（ｘｚ）／Ｇ（ｘｒ）が１．５程度である。
【００５２】
対して、実施例３の加圧ローラは、横弾性係数の比  Ｅ（ｚ）／Ｅ（ｘ）かつＥ（ｚ）／Ｅ（ｒ）が６程度で横弾性率の比Ｇ（ｚｒ）／Ｇ（ｘｒ）かつＧ（ｘｚ）／Ｇ（ｘｒ）が６程度である。測定の結果からは、定着器の耐久寿命は比較例１、実施例１、実施例２、実施例３の順に長くなることが予想できる。表２に示すように耐久寿命測定の結果、上記の順に耐久寿命が長くなることができた。しかしながら、実施例１には効果が無かったことから、実施例１に効果がないことから、横弾性係数の比  Ｅ（ｚ）／Ｅ（ｘ）かつＥ（ｚ）／Ｅ（ｒ）が１．５以上で横弾性率の比Ｇ（ｚｒ）／Ｇ（ｘｒ）かつＧ（ｘｚ）／Ｇ（ｘｒ）が１．５以上になる時、耐久寿命が長くなることを確認できた。
【００５３】
また、実施例１よりも実施例２の方が耐久寿命は長く、横弾性係数の比  Ｅ（ｚ）／Ｅ（ｘ）かつＥ（ｚ）／Ｅ（ｒ）と横弾性率の比Ｇ（ｚｒ）／Ｇ（ｘｒ）かつＧ（ｘｚ）／Ｇ（ｘｒ）が大きくなるほど効果が大きくなることが確認できた。
【符号の説明】
【００５４】
１  ヒータ、２  ヒータホルダ、３  定着ベルト、３ａ  基材、
３ｂ  ベルト弾性層、３ｃ  表層、４  加圧ローラ、４ａ  基体、
４ｂ  弾性層、４ｂ１  針状高熱伝導性フィラー、
４ｂ２  粒状高熱伝導性フィラー、４ｃ  弾性層、４ｄ  離型層、４ｅ  試験片、
Ｒ  右フランジ、５Ｆ  左フランジ、１０  定着装置、Ｐ  記録材、
Ｔ  未定着トナー、Ｎ，Ｎ２  定着ニップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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