(57)【要約】【課題】プリント開始時から定着開始できるまでの時間を短縮させるために、弾性層の厚み方向の更なる断熱性能向上が求められている。立ち上がり時間短縮のために、空隙を配置した弾性層、即ち、多孔質の弾性層が提案されている。空隙率を上げれば、断熱性能が向上するが、厚さ方向に潰れやすくなってしまい耐久性が悪くなるという問題がある。したがって、弾性層の空隙率を維持したまま断熱性能を向上させることが求められている。【解決手段】  像加熱装置に用いられる、芯金と、弾性層と、を備える加圧ローラにおいて、前記弾性層の中には楕円体形の空隙部を有し、前記空隙の長径の向きは上記加圧ローラの軸方向であることを特徴とする加圧部材。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像加熱装置に用いられる、芯金と、弾性層と、を備える加圧部材において、前記弾性層の中には楕円体形の空隙部を有し、前記空隙の長径の向きは上記加圧部材の軸方向であることを特徴とする加圧部材。
【請求項２】
請求項１に記載の加圧部材において、前記空隙の楕円体の長径αと短径βの比α／βが１．５以上であることを特徴とする加圧部材。
【請求項３】
請求項１または２に記載の加圧部材において、前記弾性層の空隙率を空隙の体積占有率とした場合、前記空隙率が５０％以下であることを特徴とする加圧部材。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の加圧部材において、前記弾性層に熱伝導異方性を有する針状の高熱伝導性フィラーが含まれており、前記高熱伝導性フィラーが軸方向に沿って分散されていることを特徴とする加圧部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を用いた画像形成装置の加熱定着装置に用いる加圧部材および定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式を用いたトナー画像形成装置において用いられる加熱加圧定着装置は、加熱されたローラとローラ、フィルムとローラ、ベルトとローラ、といった回転体を含む一対の部材が圧接されて機能する構成を有している。トナーが転写された紙等の記録材がこの一対の部材間（ニップ部）を通過することにより、未定着トナー像はニップ内において加熱・軟化し、加圧力により紙へ押し付けられ、その後冷却・固化を経て定着され、紙上にトナーの定着画像が形成される（図１）。
【０００３】
これらの定着装置で、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、非通紙領域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。非通紙部昇温が発生すると、定着装置を構成している各部材の耐熱温度を超えてしまうため、それら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をプリントすると、その記録材において小サイズ記録材の非通紙領域に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。
【０００４】
一方、ファーストプリントタイムの高速化や省エネルギー化の観点から、定着フィルムや定着ローラがトナー画像を加熱定着するのに十分な温度に達するまでの時間（以下、立ち上がり時間と記す）の短縮化が求められている。そのため近年、加圧部材の弾性層を、空隙を配置した弾性層、即ち、多孔質の弾性層とすることで、低熱容量・低熱伝導率化が行われている（図２）。加圧部材を低熱容量・低熱伝導率化することで、加熱装置の作動開始時に加熱体が加圧部材によって奪われる熱量を小さく抑え、加圧部材と接触するフィルム状の回転体あるいは定着ローラの温度上昇速度を向上できる。
【０００５】
空隙を形成する方法としては、以下３つの方法が提案されている。特許文献１では、未架橋シリコーンゴムに発泡剤を混合し、発泡硬化することで空隙を形成している。特許文献２では未架橋シリコーンゴムにあらかじめ中空充填剤を混合することで、成形架橋後に空隙を形成している。特許文献３では、吸水性ポリマーに水を含ませた含水材料を未架橋シリコーンゴムに分散し、架橋時に脱水することで空隙を形成している。また、特許文献４では、非空隙を有する架橋シリコーンゴムに針状高熱伝導フィラーを配向させ、加圧ローラの非通紙部昇温を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１５０５５２号公報
【特許文献２】特開２００１−２６５１４７号公報
【特許文献３】特開２００２−１１４８６０号公報
【特許文献４】特開２０１２−３７８７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このように空隙を入れすぎると径方向に潰れやすくなるため、押圧力による加圧ローラ弾性層の耐久性が低下するという課題がある。よって、空隙率を維持したまま、断熱効果を高めた加圧ローラが求められる。本発明は、これを鑑みて考案されたものであり、押圧力による耐久性を維持したまま（空隙の割合をある一定値以下に維持したまま）、立ち上がり時間を短縮できる加圧ローラ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】
像加熱装置に用いられる、芯金と、弾性層と、を備える加圧部材において、前記弾性層の中には楕円体形の空隙部を有し、前記空隙の長径の向きは上記加圧部材の軸方向であることを特徴とする加圧部材。
【発明の効果】
【０００９】
弾性体の空隙形状を軸方向に配向させ楕円状に変形させることにより、真円の空隙に比べ弾性層厚さ方向により多くの空隙を配置させることができる。これにより、弾性層厚さ方向の熱伝導率を低減できる。したがって、空隙の割合をある一定値以下に維持したまま、立ち上がり時間を短縮できる加圧部材、及びそれを具備する加熱定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る定着装置の構成および加圧部材の層構成の一例を示す概略図である。
【図２】先行例に係る多孔質弾性層の断面を示す概略図である。
【図３】本発明に係る多孔質弾性層の断面を示す概略図である。
【図４】本発明に係る針状フィラーを混入した多孔質弾性層の断面を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１２】
＜定着装置＞
本発明に係る定着装置について説明する。本発明に係る定着装置は、電子写真画像形成装置に用いる定着装置であって、前述のような本発明の加圧部材が加圧ローラあるいは加圧ベルトとして配置されているものである。電子写真画像形成装置としては、感光体、潜像形成手段、形成した潜像をトナーで現像する手段、現像したトナー像を記録材に転写する手段、および、記録材上のトナー像を定着する手段等を有する電子写真画像形成装置が挙げられる。
【００１３】
本発明に係る定着装置の一実施態様を示す断面図を図１に示す。本発明に係る加圧部材は加圧ローラ４として配置されている。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。長さとは長手方向の寸法である。幅とは短手方向の寸法である。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。幅とは幅方向の寸法である。
【００１４】
かかる定着装置は、加熱体としてのセラミックスヒータ１と、支持部材としてのヒータホルダ２と、加熱回転体としての無端状の定着ベルト３と、加圧回転体（バックアップ部材）としての加圧ローラ４などを有している。
【００１５】
ヒータホルダ２は、剛性を有する耐熱性材料によって横断面略樋形状に形成されている。そしてヒータホルダ２の短手方向中央の下面に設けられた溝部でセラミックスヒータ（以下、ヒータと記す）１を支持している。
【００１６】
定着ベルト３は、ヒータ１を支持させたヒータホルダ２の外周にルーズに外嵌されている。さらに定着ベルト３の内周面（内面）には、ヒータ１との摺動性を向上させるためにグリスが塗られている。
【００１７】
定着ベルト３について、更に詳しく説明する。定着ベルト３は、図１中の定着ベルト層構成図に示すように、内側から基層３ａ、弾性層３ｂ、離型層３ｃが設けられた複層構造を有する無端状のベルト部材である。基層３ａは薄肉の可撓性を有する無端状のベルトである。基層３ａの材料として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の薄肉耐熱性樹脂が用いられている。またより熱伝導性を高めるために、ＳＵＳ、Ｎｉ等の薄肉金属を用いてもよい。また、基層３ａは熱容量を小さくすることでクイックスタート性を満足させ、さらに一定の機械的強度も満足させる必要があるため、厚みは５μｍ以上１００μｍ以下、好ましくは２０μｍ以上８５μｍ以下とすることが望ましい。
【００１８】
基層３ａの外周にはシリコーンゴム等で形成される弾性層３ｂが形成されている。弾性層３ｂを設けることで、高光沢で定着ムラのない良質画像を得ることが可能になる。すなわち、離型層３ｃが定着ニップ部Ｎで記録材Ｐ上のトナーＴや、記録材Ｐの紙繊維の形状に対して変形し、未定着のトナー画像を包み込むことによって、トナー画像に対して均一に熱を与えることができるようになる。弾性層３ｂの厚みは薄すぎると弾性が十分に発揮できないため、高光沢で定着ムラのない画像を得ることができず、厚すぎると定着ベルト３の熱容量が大きくなってしまい、クイックスタート性が低下してしまう。そのため、弾性層３ｂの厚みとしては、３０μｍ以上５００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以上３００μｍ以下とすることが望ましい。
【００１９】
本発明に係るシリコーンゴムは、室温で流動性を持つポリマーで、加熱により硬化が進行するものであり、硬化後適度に低硬度で、加熱加圧定着装置で用いるのに十分な耐熱性と変形回復力を有する液状シリコーンゴムである。特に、加工性が良好で寸法精度の安定性が高く、硬化反応時に反応副生成物が発生しないなどの生産性に優れる理由から、付加反応架橋型の液状シリコーンゴムを用いることが、より好ましい。
【００２０】
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（Ａ液）およびオルガノハイドロジェンポリシロキサン（Ｂ液）を含み、さらに触媒や他の添加物を適宜含む組成物である。オルガノポリシロキサンはシリコーンゴム原料のベースポリマーであり、その分子量は、各種充填剤の混合攪拌や、それにより得られた混合物の流動性を適当な範囲とするために、数平均分子量５０００以上１０万以下が好ましく、重量平均分子量１万以上５０万以下がより好ましい。
【００２１】
弾性層３ｂはシリコーンゴム単体では熱伝導率が低い。熱伝導率が低いと、ヒータ１から記録材Ｐに対して効果的に熱を伝えることが困難になり、加熱不足による定着ムラなどの画像不良を生じるおそれがある。そのため、本発明に係る実施例においては、弾性層３ｂの熱伝導率を上げるために、弾性層３ｂに高熱伝導性フィラーを混入、分散させる。粒状の高熱伝導性フィラーとしては、ＳｉＣ、ＺｎＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、ＭｇＯ、カーボン等が用いられる。また、目的に応じて、針状の高熱伝導性フィラーを用いても良い。針状の高熱伝導性フィラーについての詳細は後述する。また、これらのフィラーは単一で用いても良いし、２種類以上を混合物として使用してもよい。これらフィラーを弾性層３ｂに混入させることで、弾性層３ｂに導電性を付与することも可能である。
【００２２】
弾性層３ｂの外周には、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）等のフッ素樹脂から形成される離型層３ｃが設けられている。離型層３ｃは、１〜５０μｍ、好ましくは８〜２５μｍの厚みとすることが望ましく、チューブを被覆させたものでも、表面を塗料でコートしたものであってもよい。
【００２３】
加圧ローラ４は、定着ベルト３の下方で定着ベルト３と平行に配置されている。そしてこの加圧ローラ４とヒータ１とで定着ベルト３を所定の加圧機構によりヒータ１側に加圧している。これにより加圧ローラ４の外周面（表面）を定着ベルト３の外周面（表面）に加圧状態に接触させ、後述の弾性層４ｂを弾性変形させることによって定着ベルト３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。 
【００２４】
加圧ローラ４について、更に詳しく説明する。加圧ローラ４は、軸芯体及び円筒体４ａと、その外周面上に設けられている多孔質ゴム弾性層４ｂと、多孔質ゴム弾性層の外周面上に設けられている離型層４ｃとを有する複層構造である。
【００２５】
（軸芯体及び円筒体４ａ）
軸芯体４ａとして使用する材質は、表面にニッケルメッキやクロムメッキしたＳＵＭ材等の鋼材を含むステンレススチール、リン青銅、アルミニウムなどが好適である。また、加圧ベルトとして用いる際には、その円筒基材に使用する材質として、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ等の薄肉耐熱性樹脂あるいはＳＵＳ、Ｎｉ等の薄肉金属からなる無端状のベルトなどが挙げられる。軸芯体及び円筒体の外径の目安としては４ｍｍ以上８０ｍｍ以下である。
【００２６】
（多孔質弾性層４ｂ、離型層４ｃ）
多孔質弾性層４ｂは、シリコーンゴムに代表されるような柔軟で耐熱性のある材料からなるゴムに、ローラ長手方向の熱伝導率λｙ及び短手方向の熱伝導率λｘを上げるために針状の高熱伝導性フィラー４ｃ１を混入、分散させて形成されている。加えて、空隙４ｃ２を形成することによって低熱容量となるように設定している。
【００２７】
多孔質弾性層４ｂは、弾性層４ｂの上に略均一な厚みで形成されている。多孔質弾性層４ｂの厚さは、所望の幅のニップ部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、２．０〜１０．０ｍｍであることが好ましい。多孔質弾性層４ｂの硬度は、所望の幅のニップ部Ｎを確保する観点から、２０°以上７０°以下の範囲にあることが好ましい。
【００２８】
次に、多孔質弾性層４ｂに分散させる針状の高熱伝導性フィラーについて詳しく説明する。針状の高熱伝導性フィラーを弾性層中に分散することで熱流路を形成することができる。また、針状の高熱伝導性フィラーを、上述した硬化前の付加反応架橋型の液状シリコーンゴム等に混練分散させると、高熱伝導性フィラーは細長い繊維形状をしているため、多孔質弾性層を成型する際の液状ゴムの流れの方向に沿って配向しやすい。
【００２９】
そのため、弾性層延いては加圧部材中の熱の流れを大きくしたい方向に液状ゴムを流して成型することによって、その方向への熱の流れを他方向への熱の流れより大きくすることが可能となる。多孔質弾性層４ｂを成型する際の液状ゴムの流れの方向を加圧部材の長手方向とすることで、非通紙部などの高温側から通紙部への効率的な熱拡散が可能となる。また、長手方向のみならず、短手方向に針状フィラーが配向した場合においても非通紙部昇温の緩和に効果的であることから、多孔質弾性層４ｂを成型する際の液状ゴムの流れの方向が、加圧部材における記録材搬送方向、すなわち短手方向に乱れたとしても何ら問題はない。
【００３０】
針状フィラーとは、直径Ｄに対する長さＬの比が大きい、すなわちアスペクト比が高い材料である。フィラー底面の形状は円状でも角状でも構わず、後述した成形方法で配向する材料で有れば適用可能である。このような材料として、長さ方向の熱伝導率λＬが５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるピッチ系炭素繊維が挙げられる。針状のピッチ系炭素繊維は、より具体的な寸法として、平均直径Ｄが５〜１１μｍであり、かつ平均長さＬが５０μｍ〜１０００μｍ程度のものが好ましく、工業的に入手容易である。ピッチ系炭素繊維の平均長さＬは、５０μｍより短いと多孔質弾性層４ｂ中の熱伝導率異方性効果が現れ難い。
【００３１】
一方で、平均長さＬが１０００μｍより長いと、多孔質弾性層４ｂ中への分散加工成型が難しくなってしまう。なお、本発明の目的である立ち上がり時間短縮のためには、針状フィラーを必ずしも混入する必要はない。
【００３２】
離型層４ｃは、多孔質弾性層４ｂ上にＰＦＡチューブを被せることにより形成しても良いし、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂からなる塗料を高熱伝導弾性層４ｃ上にコーティングすることによって形成しても良い。離型層４ｃの厚みは、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が、好ましくは１５〜８０μｍである。
【００３３】
次に、本発明の実施形態における多孔質弾性層４ｂ及び離型層４ｃの形成方法について詳しく説明する。
【００３４】
（i）液状ゴム混合物の配合工程
未硬化の付加反応架橋型液状シリコーンゴムに上記の針状フィラー４ｂ１と吸水性ポリマーに水を含ませた含水材料を混入、分散配合する。配合は、液状シリコーンゴムと針状フィラー４ｂ１と含水材料を所定の量を秤量し、遊星式の万能混合攪拌機など、公知のフィラー混合撹拌手段により分散させることが可能である。なお、本発明の目的である立ち上がり時間短縮のためには、針状フィラーを必ずしも混入する必要はない。
【００３５】
（ii）液状ゴム混合物の層形成工程
液状ゴム混合物を一般的な型成型を用いて形成する。芯金を金型内に配置し、軸芯体の長手方向に沿って液状ゴム混合物を流し込む（注型する）。この流動により、針状フィラー４ｂ１が液状ゴム混合物の流れの方向に沿って配向するため、長手方向の熱伝導率を効果的に高めることができる。この際、液状ゴム混合物の流れの方向が金型内で乱れることにより、針状フィラーが短手方向に配向して短手方向の熱伝導率が高くなっても、非通紙部昇温の緩和効果が薄れることはなく、問題はない。なお、液状ゴム混合物を長手方向に流動を与えながら層形成できる方法であれば、特に限定されない。
【００３６】
ここで、注型時の流速を上げることにより、液状ゴム混合物にせん断応力σを付与することが出来、空隙を長手方向に潰すことで所望の楕円型空隙形状を得られる。液状ゴム混合物の流速を上げると、内部に流速分布を生じ、せん断応力σが発生する。せん断応力σは粘度（Ｐａ・ｓ）およびせん断速度：注型速度（ｍｍ ／ｓ）／型直径（ｍｍ）と正比例関係にある。空隙を十分に長手方向に配向させるために、せん断速度は、２０（１／ｓ）以上が望ましい。せん断速度が３５（１／ｓ）以上になるとゴム混合物内部で乳化破壊を起こすため、せん断速度は３５（１／ｓ）未満であることが適当である。また、せん断応力を高めるため、あるいは配向したゴム混合物の緩和を防ぐために、液状ゴム混合物の粘度は１０（Ｐａ）以上であることが望ましい。
【００３７】
上記工程により、楕円型の空隙形状を持つ加圧ローラを作製することが可能となる。空隙は、楕円体の長径の向きがローラの軸方向となるような構成となっている。したがって、ローラの軸方向の断面において断面形状は長円形となる。一方で、ローラ径方向の断面においては、断面形状は円形となる。楕円体径の短径と長径との比は１：１．５〜１：２、望ましくは１：３以上であることが望ましい。
【００３８】
（iii）シリコーンゴム成分架橋硬化工程
液状ゴム混合物が充填されている金型を密閉し、水の沸点以下の温度で５分〜１２０分間加熱処理し、シリコーンゴム成分を硬化させる。加熱処理温度としては、６０〜９０℃が望ましい。密閉下であるため、含水材料中の水分を保持したまま、シリコーンゴム成分を架橋硬化させることができる。
【００３９】
（iv）脱型工程
金型を適宜、水冷や空冷を行った後、硬化後のゴム混合物層が積層された弾性ローラを脱型する。
【００４０】
（ｖ）脱水工程
積層されたゴム混合物層を加熱処理により脱水し、空隙４ｃ２を形成する。加熱処理条件としては、１００℃〜２５０℃、１〜５時間が望ましい。以上の工程により、多孔質弾性層４ｂが芯金上に形成される。
【００４１】
（vi）離型層４ｃの積層工程
接着剤を用いて、多孔質弾性層４ｂ上に離型層４ｃであるフッ素樹脂製チューブを被覆し、一体化する。接着剤を用いずに多孔質弾性層４ｂと離型層４ｃが層間接着する場合は、接着剤を用いなくても良い。なお、離型層４ｃは工程の最後に形成することは必ずしも必要ではなく、予め金型内部にフッ素樹脂チューブを配置してから液状ゴム混合物を注型する方法によっても離型層を積層できる。また、多孔質弾性層４ｂを形成した後に、離型層４ｃをフッ素樹脂塗料のコーティング等の公知の方法によって形成することも可能である。
【００４２】
［実施例］
以下、実施例により本発明の詳細を説明する。まず、各実施例および比較例において行った測定方法および各種評価について説明する。
【００４３】
＜性能評価＞
次に、性能評価に関して説明する。性能評価には、図１に示した加熱定着装置に本実施例及び比較例の加圧ローラを各々組み込み、Ａ３サイズ紙対応で，加圧ローラ表面の移動スピード（周速）が２４６ｍｍ／ｓｅｃであるレーザープリンタを用いて行った。なお、加圧ローラは外径がφ３０ｍｍ、弾性層の厚さが３．０ｍｍのものを使用した。
【００４４】
＜熱拡散率の測定方法＞  
熱拡散率の計測には、温度可変型の温度波熱分析法による熱拡散率・熱伝導率測定装置（商品名：ａｉ−Ｐｈａｓｅ  Ｍｏｂｉｌｅ２、株式会社アイフェイズ製）を用いた。
【００４５】
多孔質弾性層の記録材搬送方向（ローラの短手方向、以後ｘ方向と称す）及びそのｘ方向と直交する方向（ローラの長手方向、以後ｙ方向と称す）及び弾性層の厚み方向（ローラの断面方向、以降ｚ方向と称す）のそれぞれの熱拡散率を測定した。ｘ方向の熱拡散率測定には、弾性層のｙｚ面に切り込みを入れ、ｘ方向の厚みが上記測定装置での試料サイズとして所定の１ｍｍ以下になるように切り出し、被測定試料とした。
【００４６】
ｙ方向及びｚ方向の熱伝導率測定においても同様に、それぞれの方向の厚みが１ｍｍ以下となるように、それぞれｚｘ面及びｘｙ面に切り込みを入れて切り出し、被測定試料とした。なお、本実施例では短手方向、長手方向、断面方向それぞれ、５０℃にて熱拡散率測定を５回行い、その平均値をそれぞれ周方向熱拡散率αｘ、長手方向熱拡散率αｙ、厚み方向熱拡散率αｚとした。
【００４７】
＜熱伝導率の算出＞
上記熱拡散率の測定値を熱伝導率に換算するためには、密度と比熱容量の値が必要である。密度の計測には、乾式自動密度計（商品名：Ａｃｃｕｐｙｃ  １３３０、株式会社島津製作所製）を用いた。また、比熱容量の計測には、示差走査型熱量測定装置（商品名：ＤＳＣ８２３、メトラー・トレド株式会社製）を用い、比熱容量既知の基準物質としてサファイアを用いて測定した。
【００４８】
本実施例では比熱容量測定を５回行い、その５０℃における平均値を用いた。得られた密度および比熱容量をそれぞれρ、Ｃとすると、上記熱拡散率測定で得られた熱拡散率αとから、熱伝導率λは、λ＝ρ×Ｃ×αの算出式により得ることができる。各方向の熱拡散率αｘ、αｙ、αｚから得られた熱伝導率をそれぞれλｘ、λｙ、λｚとした。
【００４９】
＜空隙の長径／短径比率の算出＞
加圧ローラの多孔質弾性層４ｂを厚さ方向に切り出し、ローラ軸方向および弾性層の厚さ方向によって規定される平面内での空隙の形状を走査型電子顕微鏡によって観察した。この観察画像から空隙の長径／短径を測長した。長径と短径の比率の計算は、空隙２０個の平均値で行った。
【００５０】
＜立ち上がり時間評価＞
立ち上がり時間の評価も、非通紙部昇温が非常に厳しい条件下で性能を比較するために、低温低湿環境（１５℃／１０％）において行った。立ち上がり時間は、通紙を行わない空回転状態において、ヒータ電力が入ってから、定着ベルト表面温度が１７０℃に到達するまでの時間を測定した。
【００５１】
以下に実施例を示し、本発明をより具体的に説明する。
【００５２】
＜実施例１＞
本実施例では、軸芯体としてφ２４の鉄製芯金を用いた。多孔質弾性層４ｂを、上記芯金の周面に厚み３．０ｍｍで形成した。液状ゴム混合物に用いる含水材料は、ポリアクリル酸ナトリウム（商品名：レオジック２５０Ｈ、日本純薬株式会社製）に水を含ませたものであり、液状ゴム混合物中における含水材料の割合が５０体積％となるように混合分散されている。また、含水材料中のポリアクリル酸ナトリウムの割合は１ｗｔ％である。注型工程では、内径φ３０ｍｍの円筒状成型金型内部の中央に、芯金を、成型金型の内面にはＰＦＡチューブをそれぞれ設置し、多孔質弾性層４ｂとＰＦＡチューブの間に上記液状ゴム混合物を、針状フィラー４ｂ１がローラの長手方向に沿って配向するように流し込んだ。
【００５３】
本検討では、空隙部を長手に配向させるため、液状ゴム混合物を注型時に５０ｍｍ／ｓ〜１５０ｍｍ／ｓの一定速度で流し込んだ。多孔質弾性層４ｂを、上記した液状ゴム混合物配合工程、注型工程によって、上記芯金の周面に厚み３．０ｍｍで形成した。
このときに用いるＰＦＡチューブは内面がエッチング処理されており、かつ予め内面にプライマー（商品名：ＤＹ３９−０６７、東レ・ダウコーニング製）を塗布乾燥させた状態にしてある。金型を密閉した後、金型ごと９０℃の熱風循環式オーブン中で１時間加熱処理を行い、シリコーンゴム成分を硬化させた。水冷、脱型を行った後、熱風循環式オーブン内で２００℃、４時間加熱処理して、脱水させることで、本実施例１の加圧ローラを得た。この加圧ローラの多孔質弾性層４ｂの断面を図３に示す。この加圧ローラを図１に示した加熱定着装置に組み込んで、立ち上がり時間の評価を行った。
【００５４】
＜実施例２＞
実施例１において、ゴム混合物注型時に針状フィラー４ｂ１を混入させた。針状フィラー４ｂ１には、平均繊維径Ｄ＝９ｕｍ、平均繊維長Ｌ＝２５０ｕｍ、熱伝導率λＬ＝９００Ｗ／（ｍ・ｋ）の針状フィラーであるピッチ系炭素繊維（商品名：ＧＲＡＮＯＣミルドファイバー、ＸＮ−１００−２５Ｍ、日本グラファイトファイバー株式会社製）を用い、付加反応架橋型液状シリコーンゴムに１０体積％の割合で混合分散した。注型工程では、内径φ３０ｍｍの円筒状成型金型内部の中央に、成型金型の内面にはＰＦＡチューブをそれぞれ設置し、芯金とＰＦＡチューブの間に上記液状ゴム混合物を、針状フィラー４ｂ１および空隙がローラの長手方向に沿って配向するように注型速度を５０ｍｍ／ｓ〜１００ｍｍ／ｓと上げて流し込んだ。この加圧ローラの多孔質弾性層４ｂの断面を図４に示す。この加圧ローラを図１に示した加熱定着装置に組み込んで、立ち上がり時間の評価を行った。
【００５５】
＜比較例１＞
多孔質弾性層４ｂ用の液状ゴム混合物の流速を２０ｍｍ／ｓに変えて加圧ローラを作製した。それ以外は実施例１と同様にして、本比較例１の加圧ローラを得た。実施例１と同様の評価を行った。
【００５６】
＜比較例２＞
針状フィラー４ｂ１を混入した多孔質弾性層４ｂ用の液状ゴム混合物を２０ｍｍ／ｓに変えて流し込んだ。それ以外は実施例２と同様にして、本比較例２の加圧ローラを得た。実施例２と同様の評価を行った。
【００５７】
＜評価結果＞
以上の各加圧ローラの測定結果と、立ち上がり時間の評価結果を表１に示す。なお、流速を１５０ｍｍ／sにした場合、ゴム混合物の乳化破壊が起きてしまい検討可能な加圧ローラを得ることが出来なかった。
【００５８】
【表１】
2019012171.tif 000003
【００５９】
実施例１では、加圧部材弾性層の空隙形状を軸方向の短径に対する長径の比率を高めることで、厚さ方向の熱伝導率が低減し、比較例１に対して十分な立ち上がり時間短縮効果が得られている。また、熱導電性フィラーを添加した加圧ローラにおいても、十分な立ち上がり時間短縮効果があることが示された。
【００６０】
これらの結果より、本発明を適用することで、空隙の割合を維持したまま、かつ立ち上がり時間を短縮できる加圧部材、及びそれを具備する加熱定着装置を提供できることがわかる。
【符号の説明】
【００６１】
１．セラミックスヒータ
２．ヒータホルダ
３．定着ベルト
３ａ．基層
３ｂ．弾性層
３ｃ．離型層
４．加圧ローラ
４ａ．軸芯体
４ｂ．多孔質弾性層
４ｂ１．針状フィラー
４ｂ２．空隙
４ｃ．離型層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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