(57)【要約】【課題】本発明の課題は、加熱ロールの熱を奪いにくゝ、複写機やプリンター等のウォームアップ時間を短縮出来る熱容量の小さい定着用加圧ロールを提供することにある。【解決手段】芯金２と、該芯金２の外周に形成されている非発泡ゴム弾性体層３とからなる定着用加圧ロール１であって、該非発泡ゴム弾性体層３には中空微小体５が混合されており、室温において該加圧ロール１表面に表面温度１５０〜２１０℃の加熱ロール１１を１０〜３０ kgfの加圧条件で圧接し、９０〜２１０mm／sec の周速で回転させた場合、該加熱ロール１１の表面の温度上昇率δ（℃／sec ）が１３〜１５℃／sec になるように設定され、かくして熱応答性の早い加圧ロール１を提供する。【選択図】      図２
2005091735.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯金と、該芯金の外周に形成されている非発泡ゴム弾性体層とからなる定着用加圧ロールであって、該非発泡ゴム弾性体層には中空微小体が混合されており、室温において該加圧ロール表面に表面温度１５０〜２１０℃の加熱ロールを１０〜３０ kgfの加圧条件で圧接し、９０〜２１０mm／sec の周速で回転させた場合、該加熱ロールの表面の温度上昇率δ（℃／sec ）が１３〜１５℃／sec になるように設定されていることを特徴とする定着用加圧ロール
【請求項２】
上記中空微小体はガラスバルーンであり、該ガラスバルーンの比重は０．２〜０．５ｇ／cm3 、粒径は０．０１〜０．１mmであり、該ガラスバルーンは非発泡ゴム弾性体層に５〜３５質量％添加されている請求項１に記載の定着用加圧ロール
【請求項３】
上記加熱ロールの表面の温度上昇率δと、上記非発泡ゴム弾性体層の熱伝導率λ（×１０-3cal ／cm・sec ・℃）との関係が
４．２≦δ・λ≦６．７５
である請求項１または２に記載の定着用加圧ロール
【請求項４】
上記非発泡ゴム弾性体層の熱伝導率λ（×１０-3cal ／cm・sec ・℃）と、該弾性体層の比重Ｃ（ｇ／cm3 ）との関係が、
０．１４≦λ・Ｃ≦０．４５
である請求項１〜３に記載の定着用加圧ロール
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真装置、プリンタ、ファクシミリ等において、基材上にトナーを定着させるために用いられる定着用加圧ロールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
〔発明の背景〕
例えば電子写真装置にあっては、基材上の未定着トナーを溶融圧着し、該基材上にトナーを定着させるために定着用加圧ロールが使用される。
上記定着用加圧ロールは、芯金と、該芯金の外周に形成されている弾性層とからなり、発熱源を内蔵した加熱ロールを圧接することによって、定着温度である１５０〜１９０℃程度に加熱される。
従来は弾性層として発泡ゴムが使用されている。該発泡ゴムは低硬度で弾性に富み、かつ熱容量が小さいので、加熱ロールの熱を奪いにくゝ、複写機やプリンターのウォームアップ時間を短縮出来ると云う利点を有する。
しかし発泡ゴムに均一な発泡構造を与えることは困難であり、発泡構造が不均一であれば、弾性層の熱膨張率が部分的にばらつき、定着用加圧ロールが加熱ロールによって加熱された場合、ロール径に部分的なばらつきが生ずることにより紙送り不良を招き、基材上のトナーに対する圧着力も部分的にばらつくことになる。
【０００３】
〔従来の技術〕
そこで弾性層として発泡ゴムに代えて非発泡ゴム弾性層にガラスバルーン等の低密度・低比熱フィラーを混合したものが提供されている（例えば特許文献１参照）。このような弾性層は低密度・低比熱フィラーを均一に分散させれば、発泡ゴムの場合のような熱膨張率の部分的なばらつきは回避される。
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−１７５１０４号公報（〔発明の実施の形態〕）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非発泡ゴム弾性層にガラスバルーンを分散せしめた場合でも、ガラスバルーンの分散状況等によって、所定の熱応答性が得られないと云う問題点がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するための手段として、芯金(2) と、該芯金(2) の外周に形成されている非発泡ゴム弾性体層(3) とからなる定着用加圧ロール(1) であって、該非発泡ゴム弾性体層(3) には中空微小体(5) が混合されており、室温において該加圧ロール(1) 表面に表面温度１５０〜２１０℃の加熱ロール(11)を１０〜３０ kgfの加圧条件で圧接し、９０〜２１０mm／sec の周速で回転させた場合、該加熱ロール(11)の表面の温度上昇率δ（℃／sec ）が１３〜１５℃／sec になるように設定されている定着用加圧ロール(1) を提供するものである。
【０００７】
上記中空微小体(5) はガラスバルーンであり、該ガラスバルーンの比重は０．２〜０．５ｇ／cm3 、粒径は０．０１〜０．１mmであり、該ガラスバルーンは非発泡ゴム弾性体層に５〜３５質量％添加されていることが望ましく、また上記加熱ロール(11)の表面の温度上昇率δと、上記非発泡ゴム弾性体層(3) の熱伝導率λ（×１０-3cal ／cm・sec ・℃）との関係が
４．２≦δ・λ≦６．７５
であり、更に上記非発泡ゴム弾性体層(3) の熱伝導率λ（×１０-3cal ／cm・sec ・℃）と、該弾性体層(3) の比重Ｃ（ｇ／cm3 ）との関係が、
０．１４≦λ・Ｃ≦０．４５
であることが望ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明による加圧ロールを用いることにより、対向する加熱ロールは適度な温度上昇率δ（℃／sec ）を示し、電子写真装置やプリンタ等のウォームアップ時間の短縮化が可能となり、本発明の加圧ロールを使用すれば、トナーの定着が確実に行われる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１には定着用加圧ロール(1) の一実施例が示される。該加圧ロール(1) は芯金(2) と、該芯金(2) の外周に形成されている非発泡ゴム弾性体層(3) 、該非発泡ゴム弾性体層(3) の外周面に被覆形成されている離型層(4) とからなる。
【００１０】
該芯金(2) は円筒状のステンレススチール、表面にニッケルメッキを施した鉄、アルミニウム等の金属からなり、非発泡ゴム弾性体層(3) は芯金(2) の外周に接着剤を介して接着されている。
【００１１】
非発泡ゴム弾性体層(3) としては、主としてシリコンゴムが使用されるが、その他ウレタンゴム、フッ素ゴム、スチレン−ブタジエンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、クロロプレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、イソプレンゴム、アクリルゴム等の合成ゴムや天然ゴムが使用されても良い。
【００１２】
上記非発泡ゴム弾性体層(3) には中空微小体(5) が分散されているが、該中空微小体(5) としては例えばガラスバルーン、シラスバルーン、パーライト、フライアッシュ、カーボンバルーン、樹脂バルーン、アルミナバブルのような金属バルーン等が使用される。該中空微小体(5) として望ましいのは比重０．２〜０．５ｇ／cm3 、粒径１０〜１００μｍ、好ましくは２０〜８０μｍ、更に好ましくは３０〜６０μｍのガラスバルーンである。更に該ガラスバルーンは粒径がなるべく均一なものが望ましく、９５％粒度分布の巾は３０μｍ以下、好ましくは２０μｍ以下、更に好ましくは１０μｍ以下であることが望ましい。該ガラスバルーンに使用されるガラスとしては、シリカガラス、ソーダ石灰ケイ酸ガラス、鉛ガラス、ホウケイ酸ガラス、アルミノケイ酸ガラス等が例示される。望ましいガラスとしては、ホウケイ酸ガラスやアルミノケイ酸ガラスがある。これらの中空微小体(5) の表面は、シランカップリング剤等で表面処理されていてもよい。
【００１３】
上記非発泡ゴム弾性体層(3) には中空微小体(5) を分散せしめることによって弾性層の比重が小さくなり、したがって熱容量も小さくなって加熱ロール(11)の熱を奪いにくゝなり、複写機やプリンター等のウォームアップ時間が短くなる。
上記中空微小体(5) はガラスバルーンの場合、通常上記非発泡ゴム弾性体層(3) に５〜３５質量％添加される。
【００１４】
上記非発泡ゴム弾性体層(3) の外周面には、所望なれば離型層(4) が被覆形成されるが、該離型層(4) としては、例えばフッ素樹脂が使用される。該離型層(4) には例えばカーボン粉末、金属粉末等の導電性材料粉末、第４級アンモニュウム塩等のイオン伝導性物質等を添加することによって導電性にすることが望ましい。この場合該離型層(4) の表面電気抵抗は１×１０6〜３×１０6Ω・cmとすることが望ましい。表面電気抵抗をこの範囲にすることによって、ロールの熱伝導率が向上し、かつロール表面への過度のトナーの付着が阻止される。
【００１５】
上記加圧ロール(1) において、芯金(2) の外径寸法は通常１５〜２５mm、弾性体層(3) の厚みは通常４〜８mm、加圧ロール(1) の外径寸法は通常２５〜３５mmに設定される。
【００１６】
上記加圧ロール(1) は定着装置においては、図２に示すように加熱ロール(11)と圧接せしめられる。該加熱ロール(11)は芯金(12)と、該芯金(12)の外周面に被覆形成せしめられる離型層(13)とからなり、該芯金(12)内にはハロゲンランプ(14)等の加熱手段が内蔵されている。該加熱ロール(11)の外径寸法は通常２０〜４０mmとされている。
【００１７】
通常加熱ロール(11)は表面温度１５０〜２１０℃となるように加熱され、また圧接圧は１０〜３０ kgf、ロール(1,11)の回転速度は周速で９０〜２１０mm／sec に設定されている。
【００１８】
このような範囲の条件設定においては加圧ロール(1) の熱容量が小さいため、加熱ロール(11)の熱を奪いにくゝなり、該加熱ロール(11)の表面の温度上昇率δ（℃／sec ）を１３〜１５℃／sec になるように設定して、複写機やプリンター等のウォームアップ時間を短縮することが出来る。温度上昇率δをこのような範囲にするには、温度上昇率δと該非発泡ゴム弾性体層(3) の熱伝導率λ（×１０-3cal ／cm・sec ・℃）との関係が
４．２≦δ・λ≦６．７５
になるようにする。
更に該非発泡ゴム弾性体層(3) の熱伝導率λ（×１０-3cal ／cm・sec ・℃）と、該弾性層の比重Ｃ（ｇ／cm3 ）との関係は、
０．１４≦λ・Ｃ≦０．４５
とし、これから加熱ロール(11)の表面の温度上昇率δが１３〜１５℃／sec になるような該非発泡ゴム弾性体層(3) の望ましい比重Ｃが求められ、該比重Ｃにもとづいて中空微小体(5) の混合量が決定される。
以下に本発明を更に具体的に説明するための実施例を示す。
【実施例】
【００１９】
加圧ロール(1) の寸法は下記の通りである。
芯金(2) 外径寸法            １３mm
弾性体層の厚み                ６mm
ロール外径寸法              ２５mm
弾性体層(3) としては、非発泡シリコンゴムに粒径０．０１〜０．０２mmのホウケイ酸ガラスバルーンを所定量分散させたものを使用し、弾性体層(3) の外周面には離型層(4) としてカーボン粉末を混合したフッ素樹脂層を厚み０．０３mmで形成した。かくして加圧ロール(1) の表面の電気抵抗は１×１０-6Ω・cmであった。
【００２０】
上記加圧ロール(1) に圧接される加熱ロール(11)の外径寸法２５．２２８mmであり、圧接圧力を２０ kgfに設定し、内蔵するハロゲンランプ(14)によって該加熱ロール(11)の表面温度を１９０℃に加熱した。
上記加熱ロール(11)による加圧ロール(1) の表面の加熱状態を測定した。その結果を表１に示す。なおロール周速は１５０mm／sec に設定した。
【００２１】
【表１】
2005091735.tif 000003
【００２２】
表１によれば本発明の加圧ロールを使用した場合の対向する加熱ロールの温度上昇率１３〜１５℃／sec の範囲にあり、かつウォームアップ時間も１０．５秒以下と短くなり、試料Ｎｏ．５の従来のシリコンゴム発泡体と同等の加熱特性を示す。一方ガラスバルーン無添加の試料Ｎｏ．１は、加熱特性に劣り、ウォームアップ時間が長くなる。
なおウォームアップ時間ｔと、加圧ロール(1) の非発泡ゴム弾性体層(3) の熱伝導率λ（×１０-3cal ／cm・sec ・℃）との関係は
３．１５≦δ・λ≦４．９５
であることが望ましい。
【００２３】
〔比較例〕
実施例においてガラスバルーンを３９質量％以上を添加すると、ロールとして成形することが出来なかった。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
図１および図２は本発明の一実施例を示すものである。
【図１】加圧ロールの側断面図
【図２】定着装置の説明側断面図
【符号の説明】
【００２５】
1     （定着用）加圧ロール
2     芯金
3     非発泡ゴム弾性体層
4     離型層
5     中空微小体
11    加熱ロール
12    芯金
13    離型層
14    加熱手段（ハロゲンランプ）
【図１】
2005091735.tif 000004
【図２】
2005091735.tif 000005