(57)【要約】【課題】ウォーミングアップ時間の短縮化、耐久性に優位性を有しながら、定着ベルトの長寿命化を可能とする定着装置用ローラを提供する。【解決手段】円柱状の芯金の外周面に気泡を有する多孔質体により構成された弾性層が形成されている定着装置用ローラにおいて、前記多孔質体の、前記芯金の軸を含みかつ当該軸と平行な断面に存在する気泡の気泡径が０．１μｍ以上５０μｍ以下であり、かつ、前記断面における一辺が２００μｍの正方形の領域において存在する前記気泡の配列の周期性が最も強くなる前記軸に対する角度が６０°以上１２０°以下である定着装置用ローラ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状の芯金の外周面に気泡を有する多孔質体により構成された弾性層が形成されている定着装置用ローラにおいて、
前記多孔質体の、前記芯金の軸を含みかつ当該軸と平行な断面に存在する気泡の気泡径が０．１μｍ以上５０μｍ以下であり、かつ、
前記断面における一辺が２００μｍの正方形の領域において存在する前記気泡の配列の周期性が最も強くなる前記軸に対する角度が６０°以上１２０°以下であることを特徴とする定着装置用ローラ。
【請求項２】
前記気泡が互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が前記正方形の領域に対する面積割合が６０％以上７０％以下であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置用ローラ。
【請求項３】
前記気泡のうち、気泡径が５μｍ以上５０μｍ以下の大きさの気泡について５μｍ毎に分画したときに気泡径が５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの気泡が最も多く存在することを特徴とする請求項２に記載の定着装置用ローラ。
【請求項４】
前記気泡径が５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの気泡の数を１００としたときに、気泡径が１０μｍ以上２０μｍ以下の大きさの気泡の数割合が５０以上であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置用ローラ。
【請求項５】
前記多孔質体が水発泡シリコーンゴムにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の定着装置用ローラ。
【請求項６】
最外層に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、または、ポリテトラフルオロエチレンにより構成される離型層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の定着装置用ローラ。
【請求項７】
通紙領域外となるローラ両端部に弾性体からなるグリップ層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に定着装置用ローラ。
【請求項８】
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載のローラを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項９】
請求項８に記載の定着装置を備え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、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリなどに用いられ、未定着トナー画像を定着させる定着装置用ローラ、そのようなローラを備えた定着装置、および、画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の各種画像形成装置に用いられる定着装置として、ベルト定着方式やフィルム加熱方式が広く知られている。ここで、定着装置の一例を図２に示す。
【０００３】
定着装置２０は、たとえば次のような部材等から構成されている。定着部材としての薄肉で可撓性を有する無端状のベルト状部材、あるいは、フィルム状部材により構成された定着ベルト２１。定着ベルト２１内に設けられたパイプ状の熱伝導部材２２。加熱部材であるハロゲンヒータ２５。定着ベルト２１に接して表面温度を検知する温度センサであるサーミスタ２８。定着ベルト２１と接して定着ニップＮを形成する加圧部材としての加圧ローラ３１。定着ベルト２１の外周一部に対向設置された断面円弧状の放熱部材４０。
【０００４】
ここで、加圧ローラの一例３１の断面をモデル的に図４に示す。
【０００５】
この例では、円柱状の金属製の芯金１の側面に、多孔質体により構成された弾性層２とポリテトラフルオロエチレンからなる離型層３とが順次設けられている。このような加圧ローラ３１において、特許文献１で水を分散剤とした水エマルションシリコーンゴム組成物を用いて連続気泡を有する、いわゆる水発泡シリコーン技術による発泡弾性断熱層が提案された。この技術によれば、弾性層が微細気泡で、かつ、連続気泡となることで、ウォーミングアップ時間の短縮化のみならず加熱時の熱膨張によるローラ外径の増加や破泡による硬化低下を防止でき、耐久性が向上するとされている。
【０００６】
しかしながら上記のようなベルト(フィルム)定着方式の定着装置において、定着部材として無端状の定着ベルトを用いる場合、定着ベルトの回転軸方向（スラスト方向）の一方側への寄り（以下、「ベルト寄り」）と云う。）が発生しやすい。このベルト寄り発生の要因としては、ニップを構成するニップ構成部材（定着部材と加圧部材）の平行度、及び、各部材の形状・物理特性の左右対称性に起因するニップ部中央から両端面に加わる軸方向の力の不均一性である。しかし、これら要因を完全に解消することは現実には難しい。
【０００７】
上記のベルト寄りに対しては従来から様々な対策が提案されてきた。例えば、特許文献２ではベルトの内周面の寄り規制部材の貼付、ローラ軸端部へのベルト寄り止めリングの設置、ベルトの支持部材制御機構の搭載などが提案されている。しかし、この方法では速いベルト寄り(強い寄り力)が生じた際には、部材の剥離やベルトの乗り上げの発生、ベルト端部の座屈による破損が生じやすくなるといった課題があった。
【０００８】
このように、ウォーミングアップ時間の短縮化、耐久性に優位性を有しながら、定着ベルトの長寿命化を可能とする定着装置用ローラが求められてきた。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決する、すなわち、ウォーミングアップ時間の短縮化、耐久性に優位性を有しながら、定着ベルトの長寿命化を可能とする定着装置用ローラ、このようなローラを有する定着装置、および、画像形成装置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】
【００１０】
本発明の定着装置用ローラは、上記課題を解決するために、請求項１に記載の通り、  円柱状の芯金の外周面に気泡を有する多孔質体により構成された弾性層が形成されている定着装置用ローラにおいて、前記多孔質体の、前記芯金の軸を含みかつ当該軸と平行な断面に存在する気泡の気泡径が０．１μｍ以上５０μｍ以下であり、かつ、前記断面における一辺が２００μｍの正方形の領域において存在する前記気泡の配列の周期性が最も強くなる前記軸に対する角度が６０°以上１２０°以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の定着装置用ローラは、上記課題を解決するために、請求項１に記載の通り、円柱状の芯金の外周面に気泡を有する多孔質体により構成された弾性層が形成されている定着装置用ローラにおいて、前記多孔質体の、前記芯金の軸を含みかつ当該軸と平行な断面に存在する気泡の気泡径が０．１μｍ以上５０μｍ以下であり、かつ、前記断面における一辺が２００μｍの正方形の領域において存在する前記気泡の配列の周期性が最も強くなる前記軸に対する角度が６０°以上１２０°以下である構成を有しているので、ウォーミングアップ時間の短縮化、耐久性に優位性を有しながら、定着ベルトの長寿命化を可能とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】図２は、本発明の定着装置の一例を示す図である。
【図３】図３は、定着ベルトの一例のモデル断面図である。
【図４】図４は、本発明の本発明の定着装置用ローラの一例の軸に垂直な断面でのモデル断面図である。
【図５】図５は、図４の定着装置用ローラの軸を含む断面でのモデル断面図である。
【図６】図６は、気泡の配列の周期性の評価方法に関する説明図である。図６（ａ）はモデル解析画像（１３５度方向）である。図６（ｂ）は図６（ａ）に対する解析結果である。図６（ｃ）はモデル解析画像（１３５度方向＋ランダム）である。図６（ｄ）はは図６（ｃ）に対する解析結果である。
【図７】多孔質体の断面写真の例である。図７（ａ）は二値化前の写真である。図７（ｂ）は二値化後の写真である。
【図８】図８は、実施例１〜４、比較例１〜３のローラの多孔質体の断面の電子顕微鏡写真である。図８（ａ）実施例１、図８（ｂ）実施例２、図８（ｃ）実施例３、図８（ｄ）実施例４、図８（ｅ）比較例１、図８（ｆ）比較例２、図８（ｇ）比較例３
【図９】図９は、実施例１、比較例３の気泡分布解析結果を示す図である。
【図１０】実施例のローラでの、ベルト寄り速度低減効果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明について図面を用いて説明する。
【００１４】
図１は本発明の実施形態を説明するための画像形成装置の一例の全体の概略構成図である。
【００１５】
本例では画像形成装置としてタンデム型カラープリンタを示す。
【００１６】
図１において、画像形成装置１本体の上方に設置されたボトル収容部１０１には、各色（イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。
【００１７】
中間転写ユニット８５に設置された中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック）に対応した作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが並設されている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋには、それぞれ感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５，現像装置７６，クリーニング部７７，除電部（図示せず）などが配設されている。
【００１８】
そして、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは回転し、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上に対して、下記の作像プロセス（帯電工程，露光工程，現像工程，転写工程，クリーニング工程）が行われる。そして、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上に各色の画像が形成される。
【００１９】
以下に感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋに対する作像プロセスについて説明する。
【００２０】
感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、図示しない駆動モータによって、図１において時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５（図１には感光体ドラム５Ｋに対応したもののみを示している）において、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程）。
【００２１】
帯電された後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、露光部３から発せられるレーザ光により照射・露光され、各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程）。潜像が形成された感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、現像装置７６（図１には感光体ドラム５Ｋに対応したもののみを示している）により静電潜像がトナー現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程）。
【００２２】
感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト７８および第１転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋにより、中間転写ベルト７８上に転写される（一次転写工程）。このようにして中間転写ベルト７８上に重ねてトナー像が転写されることにより、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。
【００２３】
前記転写の後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、クリーニング部７７に達して、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程）。なお、図１には感光体ドラム５Ｋに対応したクリーニング部のみ示している。
【００２４】
この後、除電部により感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋに対する一連の作像プロセスが終了する。
【００２５】
次に、中間転写ベルト７８上で行われる一連の転写プロセスについて説明する。
【００２６】
中間転写ユニット８５は、たとえば次の部材から構成されている。無端状の中間転写ベルト７８。４つの一次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋ。二次転写バックアップローラ８２。クリーニングバックアップローラ８３。テンションローラ８４。中間転写クリーニング部８０。
【００２７】
中間転写ベルト７８は、二次転写バックアップローラ８２とクリーニングバックアップローラ８３とテンションローラ８４とに張架・支持され、二次転写バックアップローラ８２の回転駆動によって、図１における矢印方向に移動される。一次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋは、それぞれ中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋとで挟み込むようにして一次転写ニップを形成している。一次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋには、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
【００２８】
中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、中間転写ベルト７８と感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ間の一次転写ニップを順次通過する。こうして感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて一次転写が行われる。
【００２９】
一次転写後、中間転写ベルト７８は二次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置で二次転写バックアップローラ８２は、二次転写ローラ８９とで中間転写ベルト７８を挟み込むようにして二次転写ニップを形成している。二次転写ニップにおいて、中間転写ベルト７８上に形成されている４色のトナー像が、搬送されてくる記録媒体Ｐ上に転写される。
【００３０】
転写後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０に達して、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト７８上で行われる一連の転写プロセスが終了する。
【００３１】
ここで、二次転写ニップの位置に搬送される記録媒体Ｐは、画像形成装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７およびレジストローラ９８を経由して搬送されるものである。すなわち、給紙部１２には、転写紙などの記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納される。
【００３２】
給紙ローラ９７が図１において反時計方向に回転駆動されると、最上位の記録媒体Ｐから順にレジストローラ９８に給送される。レジストローラ９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ９８のローラニップの位置で一旦停止する。
【００３３】
そして、中間転写ベルト７８上のトナー像にタイミングを合わせて、レジストローラ９８が回転駆動されることにより、記録媒体Ｐが前記二次転写ニップに向けて搬送される。このようにして、記録媒体Ｐ上にトナー像が転写される。
【００３４】
二次転写ニップでカラー画像が転写された記録媒体Ｐは定着装置２０に搬送され、定着装置２０において定着ベルト２１と加圧ローラ３１による加熱および加圧を受けて、表面に転写されたトナー像が記録媒体Ｐ上に定着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ９９を経て装置本体１外へと排出され、スタック部１００上に順次スタックされる。
【００３５】
次に、本発明の定着装置の一例について図２にて説明する。
【００３６】
図２において、定着装置２０はこの例ではたとえば次の部材から構成されている。定着部材としての無端状のベルト状部材からなる定着ベルト２１。定着ベルト２１内に設けられたパイプ状の熱伝導部材２２。加熱部材であるハロゲンヒータ２５。定着ベル。２１に接して表面温度を検知する温度センサであるサーミスタ２８。定着ベル。２１。接して定着ニップＮを形成する加圧部材としての加圧ローラ３１。定着ベルト２１の外周一部に対向設置された断面円弧状の放熱部材４０。
【００３７】
熱伝導部材２２は、定着ニップＮに対向する位置に凹部２２ａが形成されている。この凹部２２ａに、ニップ形成部材２６と、定着ベルト２１とニップ形成部材２６の間に配されたメッシュ状の摺動シート２３と、熱伝導部材２２の凹部２２ａ底部とニップ形成部材２６の間に配された断熱材２７とが配設されている。
【００３８】
ニップ形成部材２６は、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性体から構成されており、定着ベルト２１の内面に対して摺動シート２３を介して間接的に摺動するようになっている。なお、ニップ形成部材２６が定着ベルト２１の内面に直接摺動する構成であってもよい。
【００３９】
中空の熱伝導部材２２は材質としてアルミニウム、鉄、ステンレスなどのパイプ状金属を用いる。本実施形態の熱伝導部材２２は、定着ベルト２１の気泡径より１ｍｍ程度気泡径の小さい円形としている。熱伝導部材２２の凹部２２ａの内部には、ニップ形成部材２６と断熱材２７が収納されており、熱伝導部材２２の内部には、これらを支持するための略Ｔ状の保持部材３０が設けられている。熱伝導部材２２を昇温させる熱源としては、図示したハロゲンヒータ２５でもよいが、ＩＨ（誘導加熱）方式、抵抗発熱体やカーボンヒータなども使用することができる。
【００４０】
定着ベルトの例２１について図３のモデル断面図を用いて説明する。図３より、基材１の上に弾性層２、離型層３を積層しており、その全体の厚さは１ｍｍ以下となっている。また、その気泡径は１５〜１２０ｍｍ程度になるように設定されており、本実施の形態では３０ｍｍ程度に設定されている。
【００４１】
定着ベルト基材層４１は層厚が３０〜５０μｍであって、ニッケルもしくはステンレス等の金属材料又はポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成されている。弾性層４２は光沢ムラのない均一な画像を得るために、ベルト表面に柔軟性を与える目的で形成され、厚さは１００〜３００μｍが望ましい。また、定着温度における耐熱性から、材質としてはシリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が用いられる。離型層４３に使用される材料として、たとえば次のようなものが挙げられる。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）。フッ素樹脂の混合物。耐熱性樹脂にこれらフッ素系樹脂を分散させたもの。
【００４２】
加圧ローラ３１は、本発明の定着装置用ローラであり、その構成を図４および図５を用いて説明する。金属製の円筒部材からなる芯金３２上に、発泡シリコーンゴムからなる弾性層３３、ＰＦＡまたはＰＴＦＥからなる表面離型層３４の順にそれぞれ積層されている。そして、弾性層３３の両端部付近には表面離型層３４の代わりに、定着ベルトとの滑りの発生を防止する、ゴム材料によって形成されるグリップ層３５が形成されている。
【００４３】
芯金３２にはステンレス鋼、炭素鋼など剛性の高い金属材料を用いる。芯金の肉厚については本発明では弾性層に発泡シリコーンゴムを適用することで断熱性を有しており、中空、中実は問わない。本実施例では肉厚２ｍｍのＳＴＫＭ材を用いた。
【００４４】
弾性層３３には発泡シリコーンゴムを用いることで断熱性を得ることができ、加圧ローラへの伝熱を低減することで機器の立ち上げ時間短縮や省エネ（ＴＥＣ値低減）が可能である。
【００４５】
弾性層３３を構成する多孔質体は熱伝導率が０．１〜０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、硬度が２０〜６０°（アスカーＣ）のものであることが好ましい。
【００４６】
この多孔質体は、円筒形の芯金の軸を含みかつ当該軸と平行な断面に存在する気泡の気泡径が０．１μｍ以上５０μｍ以下であることが必要である。さらに、芯金の軸に対して、その断面における一辺が２００μｍの正方形の領域において存在するこれら気泡の配列の周期性が最も強くなる角度が６０°以上１２０°以下であることが必要である。これらが満足されない場合、定着ベルトの長寿命化効果が得られない。
【００４７】
さらに、気泡が互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が前記正方形の領域において占める面積割合が６０％以上７０％以下であることが好ましい。ここで、複合気泡は、単独気泡の球形状とは異なり、球形が互いに部分的に重なり合っているので、多孔質体の断面を顕微鏡などで観察することで、単独気泡と容易に区別することができる。
【００４８】
さらに、気泡のうち、気泡径が５μｍ以上５０μｍ以下の大きさの気泡について５μｍ毎に分画したときに５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの気泡が最も多く存在する場合、高い耐久性が得られるので好ましい。
【００４９】
そして、さらに、５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの上記気泡の数を１００としたときに、１０μｍ以上２０μｍ以下の大きさの気泡の数割合が５０以上であると、加圧の応力をより均等に分散できるために、より高い耐久性を得ることができる。
【００５０】
ここで、多孔質体の製造方法としては発泡剤を添加させ発泡構造を形成する化学発泡法と、液状シリコーンゴム中に水を乳化させ加熱することで水を揮発させ発泡構造を形成する水発泡シリコーン法と、が一般的に知られている。
【００５１】
このうち、化学発泡法ではセルのサイズが大きいために画像形成装置の定着用回転体として用いた場合、トナーに対して均一な圧力を加えることが困難であるため、画像むらや耐久性不足(硬度低下、破断など)が起こりやすいという問題がある。一方、水発泡シリコーン法では微細なセルを均一に形成することできるので、トナーに対して均一な圧力を印可でき、圧力を均等に受けることができるため、耐久性の点で有利である。
【００５２】
本発明における弾性層を形成する多孔質体は、例えば水発泡シリコーンとして提案された技術を応用して得ることができる。
【００５３】
具体的には特許文献１に開示された、水発泡シリコーン組成物を用い、ただし、最終的に形成される多孔質体における、芯金の軸を含みかつ当該軸と平行な断面に存在する気泡の気泡径が０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲の大きさとなるように、攪拌を行う。この攪拌時に、気泡径が５μｍ以上５０μｍ以下の大きさの気泡について５μｍ毎に分画したときに気泡径が５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの気泡が最も多く存在するように調整することが好ましい。そして、さらに気泡径が５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの上記気泡の数を１００としたときに、気泡径が１０μｍ以上２０μｍ以下の大きさの気泡の数割合が５０以上となるように調整することが好ましい。
【００５４】
より具体的には、市販されている２液型の液状シリコーンゴムに触媒、界面活性剤、架橋剤を添加し、混合する。そして、水（必要に応じてアルコールを加える）に添加剤、充填剤、分散剤等を混ぜ、液状シリコーンゴムと同等の粘度にした混合溶液と合わせて攪拌してエマルション組成物を調製する。
【００５５】
ここで、液状シリコーンゴムと混合溶液との配合比率は、所望の空孔率により調整する。例えば、液状シリコーンゴムと混合溶液との配合比率を１：１にすると、エマルション中の微粒子状の水分が蒸発しセルとなるので空孔率５０％の多孔質体を得ることができる。
【００５６】
エマルションは、ホモジナイザーや、必要に応じて超音波処理を伴う攪拌機を用い、上記条件を満足するような気泡分布が得られるよう攪拌手段、攪拌時間、攪拌速度（例えば３００〜１５００ｒｐｍ）などの各種攪拌条件を調整する。その後、調製されたエマルション組成物を金型に注型し、加熱することでエマルション組成物内の水分を蒸発させずにシリコーンゴムを硬化させる（一次加熱）。
【００５７】
ここで、加熱温度は、８０〜１３０℃の範囲、加熱時間はで３０〜１２０分の範囲で行う。加熱温度９０〜１１０℃、加熱時間６０〜９０分が望ましい。次に、一次加熱後の多孔質体から水分を除去するために二次加熱を行う。加熱温度は１５０〜３００℃、加熱時間は１〜２４時間の範囲で行う。加熱温度２００〜２５０℃、加熱時間３〜５時間が好ましい。このような二次加熱を行うことで、多孔質体から水分を除去し、気泡を連泡タイプとするとともに、シリコーンゴムの最終的な硬化を終了させる。なお、この成形時の昇温条件を調整することにより、切断面における一辺が２００μｍの正方形の領域において存在する気泡の配列の周期性が最も強くなる角度を望ましい範囲にすることができる。これは、エマルジョン組成物の水分は昇温速度(温度)の高い方向に抜けていく(連泡化する)ためである。
【００５８】
成形された弾性層上に一液熱硬化型の接着剤を均一に塗布しＰＦＡチューブを被覆し離型層とする。離型層にはＰＴＦＥ、ＦＥＰなどの離型性及び耐熱性の良い材料を用いることができる。
【００５９】
グリップ層は幅が１〜１５ｍｍ程度とし、離型層側の通紙領域外となる部位よりローラ端部まで成形する。成形方法はスプレー塗装、ディップ塗装、ロールコートなどを用いる。グリップ層の材料には、グリップ力を得るためタック性を有すること、ニップ部を形成するため弾性体であること、定着温度に対する耐熱性を有することの３つの特性が必要となる。このような材料として、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム材料が挙げられる。
【００６０】
ここで、本発明における気泡の個数の測定方法及び気泡の配列の周期性の評価方法について説明する。
【００６１】
まず、気泡の配列（気泡と固層（シリコーンゴム）との配列）の周期性の評価方法について説明する。
【００６２】
水発泡シリコーンにより形成された多孔質体は分散剤である水（及び、アルコール）が成形体から抜けるときに形成された微細な通路によりつながっている、いわゆる連泡体となっている。また、撮影画像（図７（ａ）参照）を目視で見てもいずれの方向に最も固層と気泡(連泡体)が周期性を持っているかの判別は不可能である。そこで今回、画像の二次元フーリエ解析により気泡（と固体部と）の配列の周期性を評価することとした。評価方法の例を下記に示す。
【００６３】
ここで、一例として斜め１３５度方向に白黒のパターンを配列させた画像（図６（ａ））について二次元フーリエ解析を行う。目視でも理解されるように白黒のパターンの周期性は１３５度方向にピークを持つ（図６（ｂ））。ここで、図６（ａ）の画像にランダムに目視ではどの方向に白黒のパターンが並んでいるか判別不可能となるように白線を配列させる（図６（ｃ））。先と同様に解析を行っても周期性のピークは１３５度方向に抽出される（図６（ｄ））。
【００６４】
このように、上述した評価方法（図５の白線を気泡(連泡体)、黒線を固層（シリコーンゴム）と見立て）を適用することで、固層に対する気泡(連泡体)の配列の周期性（気泡の連泡方向）が評価可能となる。
【００６５】
実際の評価手順としては、始めに、鋭利な刃物で弾性層を構成する多孔質体を、芯金の軸を含みかつ当該軸と平行な面で切断する。その断面をレーザ顕微鏡（ＬＳＭ）、あるいは、電子顕微鏡（ＳＥＭ）で一辺が２００μｍの正方形の領域が鮮明に見えるように撮影する（図７（ａ）参照）。
【００６６】
得られた画像を、気泡部分が黒く、固層（シリコーンゴム）部分が白くなるように画像処理して白黒二値化（図７（ｂ）参照）する。この二値化した画像に対して二次元フーリエ解析を行い、白黒（気泡と固体部と）の配列の周期性が最も強くなる角度を抽出する。以上の方法により気泡の配列の周期性を評価している。
【００６７】
次に、気泡の個数の測定方法について説明する。上記同様に画像撮影を行い、画像の二値化処理を行う。気泡部分を抽出した後、各気泡径を構成要素として、画像処理の手法の一つであるオープニング処理を行って、上記抽出した気泡を各気泡径にふるい分けをする。各オープニング処理の前後の結果の差分を取ることでふるい分けした構成要素（気泡径）の画素数を知ることができる。
【００６８】
この画素数を構成要素の画素数で除することで各径範囲毎に含まれる個数（分画された各分画に存在する気泡数）を知ることができ、分布を求めることができる。
【００６９】
本発明における弾性層を構成する多孔質体は、上述のように、球状の気泡が互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が前記断面中の一辺が２００μｍの正方形の領域に対して占める面積割合が６０％以上７０％以下のものであることが好ましい。ここで、このような面積割合は上記顕微鏡による画像データにおいて、一辺が２００μｍの正方形の領域を切り出す（上記正方形の領域をそのまま用いることもできる）。そして、この領域における、部分的に重なり合って形成された複合気泡以外の気泡に係る画像を目視で確認しながら消したのち、白黒二値化し、これら領域における全体における黒の部分の面積比（画像処理ソフトによって算出される）を用いた。
【００７０】
以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の定着装置用ローラ、定着装置、および、画像形成装置は上記実施形態の構成に限定されるものではない。
【００７１】
当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の定着装置用ローラ、定着装置、および、画像形成装置を適宜改変することができる。このような改変によってもなお本発明の定着装置用ローラ、定着装置、および、画像形成装置の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。
【実施例】
【００７２】
芯金として直径が２４ｍｍ、肉厚が２ｍｍのＳＴＫＭ材を用い、その外側面に東レ・ダウコーニングシリコーン社製水発泡シリコーン組成物により発泡シリコーンゴムを肉厚４ｍｍで成形した。また、通紙領域となる部分に表面離型層として３０μｍのＰＦＡチューブを被覆し、ローラ両端の露出している弾性層上において膜厚５０μｍとなる厚さで均一にグリップ層を形成した。
【００７３】
上記水発泡シリコーン組成物に対して攪拌条件・加熱条件の異なるローラを７種類作製し、実施例１〜４、比較例１〜３とする。各々のローラの寄り速度を測定した後に弾性層である多孔質体を軸方向に切断したときに得られる断面について走査型電子顕微鏡による写真を撮影し、各々の気泡の径・分布及び気泡と固層の周期性を評価した。
【００７４】
図８（ａ）〜（ｇ）に実施例１〜４及び比較例１〜３の定着装置用ローラの弾性層の断面の顕微鏡写真をそれぞれ示すと共に図９に実施例１と比較例３の気泡の分布の調査結果を示す。表中評価項目Ａ〜Ｅは次の項目である。Ａ：断面に存在する気泡（と固体部と）の配列の周期性が最も強くなる、軸に対する角度。Ｂ：気泡の大きさ（気泡径）の範囲。Ｃ：球状の気泡が互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が前記断面中の一辺が２００μｍの正方形の領域において占める面積割合。Ｄ：前記多孔質体を切断したときに得られる断面に存在する気泡径が５μｍ以上５０μｍ以下の大きさの気泡について５μｍ毎に分画したときにもっとも大きい分画範囲。Ｅ：前記最も多い分画範囲の気泡の数を１００としたときに、その分画より一段大きい分画の気泡の数割合。
【００７５】
【表１】
2015227973.tif 000003
【００７６】
なお、実施例１〜４、比較例１〜３のローラの弾性層の熱伝導率は０．１００〜０．１１０Ｗ／（ｍ・Ｋ）の範囲、硬度は３４〜３８°（アスカーＣ）であった。これらは同じレベルであり、これらの差による後述の評価結果への影響は無視できるものである。
【００７７】
各実施例、比較例において耐久試験及びベルト寄り速度の計測を実施した。
【００７８】
試験には図２に示した定着ユニットにおいて、ニップ幅が１０ｍｍとなるように加圧ローラの付勢を制御し、ベルト表面の温度を１４０℃、線速を２５６ｍｍ／秒に制御した状態で試験を実施した。
【００７９】
試験実施に際しては図２に示した定着装置の加圧ローラのみを実施例、比較例のローラと交換して行った。ベルトの寄り速度は定着ベルトの一方の端の位置をレーザ変位計で計測し、その移動距離（計測側に進んだ場合は正、他端側に進んだ場合は負の値となる」）を経過時間で割ることで算出した。なお、耐久試験については上記、試験条件下において３００時間行い、加圧ローラ硬度低下は試験実施前後の硬度変化を示している。
【００８０】
定着ベルト寿命については、端面破壊なし、かつ、異音なしの場合を十分であるとして「○」と、端面破壊が生じたり、異音が生じた場合を不十分として「×」と評価した。また、加圧ローラ寿命として、その硬度（アスカーＣ）低下が２°以内、かつ、破泡（多孔質体の気泡間の固体部（壁状部）が破れること）なしの場合を十分であるとして「○」として評価した。硬度低下が２°を超えるか、破泡が生じた場合には不十分であるとして「×」と評価した。さらに、総合判定として、加圧ローラの寿命、および、定着ベルトの寿命がともに十分である場合のみ十分であるとして「○」、それ以外の場合を不十分であるとして「×」と評価した。結果を表２に示す。
【００８１】
【表２】
2015227973.tif 000004
【００８２】
上記の全ての実施例および比較例においてベルト寄り自体は発生したが、寄り速度には差異が生じた。比較例１および２においてはベルト端面が規制部材と干渉することにより異音の発生、特に比較例２においては破壊に至った。一方、実施例１〜４においてはベルトの寄り速度が低減していることが確認できた。
【００８３】
ここで、ローラの軸に対する、多孔体の断面における一辺が２００μｍの正方形の領域において存在する気泡の配列の周期性が最も強くなる角度（周期性ピーク角度）とベルト寄り速度の関係を図１０に示した。これらの間には非常に強い相関関係があることが理解される。以上のように、本発明が寄り速度低減に効果があることが確認できた。
【００８４】
実施例の定着装置用ローラによる寄り速度低減の理由は以下のように考えられる。実施例で使用している発泡ゴムは連泡形態となっており、また、気泡の配列の周期性評価より気泡はある角度に対して最も多く連なっていると考えられる。ここで、気泡が６０〜１２０度以外の、ローラの軸に対して大きく斜め方向に連なっているとニップ形成の際にローラに加圧される力が垂直成分と軸方向成分とに分解され、そのときの軸方向に働く力によってベルトが押され、片寄りを引き起こすと考えられる。実施例の定着装置用ローラにおいては気泡が最も多く連なっている角度（気泡の配列の周期性）を軸方向に働く力を低減するよう制御しているため、結果としてベルト寄り速度の低減、ベルトの長寿命化に繋がっていると考えられる。
【００８５】
また、耐久試験の結果として、比較例３のローラは実施例のローラと比較し硬度低下が大きく、耐久性能が劣っていた。
【００８６】
以上のように、本発明により、耐久性に優位性を有しながらベルト寄り速度を低減させることで定着ベルトの長寿命化を達成できる定着装置用ローラ及びかかるローラを有する定着装置、画像形成装置を提供することが可能となった。
【符号の説明】
【００８７】
１    画像形成装置
２０  定着装置
３１  加圧ローラ（定着装置用ローラ）
３２  芯金
３３  弾性層
３４  表面離型層
【先行技術文献】
【特許文献】
【００８８】
【特許文献１】特開２０１３−１６４４５８号公報
【特許文献２】特開２０００−１９９５５０号公報
【図１】
2015227973.tif 000005
【図２】
2015227973.tif 000006
【図３】
2015227973.tif 000007
【図４】
2015227973.tif 000008
【図５】
2015227973.tif 000009
【図９】
2015227973.tif 000010
【図１０】
2015227973.tif 000011
【図６】
2015227973.tif 000012
【図７】
2015227973.tif 000013
【図８】
2015227973.tif 000014