(57)【要約】【課題】離型性と高熱伝導性の双方を兼ね備えた定着回転体を有する定着装置の提供。【解決手段】定着回転体１と、前記定着回転体と接触してニップ部２３を形成するバックアップ部材６と、前記定着回転体を外側から加熱する加熱手段１２と、を有し、前記ニップ部で記録媒体を挟持搬送しつつ記録媒体上に画像を加熱定着する定着装置１００において、前記定着回転体は、断熱弾性層３の外側に熱伝導フィラーの添加によって熱伝導率が高められた層を２層４，５を有する。前記２層のうち、前記断熱弾性層側にある第１の層に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径が、前記第１の層の外側にある第２の層に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径よりも大きい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着回転体と、前記定着回転体と接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、前記定着回転体を外側から加熱する加熱手段と、を有し、前記ニップ部で記録媒体を挟持搬送しつつ記録媒体上に画像を加熱定着する定着装置において、
前記定着回転体は、断熱弾性層の外側に熱伝導フィラーの添加によって熱伝導率が高められた層を２層を有し、前記２層のうち、前記断熱弾性層側にある第１の層に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径が、前記第１の層の外側にある第２の層に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径よりも大きいことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記第１の層に添加される熱伝導フィラーの平均粒径が、１〜１００μｍ、好ましくは、１０〜６０μｍの範囲に含まれ、前記第２の層に添加される熱伝導フィラーの平均粒径が、０．０１〜１０μｍ、好ましくは、０．１〜５μｍの範囲に含まれることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記熱伝導フィラーは前記第１の層と前記第２層のそれぞれに対し、１０〜５０容量％の範囲で添加されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記熱伝導フィラーが１０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有することを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
前記断熱弾性層の熱伝導率が、前記第１の層と前記第２層のそれぞれの熱伝導率よりも小さいことを特徴とする請求項１から請求項４の何れかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記断熱弾性層が、オルガノポリシロキサン組成物に中空フィラを配合した配合物、あるいは、オルガノポリシロキサン組成物に吸水性ポリマーおよび水を配合した配合物を形成後に焼成および硬化して形成されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の定着装置。
【請求項７】
定着回転体と、前記定着回転体と接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、前記定着回転体を外側から加熱する加熱手段と、を有し、前記ニップ部で記録媒体を挟持搬送しつつ記録媒体上に画像を加熱定着する定着装置に用いられる定着回転体であり、前記定着回転体は、断熱弾性層の外側に熱伝導フィラーの添加によって熱伝導率が高められた層を２層を有し、前記２層のうち、前記断熱弾性層側にある第１の層に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径が、前記第１の層の外側にある第２の層に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径よりも大きいことを特徴とする定着回転体。
【請求項８】
前記第１の層に添加される熱伝導フィラーの平均粒径が、１〜１００μｍ、好ましくは、１０〜６０μｍの範囲に含まれ、前記第２の層に添加される熱伝導フィラーの平均粒径が、０．０１〜１０μｍ、好ましくは、０．１〜５μｍの範囲に含まれることを特徴とする請求項７に記載の定着回転体。
【請求項９】
前記熱伝導フィラーは前記第１の層と前記第２層のそれぞれに対し、１０〜５０容量％の範囲で添加されていることを特徴とする請求項７又は請求項８に記載の定着回転体。
【請求項１０】
前記熱伝導フィラーが１０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有することを特徴とする請求項７から請求項９の何れかに記載の定着回転体。
【請求項１１】
前記断熱弾性層の熱伝導率が、前記第１の層と前記第２層のそれぞれの熱伝導率よりも小さいことを特徴とする請求項７から請求項１０の何れかに記載の定着回転体。
【請求項１２】
前記断熱弾性層が、オルガノポリシロキサン組成物に中空フィラを配合した配合物、あるいは、オルガノポリシロキサン組成物に吸水性ポリマーおよび水を配合した配合物を形成後に焼成および硬化して形成されていることを特徴とする請求項７から請求項１１の何れかに記載の定着回転体。
【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、電子写真ファクシミリなどの画像形成装置に搭載する加熱定着装置（定着器）として用いれば好適な定着装置に関する。特に、定着回転体と、前記定着回転体と接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、前記定着回転体を外側から加熱する加熱手段と、を有し、前記ニップ部で記録媒体を挟持搬送しつつ記録媒体上に画像を加熱定着する定着装置に関するものである。またこの定着装置に用いられる定着回転体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に搭載する加熱定着装置（定着器）として、定着ローラと、定着ローラと接触してニップ部を形成する加圧ローラと、定着ローラを外側から加熱する加熱手段と、を有するものがある（特許文献１）。この定着装置は、ニップ部で記録材を挟持搬送しつつ記録材上に画像を加熱定着する。加熱手段は低熱容量タイプのプレート形状の加熱ヒータであり、定着ローラの外周面（表面）と接触して定着ローラ表面に伝熱する。これにより、加熱ヒータが定着ローラ表面と接触する加熱ニップ部でのエネルギー密度を高くすることが出来るので、定着ローラ表面を効率よく加熱することが可能となる。定着ローラは発泡体や中空フィラーを有する弾性体で構成されているため、効率よく定着ローラ表面を急速に加熱することが可能である。
【０００３】
また、定着ローラとして、低熱伝導性の弾性体で構成された定着ローラの表面、若しくは定着ローラの表面近傍に高熱伝導性の弾性体を設けた定着ローラを用いる技術が提案されている（特許文献２）。この提案によれば、画像の記録材への定着のためにもっとも必要な定着ローラ表面近傍の熱量を大きくすることが出来るようになり、より熱効率の高い定着動作を行うことが可能となる。
【０００４】
図１１の（ａ）に特許文献２における定着ローラ表面近傍の第一の形態の概略図を示す。定着ローラ８６は、金属芯金８７上に低熱伝導性のシリコーンゴムからなる弾性層８８が設けられ、その上に高熱伝導性のシリコーンゴムからなる弾性層８９及びフッ素樹脂からなる表面離型層９０が設けられている。
【０００５】
この構成では高熱伝導性の弾性層８９に不図示の外部加熱装置からの熱を充分にため込み、定着ニップに入るまでの間は低熱伝導層８８でその熱が定着ローラ内面側に拡散することを防ぎつつ移動し、定着ニップ内においては用紙に対して蓄熱した熱を放出する。このプロセスが定着処理の間に間断なく続けられる。
【０００６】
また、図１１の（ｂ）に示すのは特許文献２における定着ローラ表面近傍の第二の形態の概略図である。定着ローラ９１は、金属芯金９２上に低熱伝導性のシリコーンゴムからなる弾性層９３が設けられ、その上に高熱伝導性のシリコーンゴムからなる弾性層９４が設けられているのは同図（ａ）に示される定着ローラ８６と同じである。しかし、この定着ローラ９１は、弾性層９４上に上記の表面離型層９０が設けられていない点で定着ローラ８６と異なっている。
【０００７】
この構成においても同図（ａ）に示される定着ローラ８６と同じ熱のやり取りが定着処理の間に行われるが、その際に熱伝導率の低いフッ素樹脂層が存在しないため、より高い熱効率を達成することができるのである。
【０００８】
このような層構成の定着ローラ８６，９１を外部加熱方式の定着装置に用いることで、より定着効率が高まり、立上り時間の短縮および消費電力の低減、高速化に対応した高画質の画像出力など、全ての要求を両立することが可能となる。
【特許文献１】特開２００３−１８６３２７号公報
【特許文献２】特開２００２−１２３１１７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献２に開示されている定着ローラよりも離型性と高熱伝導性の双方を兼ね備えた定着ローラが望まれている。
【００１０】
本発明の目的は、離型性と高熱伝導性の双方を兼ね備えた定着回転体を有する定着装置、及びその定着装置に用いられる定着回転体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するための構成は、定着回転体と、前記定着回転体と接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、前記定着回転体を外側から加熱する加熱手段と、を有し、前記ニップ部で記録媒体を挟持搬送しつつ記録媒体上に画像を加熱定着する定着装置において、
前記定着回転体は、断熱弾性層の外側に熱伝導フィラーの添加によって熱伝導率が高められた層を２層を有し、前記２層のうち、前記断熱弾性層側にある第１の層に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径が、前記第１の層の外側にある第２の層に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径よりも大きいことを特徴とする。
【００１２】
また、定着回転体と、前記定着回転体と接触してニップ部を形成するバックアップ部材と、前記定着回転体を外側から加熱する加熱手段と、を有し、前記ニップ部で記録媒体を挟持搬送しつつ記録媒体上に画像を加熱定着する定着装置に用いられる定着回転体であり、前記定着回転体は、断熱弾性層の外側に熱伝導フィラーの添加によって熱伝導率が高められた層を２層を有し、前記２層のうち、前記断熱弾性層側にある第１の層に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径が、前記第１の層の外側にある第２の層に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径よりも大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、離型性と高熱伝導性の双方を兼ね備えた定着回転体を有する定着装置、及びその定着装置に用いられる定着回転体を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明を図面に基づいて詳しく説明する。
【実施例１】
【００１５】
《画像形成装置例》
図８は本発明に係る定着装置を搭載可能な画像形成装置の一例の構成模型図である。この画像形成装置は転写式電子写真プロセス利用のレーザービームプリンタである。
【００１６】
本実施例１に示す画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１０１を備えている。感光ドラム１０１は、画像形成装置の筐体を構成する画像形成装置本体Ｍによって回転自在に支持され、駆動手段（不図示）により矢印Ｒ１方向に所定のプロセススピードで回転駆動される。感光ドラム１０１の周囲には、その回転方向に沿って順に、帯電ローラ（帯電装置）１０２、露光手段１０３、現像装置１０４、転写ローラ（転写装置）１０５、クリーニング装置１０６が配設されている。また、装置本体Ｍの下部には、転写紙、ＯＨＰシート等の記録媒体としての記録材１１を収納した給送カセット１０７が配置されており、記録材１１の搬送経路に沿って上流側から順に、給送ローラ１０８、搬送ローラ１０９、トップセンサ１１０、搬送ガイド１１１、加熱定着装置１００、排紙センサ１１２、搬送ローラ１１３、排出ローラ１１４、排出トレイ１１５が配置されている。
【００１７】
駆動手段により矢印Ｒ１方向に回転駆動された感光ドラム１０１は、帯電ローラ１０２によって所定の極性、所定の電位に一様に帯電される。帯電後の感光ドラム１０１は、その表面に対しレーザー光学系等の露光手段１０３によって画像情報に基づいた画像露光Ｌがなされ、露光部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。静電潜像は、現像装置１０４によって現像される。現像装置１０４は、現像ローラ１０４ａを有しており、この現像ローラ１０４ａに現像バイアスを印加して感光ドラム１０１上の静電潜像にトナーを付着させトナー画像として現像（顕像化）する。トナー画像は、転写ローラ１０５によって紙等の記録材１１に転写される。
【００１８】
記録材１１は、給送カセット１０７に収納されており、給送ローラ１０８によって給送され、搬送ローラ１０８によって搬送され、トップセンサ１１０を介して、感光ドラム１０１と転写ローラ１０５との間の転写ニップ部に搬送される。このとき記録材１１は、トップセンサ１１０によって先端が検知され、感光ドラム１０１上のトナー像と同期がとられる。転写ローラ１０５には、転写バイアスが印加され、これにより、感光ドラム１０１上のトナー像が記録材１１上の所定の位置に転写される。
【００１９】
転写によって表面に未定着トナー画像を担持した記録材１１は、搬送ガイド１１１に沿って定着装置１００に搬送され、ここで未定着トナー画像が加熱、加圧されて記録材１１上に定着される。
【００２０】
トナー画像定着後の記録材１１は、搬送ローラ１１３によって搬送され、排出ローラ１１４によって装置本体Ｍの上面の排出トレイ１１５上に排出される。
【００２１】
トナー画像転写後に感光ドラム１０１表面に残る残留トナーはクリーニング装置１０６のクリーニングブレード１０６ａによって除去される。これによって感光ドラム１０１は次の画像形成に供される。
【００２２】
《定着装置１００》
図１は定着装置１００の一例の横断側面模型図である。図２は定着装置１００の縦断側面模型図である。図３は定着装置１００を記録材導入側から見た外観図である。この定着装置１００は定着回転体を外部から加熱する外部加熱方式の定着装置である。
【００２３】
本実施例１に示す定着装置１００は、定着回転体（定着部材）としての定着ローラ１と、バックアップ部材としての加圧ローラ６と、加熱手段としての加熱ヒータ１２と、を有する。
【００２４】
定着ローラ１は、芯金２と、この芯金２の外周に設けられた断熱弾性層としての低熱伝導性の弾性層３と、この弾性層３の外側に設けられた第１の層としての高熱伝導性の弾性層４と、この弾性層４の外側に設けられた第２の層としてのフッ素樹脂層５、とを有する。この定着ローラ２１は、芯金２の両端部が装置フレーム（不図示）の側板対に回転自在に保持されている。
【００２５】
加圧ローラ６は、芯金７と、この芯金７の外周に設けられた弾性層８と、この弾性層８の外側に設けられた離型層９と、を有する。この加圧ローラ６は、定着ローラ１の下方において定着ローラ１と並列に配置され、芯金７の両端部が装置フレームの側板対に回転自在に保持されている。この加圧ローラ６に対し定着ローラ１を芯金７の両端部で加圧機構（加圧手段）により加圧することによって、定着ローラ１の外周面（表面）を加圧ローラ６の外周面（表面）に加圧状態に接触させている。これによって加圧ローラ６表面と定着ローラ１表面間に未定着のトナー像ｔの定着に必要な所定幅のニップ部（定着ニップ部）２３を形成している。
【００２６】
《定着ローラ１》
定着ローラ１の外径は約２０ｍｍである。定着ローラ１は、直径１３ｍｍのステンレス製の芯金２の外側に、厚みおよそ３ｍｍの低熱伝導性シリコーンゴムで形成された断熱弾性層３を有する。その弾性層３の外側に、厚さ８０μｍの高熱伝導性シリコーンゴムからなる高熱伝導性の弾性層４を有する。そしてその弾性層４の外側に、厚さ２０μｍのフッ素樹脂からなる離型層５を有する。
【００２７】
ａ）低熱伝導性の弾性層
低熱伝導性の弾性層３はシリコーンゴム組成物であり、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に平均粒子径が５００μｍ以下の中空フィラーを０．１〜２００重量部配合してなるシリコーンゴム組成物を加熱硬化して形成される。ここで、中空フィラーとしては、硬化物内に気体部分を持つことでスポンジゴムのように熱伝導率を低下させるもので、マイクロバルーン材等があり、このような材料としては、ガラスバルーン、シリカバルーン、カーボンバルーン、フェノールバルーン、アクリロニトリルバルーン、塩化ビニリデンバルーン、アルミナバルーン、ジルコニアバルーン、シラスバルーンなど、いかなるものでもかまわない。無機系マイクロバルーンの具体例を以下に挙げるが、無機系マイクロバルーンこれらに限定されない。シラスバルーンとしては、イヂチ化成（株）製のウインライト、三機工業（株）製のサンキライトなどである。ガラスバルーンとしては、日本板硝子（株）製のカルーン、旭ガラス（株）製のセルスター、３Ｍ（株）製のグラスバブルズフィラーなどである。シリカバルーンとしては、旭硝子（株）製のＱ−ＣＥＬなどである。フライアッシュバルーンとしては、ＰＦＡＭＡＲＫＥＴＩＮＧ（株）製のＣＥＲＯＳＰＨＥＲＥＳなどである。アルミナバルーンとしては、昭和電工（株）製のＢＷなどである。ジルコニアバルーンとしては、ＺＩＲＣＯＡ（株）製のＨＯＬＬＯＷ  ＺＩＲＣＯＮＩＵＭ  ＳＰＨＥＥＳなどである。カーボンバルーンとしては、呉羽化学（株）製クレカスフェアなどである。これらの中では、中空フィラー自体が弾性を有するものが好適である。すなわち、熱可塑性樹脂製中空バルーン、特に塩化ビニリデン、アクリロニトリル、メタクリロニトリル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステルの重合物或いはこれらのうち、２種以上の共重合物などからなるものが好適である。さらには、熱膨張マイクロバルーン材として、松本油脂製薬株式会社の松本マイクロスフェア−Ｆシリーズ、エクスパンセル社のエクスパンセルシリーズ等などを挙げることができる。熱膨張マイクロバルーンの場合には、未膨張の樹脂マイクロカプセルは通常その直径が約１〜５０μｍであり、これを適切な加熱温度で膨張させ直径が約１０〜５００μｍ程度のほぼ真球に近い球体とすることができる。
【００２８】
また、中空フィラーの強度を持たせるため等の理由で、表面に無機フィラー等を付着させたものでもよい。この場合、シリコーンゴム組成物内で十分な熱伝導性の低下を行うには、中空フィラーの真比重が０．０１〜１．０であることが好ましく、より好ましくは０．０１〜０．５である。但し、熱膨張マイクロバルーンを用いる場合には、未膨張時のマイクロバルーンの真比重は０．５〜１．４程度が好ましい。真比重が小さすぎると配合・取り扱いが難しいばかりか、中空フィラーの耐圧強度が不十分で成形時に破壊してしまい、軽量化、熱伝導率の低下ができなくなってしまう。また、比重が大きすぎると、中空フィラーの殻の厚さが大きく、熱伝導性の低下が十分とはならない場合が生じる。
【００２９】
また、中空フィラーの平均粒子径は、５００μｍ以下、好ましくは３００μｍ以下である。平均粒子径が大きすぎると成形時の射出圧力により中空フィラーが破壊されてしまい、熱伝導率が高くなってしまったり、ロール成形後の表面の粗さが大きくなってしまうなどの問題が生じる。中空フィラーの平均粒子径の下限は特に制限されないが、通常、１０μｍ、特に２０μｍである。なお、ここでの平均粒子径は、通常、レーザー光回折法による重量平均値（又はメジアン径）として求めることができる。
【００３０】
上記中空フィラーの配合量は、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物１００重量部に対し０．１〜２００重量部であり、好ましくは０．２〜１５０重量部、より好ましくは０．５〜１００重量部である。この場合、中空フィラーの熱定着ロール用シリコーンゴム組成物中での含有量が体積比で１０〜８０％、特に１５〜７５％となるように配合することが好ましい。体積割合が少なすぎると熱伝導率の低下が不十分で、また多すぎると成形、配合が難しいだけでなく成形物もゴム弾性のない脆いものとなってしまうおそれがある。また、熱膨張マイクロバルーンを未膨張でオルガノポリシロキサン組成物に混入させる場合には、マイクロバルーンが熱膨張することを考慮してオルガノポリシロキサン組成物１００重量部に対して未膨張のマイクロバルーンを０．１〜１０重量部程度混入、加熱硬化させることで断熱性の良好な断熱層を形成できる。
【００３１】
一方、熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物としては、シリコーンゴム層を形成する公知の組成の熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物を使用することができ、有機過酸化物硬化型のものでも付加反応硬化型のものでもよい。また、このオルガノポリシロキサン組成物の構造は基本的には直鎖状構造を有するが、部分的には分岐状構造、環状構造などであってもよい。分子量については、特に限定なく、粘度の低い液状のものから、粘度の高い生ゴム状のものまで使用できる。硬化してゴム状弾性体になるためには、２５℃での粘度が、１００センチポイズ以上であり、通常１００〜１，０００，０００、特に５００〜１００，０００であることが好ましい。
【００３２】
上記熱硬化性オルガノポリシロキサン組成物には、その他の成分として、必要に応じて、シリカ微粒子、炭酸カルシウムのような充填剤、補強剤となるシリコーン系のレジン、カーボンブラック、導電性亜鉛華、金属粉等の導電剤を配合することは任意とされる。
また、窒素含有化合物やアセチレン化合物、リン化合物、ニトリル化合物、カルボキシレート、錫化合物、水銀化合物、硫黄化合物等のヒドロシリル化反応制御剤、酸化鉄、酸化セリウムのような耐熱剤を配合することも任意とされる。また、ジメチルシリコーンオイル等の内部離型剤、接着性付与剤、チクソ性付与剤、連泡化剤としてのトリエチレングリコール等を配合することも任意とされる。
【００３３】
ここで、本実施例１のシリコーンゴム組成物は、その硬化物（シリコーンゴム）の熱伝導度が０．１５Ｗ／ｍＫ以下、好ましくは０．１３Ｗ／ｍＫ以下であることが望ましく、かかる熱伝導度を達成するように配合組成を調整することが好ましい。熱伝導度が０．１５Ｗ／ｍＫより高いと、本発明の目的を達成し得ない。
【００３４】
定着ローラ１の熱容量が大きく、熱伝導率が少しでも大きいと、外表面から受ける熱を吸収しやすく、表面温度が上昇しにくくなる。できるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材質のほうが定着ローラ１に適しており、本実施例１のように気泡を内部に含むゴムを使用することが望ましい。本実施例１で使用したシリコーン製バルーンゴムの熱伝導率は０．１２Ｗ／ｍＫであり、通常のソリッドゴムと比較して半分以下の熱伝導率を示す。
【００３５】
バルーンゴムの熱伝導率は表面熱伝導率計（商品名：ＱＴＭ−５００、京都電子（株）製）により測定した。すなわち、定着ローラ１の断熱シリコーンゴム層の表面にセンサープローブ（型式：ＰＤ−１１、京都電子（株）製）を接触させて断熱シリコーンゴム層の熱伝導率を測定した。
【００３６】
上記断熱シリコーンゴム層の厚さは特に制限されないが、有効な断熱性を有し、かつ熱容量が大きくなりすぎず、小径の定着ローラ１を構成するためには、２．０〜５．０ｍｍ、好ましくは２．５〜４．０ｍｍとすることが好ましい。
【００３７】
また、断熱層を形成するシリコーンゴム組成物として、従来より広く使用されているスポンジ状シリコーンゴム層を挙げることができる。これはシリコーンゴムを発泡処理した弾性層であり、本実施例１でも使用することは可能である。該発泡シリコーンゴムは、熱分解型発泡剤を添加する方法や硬化時に副生する水素ガスを発泡剤として発泡体を成形する方法などがある。ところが、熱分解型発泡剤を添加する方法は、その分解ガスの毒性や臭いが問題とされており、また硬化触媒に白金触媒を使用するものでは発泡剤による硬化阻害が問題とされていた。さらに、硬化時に副生する水素ガスを利用する方法においては、水素ガスの爆発性、未硬化物の保存時の取り扱いに注意を要するなどの問題があった。しかも、射出成形のような金型内で発泡させる成形においては、微小かつ均一なセルを有する発泡シリコーンゴムを得ることが難しいという問題があった。微小かつ均一なセルの形成が困難なため、発泡シリコーンゴム中のセル径は不均一に成形されやすく、セルの壁厚も不均一で強度のバラツキが大きかった。このことから、小さな曲率半径で定着ローラ１に加圧力をかけ続けると強度の弱いセル壁が破れ、破泡に至ることが確認されている。また、発泡シリコーンゴムでは、耐久性と断熱性を両立することが困難になっていた。すなわち不均一な発泡径の発泡シリコーンゴムの場合には、断熱性を増すために発泡倍率を上げると弾性層を構成するセル壁がさらに薄くなり、耐久によって破泡がさらに起こりやすくなるという不具合が生じやすくなってしまう。
【００３８】
よって、本実施例１において発泡シリコーンゴムを定着ローラ或いは定着ベルトの断熱層として使用する場合には、画像形成装置の速度や加熱定着装置の寿命がある程度の範囲でのみ使用可能となる。以上のことから、定着ローラ１に使用する断熱層の材料としては、画像形成装置の高速化、加熱定着装置の長寿命化という観点から次のものが適している。すなわち、前述したマイクロバルーン等のバルーンや吸水性ポリマーが含有されたオルガノポリシロキサンを主成分とする液状シリコーン組成物が適している。
【００３９】
ｂ）高熱伝導性の弾性層
高熱伝導性の弾性層４はソリッド（発泡されていない中実）のシリコーンゴムからなり、熱伝導率を上げるために高熱伝導性の粒子を添加している。フィラーとして使用される材質としては、結晶性シリカ、アルミナ、窒化アルミ、炭化シリコン等に代表されるセラミックスのような、無機系の材料が一般的であり、本実施例１では窒化アルミ粒子を用いている。これらのようなセラミックス材料の熱伝導率は状態により大きく変化するが、窒化アルミは、理論的には３００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する材料であり、大きな熱伝導率改善が期待できる。無論、これらの材料はいずれも１０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有しており、充分にゴムや樹脂材料よりも高い熱伝導性を有している。一般的には熱伝導性改善の目的のために使用されるフィラーである。どれを用いても、本発明の目的を達成することが可能である。また、これら以外にも熱伝導フィラーは存在するため、上記４つのフィラーに限定されることは無い。
【００４０】
添加量はソリッドシリコーンゴム層４に対して、３０容量％である。熱伝導フィラーの作動原理からすると、添加量は多ければ多いほど、熱伝導率改善効果が大きくなるが、熱伝導率以外のゴムに要求される特性を損なう可能性がある。経験的に本発明者らは３０容量％程度がゴム特性を失わずに層形成できる限界と考えており、本実施例１でもその値を採用している。窒化アルミの平均粒径は３０μｍのものを使用した。
【００４１】
ソリッドシリコーンゴム層４の厚みも厚いほど蓄熱効果が得られるが、熱容量も増えるため、厚すぎるとかえって定着効率を損ねることとなる。また、この層の厚みは記録材１１の搬送速度によっても変化させることが望ましい。これは搬送速度によって熱のやり取りが行われる層の厚みが異なってくるからである。本発明者らが計算した結果によれば、搬送速度が遅い場合には定着ローラの表面からより深い部分までに存在する熱が定着に寄与するが、搬送速度が速くなるに従い、より表面から浅い部分の熱のみが定着に寄与するようになることがわかっている。すなわち搬送速度が速い場合には蓄熱層としてのソリッドシリコーンゴム層は薄いもので十分であり、もし必要以上に厚い層を設けると、熱容量が増大し、内部への熱の拡散を許してしまい、効率を損ねることになるのである。現行のＬＢＰ（レーザービームプリンタ）においては、記録材１１の紙搬送速度は、遅いものでおおよそ５０ｍｍ／ｓｅｃ、速いもので３００〜４００ｍｍ／ｓｅｃ程度である。この速度から予測されるソリッドシリコーンゴム層４の厚みはおおよそ５０μｍ〜２００μｍの範囲に含まれる。後述する本実施例１における記録材搬送速度は３１１ｍｍ／ｓｅｃであり、この速度での最適な厚みが計算によると８０μｍなのである。
【００４２】
ｃ）フッ素樹脂層
フッ素樹脂層５は熱伝導フィラーとしてＳｉＣ（炭化シリコン）をフッ素樹脂層５に対して３０容量％程度添加し、熱伝導率を高めている。ＳｉＣの熱伝導率は理論値で２７０Ｗ／ｍＫであり、フッ素樹脂層５の熱伝導率を大きく改善できる。ＳｉＣの平均粒径は１μｍのものを使用した。
【００４３】
ｄ）熱伝導フィラーのサイズ、及び形状
上述したように、定着ローラ１の径方向において内側にあるソリッドシリコーンゴム層４と外側にあるフッ素樹脂層５のうち、ソリッドシリコーンゴム層４に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径がフッ素樹脂層５に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径よりも大きい。
【００４４】
ソリッドシリコーンゴム層４は、シリコーンゴムなどの材料からなる弾性体であり、外部加熱手段１２からの熱を蓄熱し、ニップ部２３に至るまで熱を保持し、ニップ部２３では記録材１１への熱の拡散を行うものである。フッ素樹脂層５は、フッ素樹脂を主材料とする離型層であり、記録材１１上の未定着トナー画像１０が定着ローラ１表面へ転移するのを防ぐ役割を担う。
【００４５】
ところで、上記の２つの層４，５は、熱源からの熱を受け取る、及び、記録材１１へ熱を供給する、というプロセスの際に、熱の移動速度を上げるために、熱伝導フィラーを添加することで、熱伝導性を高めなくてはならない。熱伝導率を改善するためには、熱伝導フィラーの添加量および粒径を考慮する必要がある。熱伝導フィラーの添加量を多くすればするほど、熱伝導率は改善されるが、母材である弾性体の特性への影響も現れてくる。すなわち、熱伝導を改善するために、添加量を増やすと、例えば弾性体に求められる柔軟性が損なわれてしまう。また、多すぎれば弾性体自体を形成することが困難になる可能性もある。このような観点から、熱伝導フィラーの添加量は制限されてしまう。
【００４６】
一方、熱伝導フィラーの粒径も母材の熱伝導率改善に寄与する要因である。例えば、同じ容量添加率でも、フィラーの粒径が大きいと、フィラー同士の接触による熱の伝達経路（以後、熱パスと記述する）を作りやすい。すなわち、熱伝導率がより大きく改善される。これを図４を用いて説明する。
【００４７】
図４において、（ａ）は蓄熱層９５に小粒径フィラー９６を添加したときの概略図である。フィラー９６についてどれくらいが小径であるという閾値は無いが、仮に蓄熱層が１００μｍの厚みを持つとするとき、フィラー９６は１３μｍ程度であるとする。フィラー同士の接触があり、熱パスが形成されているものの、フィラー自体が小径であり、パス自体は細いものが形成されている。また、小径であるために、所々で熱パスが途切れたりもする。
【００４８】
（ｂ）は蓄熱層９７に大粒径フィラー９８を添加したときの概略図である。フィラーの体積含有率は同図（ａ）のものとあわせてある。フィラー９８の直径はフィラー９６の約４倍である、５０μｍである。
【００４９】
フィラーのサイズが大きくなると、フィラー同士が接触する確率がほぼ１００％に近くなってくる。フィラーのサイズが大きいために、熱パスの幅も太く、蓄熱層９７の断熱弾性体９９側から離型層１００側まで、途切れることの無い、太い熱パスが安定的に形成される。
【００５０】
内側にある弾性体（蓄熱層９７）では、この思想に基づき、粒径の大きなフィラーを添加することで、熱パスを増やし、大きく熱伝導率を上げることができる。熱の受け渡しスピードを高めることができ、より熱効率の高い定着ローラを形成することが可能となる。
【００５１】
外側にある離型層１００にも高い熱伝導率が求められるが、その一方で、離型性も求められる。粒径の大きなフィラーを用いると、そのフィラーの凹凸がそのまま離型層の表面に現れてしまい、離型性を損ねてしまう。また、離型層の厚みよりも大きな粒径のフィラーを用いれば、そのフィラーが離型層の表面に露出してしまい、離型性を大きく損ねる。そこで、表面性に影響を与えないような、小さい粒径のフィラーを用いることでこれらの表面性の問題を解決することができる。
【００５２】
図５は離型層１０１にフィラーを添加したときの概略図である。
【００５３】
図５において、（ａ）は離型層１０１に離型層１０１の厚みよりも大きな粒径を持つフィラー１０２を添加したときの様子を示している。離型層１０１の膜厚は３０μｍで、フィラーの大きさは５０μｍとしている。膜厚よりも大きなフィラーが混入されれば、離型層１０１に含まれきれずに、表面にフィラーが露出してしまう。この露出したフィラーを基点に、定着ローラ１にトナーが付着し、オフセットやローラ汚れ、巻きつきジャムなどの問題を引き起こしてしまう。また、フィラーが大きすぎると、離型層１０１自体を形成することが出来なくなる可能性もある。
【００５４】
（ｂ）は離型層１０１に添加するフィラー粒径を離型層１０１の厚みと同じである３０μｍとしたときである。フィラー１０３を内包しようとすれば、離型層１０１の表面は荒れてしまい、所々では内包しきれずにフィラーが露出する可能性もある。熱伝導はかなり改善されると思われるが、トナーに対する離型性は依然、低い。
【００５５】
（ｃ）にはサイズを半分の１５μｍとしたフィラー１０４を添加したときの概略図を示している。フィラーサイズが小さくなったものの、熱パスは形成されていて、熱伝導は良好であると考える。しかし、良好な離型性を保つ表面性は損なわれている可能性がある。
【００５６】
（ｄ）にはフィラーサイズを１μｍとしたときの様子を示している。熱パスは少ないものの、良好な表面性が得られ、未定着トナー画像への離型性も高いものと考えられる。
【００５７】
従って、未定着トナー画像の離型に直接関係しない蓄熱層９７の熱伝導率を粒径の大きなフィラーを添加し、未定着トナー画像の離型に関係する離型層１０１には粒径の小さいフィラーを添加することで、離型性と熱伝導性のバランスが取れた層とすることができる。これによって、離型性と高熱伝導性の双方を兼ね備えた定着ローラ１を実現することが可能となり、ひいては熱効率の高い外部加熱方式の定着装置を提供することが可能となる。
【００５８】
次に、フィラーの形状について述べる。本実施例１に用いられるフィラーの形状は特に限定されない。フィラー全般では、球または板状であることが多く、その中でも球状が多い。一般に、熱パスの形成には板状などの、アスペクト比の高いフィラーを用いるのが有効とされているが、成形後に異方性があったり、フィラーそのものに物性のばらつきがあったりする。また、本実施例１に用いた窒化アルミはそのサブミクロン〜数十ミクロンの粒径範囲において、球形として形成することが難しく、本実施例１では球形度の低い無定形のフィラーを用いている。
【００５９】
次に、定着ローラ１の製造方法に関して述べる。
【００６０】
図６は定着ローラ１の製造方法の一例の説明図である。
【００６１】
第一工程では、円筒状金型の内面に樹脂材料を塗装して、樹脂層を形成する。具体的には、（ａ）に示すように、フッ素樹脂紛体を静電塗装により塗装し、焼成して、円筒状金型２５の内面に、フッ素樹脂層５を形成した。
【００６２】
第二工程では円筒状金型２５の内面に形成されたフッ素樹脂層５の上に、ソリッドシリコーンゴム層４を形成する。（ｂ）に示すように、フッ素樹脂層５の上に、ソリッドシリコーンゴム材料を塗布し、所望の温度において加熱処理し、ソリッドシリコーンゴム層４を得た。
【００６３】
（ｃ）は第三工程である。第三工程では円筒状金型２５の中空内にステンレス製芯金２を挿入する。芯金２の外周面（表面）には接着剤を塗布しておき、円筒状金型２５と芯金２の軸芯を合わせる。
【００６４】
（ｄ）は第四工程である。第四工程では芯金２とソリッドシリコーンゴム層４の間に、バルーンゴム材料を注入し、加硫して低熱伝導の弾性層３を形成する。
【００６５】
以上のような製法によれば、フッ素樹脂層５の材料である、フッ素樹脂紛体へのフィラー紛体を変更することで、様々なフッ素樹脂層５を形成することができ、フィラー添加のフッ素樹脂層５を形成するのに好適である。
【００６６】
《加圧ローラ６》
加圧ローラ６はステンレス製の芯金７の外側に厚みおよそ３ｍｍ、外径約２０ｍｍのシリコーンゴムで形成された弾性層８を、さらにその外側に厚さ３０μｍのフッ素樹脂からなる離型層９を設けた構成から成る。
【００６７】
加圧ローラ６に用いられる弾性層８の材質としても、できるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材質が望ましい。そのため、本実施例１では定着ローラ１に用いられている弾性層３と全く同様の材質で加圧ローラ６の弾性層８を形成した。
【００６８】
定着ローラ１と加圧ローラ６は互いに軸方向に並列になるように配列され、総圧２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）で圧接されている。このとき定着ローラ１表面と加圧ローラ６表面間にはニップ部Ｎが形成される。本実施例１におけるニップ２３の幅はおよそ８ｍｍであった。
【００６９】
定着ローラ１は芯金２端部に設けられた駆動ギアＧ（図３）が駆動系Ｍにより回転駆動されることによって矢印の時計方向に回転駆動される(図１）。その定着ローラ１の回転力はニップ部２３を通じて加圧ローラ６に伝達される。これにより加圧ローラ６は定着ローラ１の回転に伴い矢印の反時計方向に従動回転する。そしてその加圧ローラ６はニップ部２３に未定着トナー像１０を担持した記録材１１が導入されたときに定着ローラ１と協同して記録材１１を挟持搬送する。本実施例１では記録材１１の搬送速度は３１１ｍｍ／ｓｅｃとしている。
【００７０】
《加熱手段１２》
本実施例１において加熱手段１２は定着ローラ１を外側から加熱する外部加熱手段であり、従来公知のフィルム加熱方式のセラミックヒーターユニットの一部を使用している。
すなわち、この外部加熱手段１２は、加熱体としてのセラミックヒーター１３と、ヒーター１３を支持する支持体としての横断面樋型形状のステー１４と、そのステー１４に外嵌されたステンレスからなる薄肉円筒形状のフィルム１５（可撓性部材）と、を有する。ステー１４は底部に設けられた溝部によってヒーター１３を支持している。
【００７１】
本実施例１に示すヒーター１３は裏面発熱タイプのヒーターであり、後述のように主として窒化アルミからなる基板面を加熱面としている。したがって、基板面が定着ローラ１の内周面（内面）と接するように構成するため、ステー１４と接着される面はＡｇ／Ｐｄ通電発熱抵抗層１７およびガラスからなる保護層２０が塗布されている面である。
【００７２】
図７の（ａ）はヒーター１３の裏面側の平面図、（ｂ）は（ａ）においてＡ−Ａ線にて示されるヒーター１３の断面をＢ側から見た拡大断面図である。
【００７３】
ヒーター１３は、細長い窒化アルミ製の基板１６を有する。その基板１６は長手方向長さ２８５ｍｍ、長手方向と直交する短手方向長さ（幅）８．７５ｍｍである。基板１６の裏面（ステー１４側の面）には、基板１６の長手方向に沿ってＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の通電発熱抵抗層１７がスクリーン印刷により厚み１０μｍ程度、長手方向長さ２２５ｍｍ、幅３７６ｍｍ程度の細帯状で折り返したパターンで塗布されている。その抵抗層１７は基板１６の長手方向中央を基準として対称となるように基板１６の裏面（ステー１４側の面）に塗布してある。この抵抗層１７の長手方向長さはニップ部２３における記録材の搬送領域（図３）と対応している。基板１６の一方の長手方向端部付近には３．７ｍｍ×３．７ｍｍの大きさのＡｇ／Ｐｔ電極１８が２つ形成されている。そして抵抗層１７と電極１８が電極１８と同じ材料でなる導電層１９ａにより接続されている。また抵抗層１７は基板１６の長手方向他端部付近において電極１８と同じ材料でなる導電層１９ｂにより接続されている。そして基板１６上の抵抗層１７は厚み５０μｍのガラスからなる保護層２０により被覆され保護されている。また、基板１６の表面（フィルム１５側の面）には厚み１２μｍのガラスからなる摺動保護層２１が塗布されている。
【００７４】
フィルム１５は厚み２５μｍのステンレス基材の上に８μｍのフッ素コートが施された直径１８ｍｍの無端フィルムである。
【００７５】
上記の外部加熱手段１２をヒーター１３側を定着ローラ１に対して軸方向に並行になるように配列し、ステー１４の長手方向両端部を装置フレームの側板対に設けられた加圧機構（加圧手段）により総圧９８Ｎ（１０ｋｇｆ）で定着ローラ１側に加圧している。これにより、フィルム１５を挟んでヒーター１３を定着ローラ１表面に加圧し、フィルム１５の外周面(表面）と定着ローラ１表面間に所定幅の加熱ニップ部２４を形成している。本実施例１における加熱ニップ部２４の幅はおよそ５．５ｍｍであった。
【００７６】
定着ローラ１が回転駆動されると、その定着ローラ１の回転力は加熱ニップ部２４を通じてフィルム１５に伝達される。これによりフィルム１５は定着ローラ１の回転に伴い矢印の反時計方向に従動回転する。
【００７７】
《定着装置１００の加熱定着動作》
定着ローラ１が回転駆動され、この定着ローラ１の回転に伴い加圧ローラ６と外部加熱手段１２のフィルム１５が従動回転すると、制御手段としての制御回路５１が給電手段としての給電回路５１をオンする（図７（ａ））。これによりヒーター１３の抵抗層１７に給電回路５１から通電がなされて抵抗層１７が発熱し、その熱によって定着ローラ１表面が加熱される。定着ローラ１の回転方向において加熱ニップ部２４とニップ部２３との間に定着ローラ１表面と近接又は接触して設けられたＮＴＣサーミスタなどの温度検知手段２２（図１）により定着ローラ１表面の温度を検知し、その検知信号Ｓ１を制御回路５１が取り込む。制御回路５１は、温度検知手段２２からの検知信号Ｓ１に基づいて定着ローラ１の表面温度が所定の温度（目標温度）に維持されるようにヒーター１３の抵抗層１７への通電量を制御する。これにより定着ローラ１の表面温度は所定の温度に温調される。ニップ部には未定着トナー画像１０を担持した記録材１１が導入され、その記録材１１はニップ部２３で定着ローラ１と加圧ローラ６により挟持搬送される。その搬送過程において記録材１１上のトナー画像１０に定着ローラ１の熱とニップ部２３の圧力を付与することによりトナー画像１０を記録材１１上に加熱定着する。ニップ部２３を出た記録材１１は搬送ローラ１１３に搬送される。
【００７８】
《フッ素樹脂層５に含まれるフィラー平均粒径の影響》
本実施例１の定着装置の構成にて、定着強度の測定およびオフセットのテストを行った。定着強度とは未定着トナー画像を定着装置で定着し、定着されたトナー画像がどれだけの力で記録材上に定着しているかを表し、濃度低下率（単位：％）をもって表される。次に濃度低下率の測定方法を述べる。
【００７９】
未定着トナー画像（以下、未定着画像と記す）は、黒およびハーフトーン（灰色）の５ｍｍ角の画像が記録材としてのレターサイズ用紙の上に９ヶ所配されたものを用いる。
【００８０】
未定着画像のハーフトーンパターンは画素密度６００ｄｐｉを３×３のマトリックスで形成し、これを１ドット１スペースで千鳥状に形成したパターンである。
【００８１】
定着装置により定着されたトナー画像（以下、定着されたトナー画像を画像と記す）のハーフトーンの濃度を濃度測定器（マクベス社製）にて測定後、専用の擦り試験機で画像を擦り、擦り後のハーフトーンの濃度を再び測定し、濃度の低下率を計算する。
【００８２】
擦り試験機は、静電気により用紙（記録材）を固定する台の上に、用紙上に９ヶ所配された５ｍｍ角の黒およびハーフトーンパターンに合わせて２００ｇの金属製の重りをのせる構造となっている。用紙と重りの間にはシルボンＣ紙（小津産業社製）が挟まれている。用紙を固定する台は紙の長手方向に往復運動できるようになっており、このとき画像はシルボンＣ紙に擦られて欠落する。本例では５往復させて画像を擦った。
【００８３】
この濃度の低下率はレターサイズ用紙上の９ヶ所のハーフトーン画像全てに関して計算し、平均値を算出し、その条件での定着強度をあらわす指標とする。今回の測定では室温２３℃、湿度５０％に保たれた実験室内で記録材としては坪量９０ｇのラフ紙（Ｆｏｘ  Ｒｉｖｅｒ  Ｐａｐｅｒ社製  フォックスリバーボンド）における濃度低下率が１０％となるように各定着方式におけるプロセス条件を定めた。
【００８４】
上記環境において濃度低下率１０％であれば、通常、指で強く擦っても紙からトナーが落ちないレベルであり、十分に実用に耐えうる水準にある。したがって、以下、坪量９０ｇのラフ紙（Ｆｏｘ  Ｒｉｖｅｒ  Ｐａｐｅｒ社製  フォックスリバーボンド）における濃度低下率が１０％となる定着ローラ温度を、定着温度と表現する。
【００８５】
また、オフセットのテストは定着強度の測定と兼ねて行った。オフセットとは、用紙上の未定着トナーが定着ローラに転移し、定着ローラが一周したあと、その転移トナーが再び用紙上に転移された画像不良のことをいう。オフセットは、低温時の定着不良時に生じるもの、定着ローラの帯電による静電的なもの、および定着ローラ１の温度が高すぎるときに生じる高温オフセットに大別できる。
【００８６】
定着強度を測定するのに使う黒およびハーフトーンの５ｍｍ角パターンがもしオフセットすれば、定着ローラの直径が２０ｍｍであるため、その画像の約６０ｍｍ後方の用紙上にオフセットによる画像不良が現れるはずである。
【００８７】
以上を念頭に置き、検討を行った結果を詳述する。
【００８８】
まず、定着温度であるが、１７０℃であった。本実施例１の定着装置では、定着ローラ１と、それを外部からフィルム１５を介して加熱するヒーター１３には、温度差が生じる。これは、主にヒーター１３と定着ローラ１との間に介在させたフィルム１５の接触熱抵抗によるものであるが、本発明者らの検討においてはおおよそ７０ｄｅｇ〜８０ｄｅｇ程度であった。この値はヒーター１３の構成や、ヒーター圧、記録材の搬送速度などにも影響を受けるため、必ずしもこの値に縛られるものではない。本実施例１においては、定着ローラ１が１７０℃で温調されているときのヒータ温度は２４０℃であった。
【００８９】
本実施例１においては、ヒーター１３の基板１６裏面に、制御系の故障時等に生じるヒーター暴走に備え、ヒーター１３の温度が一定以上になったときにスイッチをオフする、サーモスイッチ（不図示）が当接されている。このサーモスイッチの作動温度は種々存在するが、本実施例１で用いたサーモスイッチの作動温度は２６０℃である。
【００９０】
また、ニップ部に大サイズの記録材を連続して通過させた後に小サイズの記録材を通過させた場合、定着ローラ１、及びヒーター１３の長手方向において小サイズの記録材が通過しない領域（非通紙領域）と対応する領域が昇温してしまう。この昇温が２８０℃〜３００℃にまで到達すれば、例えばヒーター１３を支持するステー１４の材料（液晶ポリマー）が変形してしまったり、破断してしまったりする可能性がでてくる。また、ヒーター１３に限らず、定着ローラ１の表面に用いられているフッ素樹脂層５も２００℃以上の高温になれば、軟化し、耐久性を落とすこととなる。
【００９１】
これらの温度は定着ローラ１の温調温度によって大きく影響を受ける。マージンをみて考えると、定着ローラ１の表面温度を１７０℃〜１７５℃以下、ヒータ裏面温度を２４０℃〜２４５℃以下に抑えることが望ましい。従って、本実施例１における定着温度は、使用に耐え得る温度内に入っている。
【００９２】
次に、オフセットについて述べる。本実施例１では種々、定着ローラ１の表面温度を変化させて検討を行ったが、定着ローラ１の表面温度１７０℃においてはオフセットは発生しなかった。そこから定着ローラ１の表面温度を下げていったところ、１５０℃で軽微なオフセットが発生し、１４０℃でレベルの悪いオフセットが発生した。しかし、実際に使用する１７０℃付近の温度でオフセットが発生しなかったため、オフセットレベルも良好であるといえる。
【００９３】
次に、フッ素樹脂層５に含まれるフィラー平均粒径による影響を調べた。フッ素樹脂層５に添加するフィラーの平均粒径を変化させ、そのときの定着温度とオフセットレベルを比較した（表１）。ソリッドシリコーンゴム層４に含まれるフィラーの平均粒径は３０μｍで一定とした。比較例１〜比較例４の定着装置は、フッ素樹脂層５に含まれるフィラーの平均粒径が本実施例１の定着装置１００のそれと異なる点を除いて、本実施例の定着装置１００と同じ構成としてある。
【００９４】
比較例１として、定着ローラ１のフッ素樹脂層５に含まれるフィラーの平均粒径を１０μｍとした。そのときの定着温度は１６０℃となり、表層に含まれるフィラーのサイズが増大したことにより、定着温度が下がることが確認された。このときのヒータ温度は２３０℃に低減され、より、定着に有利な温度となった。しかし、この１６０℃において軽微なオフセットが発生した。これはサイズの大きなフィラーが混入されたことで、表面が荒れ、トナーに対する離型性が下がってしまったからである。このオフセットは１７０℃に温度を上げると発生しなくなった。しかしこのときの濃度低下率は５％を切るレベルであり、オフセットを防止するために、過剰な定着強度を得なくてはならない構成となってしまった。
【００９５】
次に、比較例２として、フッ素樹脂層５に含まれるフィラーの平均粒径を５μｍとした。そのときの定着温度は１６５℃であった。このときにオフセットは発生しなかった。定着ローラの表面温度を種々変化させてオフセットレベルを確認したところ、１６０℃で軽微なオフセットが発生し始め、１５５℃でレベルの悪いオフセットが発生した。濃度低下率が１０％となる温度でオフセットが発生しないものの、そこから少し下がった温度でオフセットが発生するという、マージンが少ない状況となった。
【００９６】
次に、比較例３として、フッ素樹脂層５に含まれるフィラーの平均粒径を０．１μｍとした。そのときの定着温度は１７５℃であった。フッ素樹脂層５に含まれるフィラーの平均粒径が小さいために、定着温度が実施例１と比較して５ｄｅｇ上昇したが、ヒーター温度が２４５℃であり、実用の範囲内に含まれている。また、オフセットは発生しなかった。温度を変化させていくと、１５０℃で軽微なオフセットが発生した。
【００９７】
次に、比較例４として、フッ素樹脂層５に含まれるフィラーの平均粒径を０．０５μｍとした。そのときの定着温度は１８０℃であった。フッ素樹脂層５に含まれるフィラーの平均粒径が小さいために、定着温度は実施例１および比較例のなかで一番高くなった。このときのヒーター温度は２５３℃となり、ヒーター温度としても高くなってしまった。オフセットは発生しなかった。
【００９８】
以上の結果を表１にまとめる。
【００９９】
【表１】
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【０１００】
ソリッドシリコーンゴム層４のフィラー平均粒径３０μｍ一定で考えると、フッ素樹脂層５のフィラー平均粒径は０．０１〜１０μｍ、好ましくは０．１〜５μｍの範囲が望ましい。フッ素樹脂層５のフィラー平均粒径が０．０１〜１０μｍよりも大きい粒径だと、フッ素樹脂層５の表面性が損なわれ、オフセットが発生し始める。逆に、それよりも小さい粒径だと、熱伝導率が不足し、定着温度が上がってしまう。非通紙部昇温などを考えると、実用できない定着温度となってしまう。
【０１０１】
また、この粒径は、現在、電子写真技術を用いているＬＢＰや複写機に用いられているトナーの粒径よりも小さいものである。つまり、このフィラーサイズ以下にすることで、トナーに対する表面の荒れを抑えることができ、良好な離型性を得ることができるのである。
【０１０２】
《ソリッドシリコーンゴム層４に含まれるフィラー平均粒径の影響》
次に、ソリッドシリコーンゴム層４に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径による影響を調べた。ソリッドシリコーンゴム層４に添加するフィラーの平均粒径を変化させ、そのときの定着強度とオフセットレベルを比較した（表２）。フッ素樹脂層５に含まれるフィラーの平均粒径は１μｍで一定とした。定着強度とオフセットの定義についてはフッ素樹脂層５に含まれるフィラー平均粒径の影響の項で述べたので、今回は述べない。比較例５〜比較例９の定着装置は、ソリッドシリコーンゴム層４に含まれるフィラーの平均粒径が本実施例１の定着装置１００のそれと異なる点を除いて、本実施例１の定着装置１００と同じ構成としてある。
【０１０３】
実施例１としては、ソリッドシリコーンゴム層４に含まれるフィラーの平均粒径は３０μｍとした。このときの定着温度は１７０℃であり、オフセットは発生しなかった。
【０１０４】
次に、比較例５として、定着ローラ１のソリッドシリコーンゴム層４に含まれるフィラーの平均粒径を８０μｍとした。このときの定着温度は１６０℃であった。ヒータ温度は２３０℃まで下がり、実用の温度範囲に充分入るものであった。しかし、１６０℃ではオフセットが発生した。フッ素樹脂層５に含まれるフィラーのサイズは小さく、フッ素樹脂層５自体の表面性は悪くない条件であるはずだが、ソリッドシリコーンゴム層４の表面性が悪く、その影響により、定着ローラ１の表面性が損なわれてしまった。温度を上げてゆくとオフセットが改善されたが、オフセットが発生しなくなる温度は１８５℃であり、ヒーター温度が２６０℃を超えてしまった。
【０１０５】
次に、比較例６として、ソリッドシリコーンゴム層４に添加するフィラーの平均粒径を６０μｍとした。このときの定着温度は１６５℃であった。ヒーター温度は２３５℃で、低い温度に保つことができた。しかし、１６５℃ではオフセットが発生した。フィラーサイズが大きいことでソリッドシリコーンゴム層４の表面性が悪くなり、フッ素樹脂層５の表面もその影響を受けてしまった。温度を上げてゆくとオフセットが改善された。オフセットが発生しなくなる温度は１８０℃であり、実用にはもう少し低い定着ローラ１表面温度が望ましい。
【０１０６】
次に、比較例７として、ソリッドシリコーンゴム層４に添加するフィラーの平均粒径を１０μｍとした。このときの定着温度は１７５℃であった。ヒーター温度は２４５℃で、実用できる温度範囲内に含まれている。１７５℃ではオフセットも発生しなかった。オフセットが発生する温度は１５０℃であり、マージンも充分にある。ソリッドシリコーンゴム層４に添加するフィラーサイズが小さくなったために、定着温度は上がったものの、表面の荒れが抑えられ、オフセットレベルが大幅に改善された。
【０１０７】
次に、比較例８として、ソリッドシリコーンゴム層４に添加するフィラーの平均粒径を１μｍとした。このときの定着温度は１８５℃であった。ヒーター温度は２６０℃で、高い温度となった。１８５℃ではオフセットは発生しなかった。ソリッドシリコーンゴム層４及びフッ素樹脂層５に含まれるフィラー平均粒径が小さいため、オフセットには有利になったが、定着温度が上がってしまい、実用の温度範囲を越えてしまった。
【０１０８】
次に、比較例９として、ソリッドシリコーンゴム層４に添加するフィラーの平均粒径を０．５μｍとした。このときの定着温度は１９０℃となり、ヒーター温度は２７０℃を越えた。オフセットは発生しなかったが、現在用いているサーモスイッチの作動温度を越えてしまい、実用することのできない温度となった。
【０１０９】
以上の結果を表２にまとめる。
【０１１０】
【表２】
2008268469.tif 000004
【０１１１】
ソリッドシリコーンゴム層４に含まれるフィラーの平均粒径は１〜１００μｍ、好ましくは１０〜６０μｍの範囲が望ましい。すなわち、ソリッドシリコーンゴム層４に含まれるフィラーの平均粒径は上限がオフセットで決定され、本実施例１のように３１１ｍｍ／ｓｅｃという記録材搬送速度、８０μｍという厚みでは６０μｍ以下であることが必要となる。下限は熱伝導性によって決定され、１０μｍ以上が実用範囲の温度で定着させることができるフィラーサイズである。
【０１１２】
《実施例１における考察》
以上、実施例１で述べたことをまとめると、フッ素樹脂層５に含まれるフィラー平均粒径は０．１μｍ〜５μｍ程度が、定着温度、オフセットの観点から望ましい。ソリッドシリコーンゴム層４に含まれるフィラーのサイズは、同様の理由により、１０μｍ〜６０μｍ程度が適当である。
【０１１３】
フィラーサイズの関係で言えば、ソリッドシリコーンゴム層４に使用するフィラーのサイズよりも、フッ素樹脂層５に用いるフィラーサイズは小さい。さらには、フッ素樹脂層５に用いるフィラーサイズはトナーのサイズよりも小さい。
【０１１４】
ソリッドシリコーンゴム層４は加熱ニップ部２４においてヒーター１３から受け取った熱を蓄熱し、ニップ部２３内で記録材１１上へと拡散させる役割を担う。その熱の受け渡しにはやはり大きなフィラーで熱パスをたくさん作り、どんどん熱を輸送するというメカニズムが求められるのである。それに対し、フッ素樹脂層５は高い熱伝導率を得るために大きいサイズのフィラーを使った方が定着温度自体を下げることは可能だが、オフセットが悪化してしまう。そのオフセットを改善するために温度を上げると、結局、定着ローラ１の表面温度が上がってしまい、実用的ではない温度になってしまう可能性もある。それよりも、サイズの小さいフィラーで、定着温度は大きく改善できなくても、オフセットしない表面性を実現した方が、定着ローラ１の表面温度自体は下げることができるということを示唆している。
【０１１５】
上記のフィラーの平均粒径は、その含まれる層の厚みにも影響を受けるため、必ずしも上記の値から外れても良いが、多くのＬＢＰにおいて、離型層であるフッ素樹脂層５の厚みは１０〜３０μｍ程度の厚みを有することから、本実施例１で検討してきた、０．１μｍ〜５μｍという値は大きくは外れない。
【実施例２】
【０１１６】
定着装置の他の例を説明する。
【０１１７】
《定着装置》
図９は本実施例２の定着装置１００の一例の横断側面模型図である。
【０１１８】
本実施例２に示す定着装置１００は、定着ローラ２６を除いて実施例１で述べた構成と同じであるため、定着ローラ２６以外の構成については再度の説明を省略する。
【０１１９】
《定着ローラ２６》
定着ローラ２６の外径は約２０ｍｍである。定着ローラ２６は、直径１３ｍｍのステンレス製の芯金２７の外側に、厚みおよそ３ｍｍの低熱伝導性シリコーンゴムで形成された断熱弾性層２８を有する。その弾性層２８の外側に、厚さ８０μｍの高熱伝導性シリコーンゴムからなる高熱伝導性の弾性層２９を有する。そしてその弾性層２９の外側に、厚さ２０μｍのフッ素樹脂からなる離型層３０を有する。
【０１２０】
低熱伝導性の弾性層２８はシリコーンゴムを発泡して形成されたスポンジゴム、あるいはシリコーンゴム内に中空フィラーを分散させて断熱効果を高めたバルーンゴムなどから成る。定着ローラ２６の熱容量が大きく、熱伝導率が少しでも大きいと、外表面から受ける熱を吸収しやすく、表面温度が上昇しにくくなる。できるだけ低熱容量で熱伝導率が低く、断熱効果の高い材質のほうが定着ローラに適しており、本実施例２のように気泡を内部に含むゴムを使用することが望ましい。本実施例２で使用したシリコーン製バルーンゴムの熱伝導率は０．１２Ｗ／ｍＫであり、通常のソリッドゴムと比較して半分以下の熱伝導率を示す。
【０１２１】
高熱伝導性の弾性層２９はソリッド（発泡されていない中実）のシリコーンゴムからなり、熱伝導率を上げるために高熱伝導性の粒子を添加している。フィラーとして使用される材質としては、アルミナ、窒化アルミ、石英、炭化シリコン等に代表されるセラミックスのような、無機系の材料が一般的であり、本実施例２では窒化アルミ粒子を用いている。これらのようなセラミックス材料の熱伝導率は状態により大きく変化するが、窒化アルミは、理論的には３００Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する材料であり、大きな熱伝導率改善が期待できる。無論、これらの材料はいずれも１０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有しており、充分にゴムや樹脂材料よりも高い熱伝導性を有している。一般的には熱伝導性改善の目的のために使用されるフィラーである。どれを用いても、本発明の目的を達成することが可能である。また、これら以外にも熱伝導フィラーは存在するため、上記４つのフィラーに限定されることは無い。
【０１２２】
添加量はソリッドシリコーンゴム層２９に対して、３０容量％である。熱伝導フィラーの作動原理からすると、添加量は多ければ多いほど、熱伝導率改善効果が大きくなるが、熱伝導率以外のゴムに要求される特性を損なう可能性がある。経験的に本発明者らは３０容量％程度がゴム特性を失わずに層形成できる限界と考えており、本実施例２でもその値を採用している。窒化アルミの平均粒径は３０μｍのものを使用した。
【０１２３】
フッ素樹脂層３０は熱伝導フィラーとしてＳｉＣ（炭化シリコン）をフッ素樹脂層に対して３０容量％程度添加し、熱伝導率を高めている。ＳｉＣの熱伝導率は理論値で２７０Ｗ／ｍＫであり、フッ素樹脂層３０の熱伝導率を大きく改善できる。ＳｉＣの平均粒径は１μｍのものを使用した。
【０１２４】
本実施例２におけるフッ素樹脂層３０はあらかじめチューブ状に成形したものを後述する弾性ローラ４４に被せるという手法で形成した。詳しい製造方法を図１０を用いて説明する。
【０１２５】
ステンレス製芯金２７上に、バルーンゴムからなる弾性層２８及びソリッドシリコーンゴム層２９を形成し、弾性ローラ４４を作製する（（ａ））。バルーンゴムからなる弾性体層２８を形成するには、不図示の円筒状金型の中空内にステンレス製芯金２７を挿入する。芯金２７の外周面（表面）には接着剤を塗布しておき、円筒状金型と芯金２７の軸芯を合わせる。芯金２７と金型の間に、バルーンゴム材料を注入し、加硫してバルーンゴムからなる弾性層２８を形成する。ソリッドシリコーンゴム層はそのバルーンゴム層の上に、材料をスプレーや、ディッピングのような方法で、塗布し、加硫を行い、形成する。
【０１２６】
一方、フッ素樹脂チューブ４５（（ｂ））は、その内壁面にエッチング処理を行っておく。これは表面が不活性で、他材料との接着が困難なフッ素樹脂の表面を荒らすことで、活性化させ、接着が容易になるようにするものである。エッチングの方法は種々有り、スパッタリングやレーザー照射のように、物理的に荒らすものや、液体アンモニウムや、ナトリウムナフタレンのような液体に含浸してエッチングを行う化学的なものがある。
【０１２７】
このようにエッチングされたフッ素樹脂チューブ４５の内面に、接着用のプライマを塗布する。そしてフッ素樹脂チューブ４５に弾性ローラ４４を挿入し、加熱してフッ素樹脂チューブ４５と弾性ローラ４４を接着させ一体化させる（（ｂ））。
【０１２８】
このようにして作製される定着ローラ２６の特徴としては、特に、フッ素樹脂層３０の形成が容易であるということが挙げられる。あらかじめ弾性ローラ４４を作成し、その上に後からフッ素樹脂チューブ４５を被せるという形成方法は、現在多くのローラメーカで行われており、量産に向いた形成方法である。
【０１２９】
本実施例２では種々のサイズのフィラーを混入したフッ素樹脂パレットを押し出しにより成形し、２０μｍの厚みのフィラー添加されたフッ素樹脂チューブを形成した。
【０１３０】
以上の構成の定着装置１００において、実施例１と同じ条件にて、定着強度とオフセットのテストを行った。
【０１３１】
まず、定着温度であるが、１７０℃であった。本実施例２の定着装置では、定着ローラ２６と、それを外部からフィルム１５を介して加熱するヒーター１３には、温度差が生じる。これは、主にヒーター１３と定着ローラ２６との間に介在させたフィルム１５の接触熱抵抗によるものであるが、本発明者らの検討においてはおおよそ７０ｄｅｇ〜８０ｄｅｇ程度であった。この値はヒーター１３の構成や、ヒーター圧、記録材の搬送速度などにも影響を受けるため、必ずしもこの値に縛られるものではない。本実施例２においては、定着ローラ２６が１７０℃で温調されているときのヒータ温度は２４０℃であった。
【０１３２】
次に、オフセットについて述べる。本実施例２では種々、定着ローラ２６の表面温度を変化させて検討を行ったが、定着ローラ２６の表面温度１７０℃においてはオフセットは発生しなかった。そこから定着ローラ２６の表面温度を下げていったところ、１５０℃で軽微なオフセットが発生し、１４０℃でレベルの悪いオフセットが発生した。しかし、実際に使用する１７５℃付近の温度でオフセットが発生しなかったため、オフセットレベルも良好であるといえる。
【０１３３】
《フッ素樹脂層３０に含まれるフィラー平均粒径の影響》
次に、フッ素樹脂層３０に含まれるフィラー平均粒径による影響を調べた。フッ素樹脂層３０に添加するフィラーの平均粒径を変化させ、そのときの定着温度とオフセットレベルを比較した（表３）。ソリッドシリコーンゴム層４に含まれるフィラーの平均粒径は３０μｍで一定とした。比較例１０〜比較例１３の定着装置は、フッ素樹脂層３０に含まれるフィラーの平均粒径が本実施例２の定着装置１００のそれと異なる点を除いて、本実施例２の定着装置１００と同じ構成としてある。
【０１３４】
比較例１０として、フッ素樹脂層３０に含まれるフィラーの平均粒径を１０μｍとした。そのときの定着温度は１６０℃となり、表層に含まれるフィラーのサイズが増大したことにより、定着温度が下がることが確認された。このときのヒータ温度は２３０℃に低減され、より、定着に有利な温度となった。しかし、この１６０℃において軽微なオフセットが発生した。これはサイズの大きなフィラーが混入されたことで、表面が荒れ、トナーに対する離型性が下がってしまったからである。このオフセットは１７０℃に温度を上げると発生しなくなった。しかしこのときの濃度低下率は５％を切るレベルであり、オフセットを防止するために、過剰な定着強度を得なくてはならない構成となってしまった。
【０１３５】
次に、比較例１１として、フッ素樹脂層３０に含まれるフィラーの平均粒径を５μｍとした。そのときの定着温度は１６５℃であった。このときにオフセットは発生しなかった。定着ローラの表面温度を種々変化させてオフセットレベルを確認したところ、１５５℃で軽微なオフセットが発生し始め、１５０℃でレベルの悪いオフセットが発生した。濃度低下率が１０％となる温度でオフセットが発生しないものの、そこから少し下がった温度でオフセットが発生するという、マージンが少ない状況となった。
【０１３６】
次に、比較例１２として、フッ素樹脂層３０に含まれるフィラーの平均粒径を０．１μｍとした。そのときの定着温度は１７５℃であった。フッ素樹脂層３０に含まれるフィラーの平均粒径が小さいために、定着温度が実施例２と比較して５ｄｅｇ上昇したが、ヒーター温度が２４５℃であり、実用の範囲内に含まれている。また、オフセットは発生しなかった。温度を変化させていくと、１５０℃で軽微なオフセットが発生した。
【０１３７】
次に、比較例１３として、フッ素樹脂層３０に含まれるフィラーの平均粒径を０．０５μｍとした。そのときの定着温度は１８０℃であった。フッ素樹脂層３０に含まれるフィラーの平均粒径が小さいために、定着温度は実施例１および比較例のなかで一番高くなった。このときのヒーター温度は２５３℃となり、ヒーター温度としても高くなってしまった。オフセットは発生しなかった。
【０１３８】
以上の結果を表３にまとめる。
【０１３９】
【表３】
2008268469.tif 000005
【０１４０】
ソリッドゴム層２９のフィラー平均粒径３０μｍ一定で考えると、フッ素樹脂層３０のフィラー平均粒径は０．０１〜１０μｍ、好ましくは０．１〜５μｍの範囲が望ましい。フッ素樹脂層５のフィラー平均粒径が０．０１〜１０μｍよりも大きい粒径だと、フッ素樹脂層３０の表面性が損なわれ、オフセットが発生し始める。逆に、それよりも小さい粒径だと、熱伝導率が不足し、定着温度が上がってしまう。非通紙部昇温などを考えると、実用できない定着温度となってしまう。
【０１４１】
本実施例２のように、フッ素樹脂チューブ４５を形成し、そのフッ素樹脂チューブ４５を後から弾性ローラ４４に被せるという形成方法でも、実施例１とほぼ同様の傾向を観察することができた。
【０１４２】
《ソリッドシリコーンゴム層２９に含まれるフィラー平均粒径の影響》
次に、ソリッドシリコーンゴム層２９に含まれる熱伝導フィラーの平均粒径による影響を調べた。ソリッドシリコーンゴム層２９に添加するフィラーの平均粒径を変化させ、そのときの定着強度とオフセットレベルを比較した（表４）。フッ素樹脂層に含まれるフィラーの平均粒径は１μｍで一定とした。定着強度とオフセットの定義についてはフッ素樹脂に含まれるフィラー平均粒径の影響の項で述べたので、今回は述べない。比較例１４〜比較例１８の定着装置は、ソリッドシリコーンゴム層２９に含まれるフィラーの平均粒径が本実施例２の定着装置１００のそれと異なる点を除いて、本実施例２の定着装置１００と同じ構成としてある。
【０１４３】
実施例２としては、ソリッドシリコーンゴム層２９に添加するフィラーの平均粒径を３０μｍとした。このときの定着温度は１７０℃であり、オフセットは発生しなかった。
【０１４４】
次に、比較例１４として、ソリッドシリコーンゴム層２９に添加するフィラーの平均粒径を８０μｍとした。このときの定着温度は１６０℃であった。ヒーター温度は２３０℃まで下がり、実用の温度範囲に充分入るものであった。しかし、１６０℃ではオフセットが発生した。フッ素樹脂層３０に含まれるフィラーのサイズは小さく、フッ素樹脂層３０自体の表面性は悪くない条件であるはずだが、ソリッドシリコーンゴム層２９の表面性が悪く、その影響により、定着ローラ２の表面性が損なわれてしまった。温度を上げてゆくとオフセットが改善されたが、オフセットが発生しなくなる温度は１８５℃であり、ヒーター温度が２６０℃を超えてしまった。
【０１４５】
次に、比較例１５として、ソリッドシリコーンゴム層２９に添加するフィラーの平均粒径を６０μｍとした。このときの定着温度は１６５℃であった。ヒーター温度は２３５℃で、低い温度に保つことができた。しかし、１６５℃ではオフセットが発生した。フィラーサイズが大きいことでソリッドシリコーンゴム層２９の表面性が悪くなり、フッ素樹脂層３０の表面もその影響を受けてしまった。温度を上げてゆくとオフセットが改善された。オフセットが発生しなくなる温度は１８０℃であり、実用にはもう少し低い定着ローラ２６表面温度が望ましい。
【０１４６】
次に、比較例１６として、ソリッドシリコーンゴム層２９に添加するフィラーの平均粒径を１０μｍとした。このときの定着温度は１７５℃であった。ヒーター温度は２４５℃で、実用できる温度範囲内に含まれている。１７５℃ではオフセットも発生しなかった。オフセットが発生する温度は１５０℃であり、マージンも充分にある。ソリッドシリコーンゴム層２９に添加するフィラーサイズが小さくなったために、定着温度は上がったものの、表面の荒れが抑えられ、オフセットレベルが大幅に改善された。
【０１４７】
次に、比較例１７として、ソリッドシリコーンゴム層２９に添加するフィラーの平均粒径を１μｍとした。このときの定着温度は１８５℃であった。ヒーター温度は２６０℃で、高い温度となった。１８５℃ではオフセットは発生しなかった。ソリッドシリコーンゴム層２９及びフッ素樹脂層３０に含まれるフィラー平均粒径が小さいため、オフセットには有利になったが、定着温度が上がってしまい、実用の温度範囲を越えてしまった。
【０１４８】
次に比較例１８として、ソリッドシリコーンゴム層２９に添加するフィラーの平均粒径を０．５μｍとした。このときの定着温度は１９０℃となり、ヒータ温度は２７０℃を越えた。オフセットは発生しなかったが、現在用いているサーモスイッチの作動温度を越えてしまい、実用することのできない温度となった。
【０１４９】
以上の結果を表２にまとめる。
【０１５０】
【表４】
2008268469.tif 000006
【０１５１】
ソリッドシリコーンゴム層２９に含まれるフィラーの平均粒径は１〜１００μｍ、好ましくは１０〜６０μｍの範囲が望ましい。すなわち、ソリッドシリコーンゴム層２９に含まれるフィラーの平均粒径は上限がオフセットで決定され、本実施例２のように３１１ｍｍ／ｓｅｃという記録材搬送速度、８０μｍという厚みでは６０μｍ以下であることが必要となる。下限は熱伝導性によって決定され、１０μｍ以上が実用範囲の温度で定着させることができるフィラーサイズである。
【０１５２】
本実施例２のように、フッ素樹脂チューブ４５を形成し、そのフッ素樹脂チューブ４５を後から弾性ローラ４４に被せるという形成方法でも、実施例１とほぼ同様の傾向を観察することができた。
【０１５３】
《実施例２における考察》
以上、実施例２で述べたことをまとめると、フッ素樹脂層３０に含まれるフィラー平均粒径は０．１μｍ〜５μｍ程度が、定着温度、オフセットの観点から望ましい。ソリッドシリコーンゴム層２９に含まれるフィラーのサイズは、同様の理由により、１０μｍ〜６０μｍ程度が適当である。
【０１５４】
フィラーサイズの関係で言えば、ソリッドシリコーンゴム層２９に使用するフィラーのサイズよりも、フッ素樹脂層３０に用いるフィラーサイズは小さい。さらには、フッ素樹脂層３０に用いるフィラーサイズはトナーのサイズよりも小さい。
【０１５５】
実施例１と同様に、ソリッドシリコーンゴム層２９に大きなフィラーで熱パスを多数作り、熱の輸送速度を高めることが、定着効率に大きく寄与する。また、フッ素樹脂層３０においては、表面性とのバランスをとるため、小さなフィラーを添加する必要がある。
【０１５６】
上記のフィラーの平均粒径は、その含まれる層の厚みにも影響を受けるため、必ずしも上記の値から外れても良いが、多くのＬＢＰにおいて、離型層であるフッ素樹脂層３０の厚みは１０〜３０μｍ程度の厚みを有することから、本実施例１で検討してきた、０．１μｍ〜５μｍという値は大きくは外れない。
【０１５７】
また、フッ素樹脂チューブ４５を形成し、そのフッ素樹脂チューブ４５を後から弾性ローラ４４に被せるという形成方法においても定着ローラ２６を形成できることがわかった。
【０１５８】
以上、型内に静電塗装する形成方法や、チューブ４５を弾性ローラ４４に後被せする方法などで、実施例１、２のような定着ローラ１，２６を形成できる。そして、ソリッドシリコーンゴム層４,２９のような蓄熱層には大きなフィラーを使用し、熱効率を高め、離型層であるフッ素樹脂層５，３０には表面性と熱伝導率のバランスをとるために小さなフィラーを添加することで、高速にも対応できる表面加熱方式の定着装置１００を形成することが可能となるのである。
【図面の簡単な説明】
【０１５９】
【図１】実施例１に係る定着装置の一例の横断側面模型図
【図２】実施例１に係る定着装置の縦断側面模型図
【図３】実施例１に係る定着装置を記録材導入側から見た外観図
【図４】蓄熱層にフィラーを添加したときの概略図
【図５】離型層にフィラーを添加したときの概略図
【図６】実施例１に係る定着ローラの製造方法の一例の説明図
【図７】ヒーターの構成模型図、及びヒーターの温調制御系の説明図
【図８】画像形成装置の一例の構成模型図
【図９】実施例２に係る定着装置の一例の横断側面模型図
【図１０】実施例２に係る定着ローラの製造方法の一例の説明図
【図１１】従来の定着ローラの横断側面模型図
【符号の説明】
【０１６０】
１，２６：定着ローラ、３：低熱伝導性弾性層、４：高熱伝導性弾性層、５：離型層、６：加圧ローラ、１０：未定着トナー画像、１１：記録材、１２：外部加熱手段、２３：ニップ部、２４：加熱ニップ部
【図４】
2008268469.tif 000007
【図７】
2008268469.tif 000008
【図９】
2008268469.tif 000009
【図１】
2008268469.tif 000010
【図２】
2008268469.tif 000011
【図３】
2008268469.tif 000012
【図５】
2008268469.tif 000013
【図６】
2008268469.tif 000014
【図８】
2008268469.tif 000015
【図１０】
2008268469.tif 000016
【図１１】
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