(57)【要約】【課題】弾性層の厚さ方向の熱伝導率を向上させ、定着装置の起動時間の短縮が可能な定着用ローラ、かかる定着用ローラの製造方法、かかる定着用ローラを備えた定着装置および画像形成装置を提供すること。【解決手段】定着ローラ（本発明の定着用ローラ）２１は、ローラ本体２１０と、該ローラ本体２１０の外周側に設けられた弾性層２１４とを有し、弾性層２１４は、その厚さ方向に配向した繊維状炭素系物質２１２と、該繊維状炭素系物質２１２を固定する弾性材料２１３とを含んでなる。弾性材料２１３は、シリコーンゴムを主成分とするものが好ましい。【選択図】図６
2007101736.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラ本体と、該ローラ本体の外周側に設けられた弾性層とを有する定着用ローラであって、
前記弾性層は、その厚さ方向に配向した繊維状炭素系物質と、該繊維状炭素系物質を固定する弾性材料とを含んでなることを特徴とする定着用ローラ。
【請求項２】
前記弾性材料は、シリコーンゴムを主成分とするものである請求項１に記載の定着用ローラ。
【請求項３】
前記弾性層中の前記繊維状炭素系物質の含有率は、２０〜５０％である請求項１または２に記載の定着用ローラ。
【請求項４】
前記繊維状炭素系物質は、その軸方向における熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上である請求項１ないし３のいずれかに記載の定着用ローラ。
【請求項５】
前記繊維状炭素系物質は、その引っ張り弾性率が２００ＧＰａ以下である請求項１ないし４のいずれかに記載の定着用ローラ。
【請求項６】
前記繊維状炭素系物質は、炭素繊維を主成分とするものである請求項５に記載の定着用ローラ。
【請求項７】
前記弾性層は、その平均厚さが前記炭素繊維の最大長さの１．１〜２倍である請求項１ないし６のいずれかに記載の定着用ローラ。
【請求項８】
前記弾性層は、その硬度がアスカーＣで２０度以下である請求項１ないし７のいずれかに記載の定着用ローラ。
【請求項９】
ローラ本体の外周面側に、前記ローラ本体の半径方向に配向するように、繊維状炭素系物質を配設する第１の工程と、
少なくとも該繊維状炭素系物質同士の間に、弾性材料またはその前駆体を含む液状充填物を充填する第２の工程と、
該液状充填物を硬化させ、前記繊維状炭素系物質と前記弾性材料とを含む弾性層を得る第３の工程とを有することを特徴とする定着用ローラの製造方法。
【請求項１０】
前記第１の工程に先立って、前記ローラ本体の外表面側に接着剤層を形成する工程を有する請求項９に記載の定着用ローラの製造方法。
【請求項１１】
前記第１の工程において、前記繊維状炭素系物質を載置した載置台と、前記ローラ本体との間に電圧を印加することにより、前記繊維状炭素系物質を前記ローラ本体の外表面に対してほぼ垂直となるように配置する請求項９または１０に記載の定着用ローラの製造方法。
【請求項１２】
前記載置台と前記ローラ本体との間の電界強度は、５×１０３〜５×１０６Ｖ／ｍである請求項１１に記載の定着用ローラの製造方法。
【請求項１３】
定着ローラと、該定着ローラに圧接される加圧ローラとを備え、前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に、未定着像を担持した記録媒体を通過させることにより、該記録媒体に前記未定着像を定着させる定着装置であって、
前記定着ローラと前記加圧ローラのうちの少なくとも一方を、請求項１ないし８のいずれかに記載の定着用ローラで構成したことを特徴とする定着装置。
【請求項１４】
請求項１３に記載の定着装置を備える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、定着用ローラ、定着用ローラの製造方法、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】
プリンタ、コピー、ファクシミリ等のような画像形成装置には、トナーにより形成されたトナー像を未定着状態で担持する記録材（記録媒体）を加熱および加圧することにより、前記トナー像を記録用紙に定着させる定着装置が備えられているものがある。
このような定着装置としては、例えば、いずれもハロゲンヒータ（加熱手段）を内蔵した定着ローラと加圧ローラとの間に、トナー像が転写された記録材を通過させて、２つのローラによる加熱および加圧により、トナー像を記録材に定着させるものが用いられている（例えば、特許文献１（図１）参照）。
【０００３】
ここで、特許文献１に記載の定着装置に用いられる定着用ローラ（定着ローラおよび加圧ローラ）は、芯金（ローラ本体）の外周面に、１層または２層以上の弾性層が形成されて構成されている。このため、ヒータは、芯金を介して弾性層を加熱し、定着用ローラ全体を加熱することになる。
なお、弾性層の中には、シリコーンゴムで構成される層が含まれているが、シリコーンゴムは熱伝導率が低い（０．２〜０．５Ｗ／ｍ・ｋ）ため、ヒータによる加熱開始後、定着用ローラ全体を暖めるのに時間を要するという問題がある。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−３２８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、弾性層の厚さ方向の熱伝導率を向上させ、定着装置の起動時間の短縮が可能な定着用ローラ、かかる定着用ローラの製造方法、かかる定着用ローラを備えた定着装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の定着用ローラは、ローラ本体と、該ローラ本体の外周側に設けられた弾性層とを有する定着用ローラであって、
前記弾性層は、その厚さ方向に配向した繊維状炭素系物質と、該繊維状炭素系物質を固定する弾性材料とを含んでなることを特徴とする。
これにより、弾性層の厚さ方向の熱伝導率を向上させ、定着装置の起動時間の短縮が可能となる。
【０００７】
本発明の定着用ローラでは、前記弾性材料は、シリコーンゴムを主成分とするものであることが好ましい。
シリコーンゴムは、特に耐熱性に優れるとともに、弾力性（可撓性）に優れる材料であることから好ましい。また、ＬＩＭ成形を用いて、弾性層を形成するのが容易であることからも好ましい。
【０００８】
本発明の定着用ローラでは、前記弾性層中の前記繊維状炭素系物質の含有率は、２０〜５０％であることが好ましい。
これにより、弾性層の硬度が必要以上に高くなるのを防止しつつ、弾性層に高い熱伝導性を付与することができる。また、ローラ本体の外表面に温度ムラが生じるのを確実に防止することができる。
【０００９】
本発明の定着用ローラでは、前記繊維状炭素系物質は、その軸方向における熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上であることが好ましい。
このように熱伝導率の高い繊維状炭素系物質を用いることにより、弾性層の熱伝導率がより向上し、結果として、定着ローラ全体をより迅速かつ確実に暖めることが可能となる。
【００１０】
本発明の定着用ローラでは、前記繊維状炭素系物質は、その引っ張り弾性率が２００ＧＰａ以下であることが好ましい。
このように引っ張り弾性率が低い繊維状炭素系物質は、柔軟性が高いことを示し、弾性層に比較的多くの量を混合した場合でも、弾性層の硬度が高くなるのを確実に防止することができる。
【００１１】
本発明の定着用ローラでは、前記繊維状炭素系物質は、炭素繊維を主成分とするものであることが好ましい。
炭素繊維は、繊維同士の絡まり合いが比較的生じ難いため、繊維状炭素系物質をローラ本体の外表面に配設する際に、静電植毛を用いる場合には、この操作（作業）をより確実に行うことができることから好ましい。また、炭素繊維（特に、ピッチ系炭素繊維）は、高い熱伝導性を有するとともに、熱伝導に関して等方性が高い。このため、ヒータからの熱をより確実かつ無駄なく定着ローラの外周面に伝えることができる。
【００１２】
本発明の定着用ローラでは、前記弾性層は、その平均厚さが前記炭素繊維の最大長さの１．１〜２倍であることが好ましい。
これにより、弾性層から炭素繊維が不本意に突出することを好適に防止することができる。また、弾性層の外表面側において炭素繊維の存在しない部分が増加して、弾性層の熱伝導率が低下するのを好適に防止することもできる。
【００１３】
本発明の定着用ローラでは、前記弾性層は、その硬度がアスカーＣで２０度以下であることが好ましい。
かかる弾性層は、十分な柔軟性を有するものとなるため、定着装置においてニップ部の面積を十分に確保することができる。これにより、未定着像の記録媒体への定着不良をより確実に防止することができる。
【００１４】
本発明の定着用ローラの製造方法は、ローラ本体の外周面側に、前記ローラ本体の半径方向に配向するように、繊維状炭素系物質を配設する第１の工程と、
少なくとも該繊維状炭素系物質同士の間に、弾性材料またはその前駆体を含む液状充填物を充填する第２の工程と、
該液状充填物を硬化させ、前記繊維状炭素系物質と前記弾性材料とを含む弾性層を得る第３の工程とを有することを特徴とする。
これにより、弾性層の厚さ方向の熱伝導率を向上させ、定着装置の起動時間の短縮が可能な定着用ローラが得られる。
【００１５】
本発明の定着用ローラの製造方法では、前記第１の工程に先立って、前記ローラ本体の外表面側に接着剤層を形成する工程を有することが好ましい。
これにより、繊維状炭素系物質をローラ本体に対して確実に固定することができる。
本発明の定着用ローラの製造方法では、前記第１の工程において、前記繊維状炭素系物質を載置した載置台と、前記ローラ本体との間に電圧を印加することにより、前記繊維状炭素系物質を前記ローラ本体の外表面に対してほぼ垂直となるように配置することが好ましい。
このような方法（いわゆる、静電植毛）によれば、繊維状炭素系物質の配向方向を揃えるのが容易である。
【００１６】
本発明の定着用ローラの製造方法では、前記載置台と前記ローラ本体との間の電界強度は、５×１０３〜５×１０６Ｖ／ｍであることが好ましい。
これにより、繊維状炭素系物質の配向方向の制御を確実に行いつつ、静電植毛を効率的に行うことができる。
本発明の定着装置は、定着ローラと、該定着ローラに圧接される加圧ローラとを備え、前記定着ローラと前記加圧ローラとの間に、未定着像を担持した記録媒体を通過させることにより、該記録媒体に前記未定着像を定着させる定着装置であって、
前記定着ローラと前記加圧ローラのうちの少なくとも一方を、本発明の定着用ローラで構成したことを特徴とする。
これにより、起動に要する時間が短く、かつ信頼性の高い定着装置を提供することができる。
本発明の画像形成装置は、本発明の定着装置を備えることを特徴とする。
これにより、起動に要する時間が短く、かつ信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の定着用ローラ、定着用ローラの製造方法、定着装置および画像形成装置の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
［画像形成装置］
まず、本発明の画像形成装置の構成について説明する。
図１は、本発明の定着装置を備えた本発明の画像形成装置の全体構成図である。
【００１８】
画像形成装置１の装置本体２内には、感光体ドラムで構成される像担持体３が配設されている。この像担持体３は、図示しない駆動手段によって図示矢印方向に回転駆動される。
像担持体３の周囲には、その回転方向に沿って、像担持体３を一様に帯電するための帯電装置４と、像担持体３上に静電潜像を形成するための露光装置５と、静電潜像を現像するためのロータリー現像装置６と、像担持体３上に形成された単色のトナー像を一次転写するための中間転写装置７とが配設されている。
【００１９】
ロータリー現像装置６は、イエロー用現像装置６Ｙ、マゼンタ用現像装置６Ｍ、シアン用現像装置６Ｃおよびブラック用現像装置６Ｋが支持フレーム８に装着され、支持フレーム８は図示しない駆動モータにより回転駆動される構成になっている。
これらの複数の現像装置６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋは、像担持体３の１回転毎に選択的に１つの現像装置の現像ローラ６ａが像担持体３に対向するように回転移動するようにされている。
【００２０】
なお、各現像装置６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋには各色のトナーが収納されたトナー収納部が形成されている。
中間転写装置７は、駆動ローラ９および従動ローラ１０と、両ローラにより図示矢印方向に駆動される中間転写ベルト１１と、中間転写ベルト１１の裏面で像担持体３に対向して配設された一次転写ローラ１２と、中間転写ベルト１１上の残留トナーを除去する転写ベルトクリーナ１３と、駆動ローラ９に対向して配設され、中間転写ベルト１１に形成された４色フルカラー像を記録媒体（紙等）上に転写するための二次転写ローラ１４とを有している。
装置本体２の底部には、給紙カセット１５が配設され、給紙カセット１５内の記録媒体は、ピックアップローラ１６、記録媒体搬送路１７、二次転写ローラ１４、定着装置１９を経て排紙トレイ２０に搬送されるように構成されている。
【００２１】
次に、上記のような構成の画像形成装置の作用について説明する。
図示しないコンピュータからの画像形成信号が入力されると、像担持体３、現像装置６の現像ローラ６ａおよび中間転写ベルト１１が回転駆動し、先ず、像担持体３の外周面が帯電装置４によって一様に帯電され、一様に帯電された像担持体３の外周面に、露光装置５によって第１色目（例えばイエロー）の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、イエローの静電潜像が形成される。
【００２２】
像担持体３上に形成された潜像位置には、イエロー用現像装置６Ｙが回動してその現像ローラ６ａが当接し、これによってイエローの静電潜像のトナー像が像担持体３上に形成され、次に、像担持体３上に形成されたトナー像は一次転写ローラ１２により中間転写ベルト１１上に転写される。このとき、二次転写ローラ１４は中間転写ベルト１１から離間されている。
【００２３】
上記の処理が画像形成信号の第２色目、第３色目、第４色目に対応して、像担持体３と中間転写ベルト１１の１回転による潜像形成、現像、転写が繰り返され、画像形成信号の内容に応じた４色のトナー像が中間転写ベルト１１上において重ねられて転写される。
そして、このフルカラー画像が二次転写ローラ１４に達するタイミングで、記録媒体が搬送路１７から二次転写ローラ１４に供給され、このとき、二次転写ローラ１４が中間転写ベルト１１に押圧されるとともに二次転写電圧が印加され、中間転写ベルト１１上のフルカラートナー像（未定着像）が記録媒体上に転写される。
【００２４】
そして、当該トナー像を担持した記録媒体を、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間、すなわち、定着装置１９を通過させることにより、トナー像が加熱加圧され記録媒体に定着される。中間転写ベルト１１上に残留しているトナーは転写ベルトクリーナ１３によって除去される。
なお、両面印刷の場合には、定着装置１９を出た記録媒体は、その後端が先端となるようにスイッチバックされ、両面印刷用搬送路２３を経て、二次転写ローラ１４に供給され、中間転写ベルト１１上のフルカラートナー像が記録媒体上に転写され、再び定着装置１９により加熱加圧され定着される。
定着装置１９は、熱源を備える定着ローラ（本発明の定着用ローラ）２１とこれに圧接される加圧ローラ２２とを有し、定着ローラ２１の軸と加圧ローラ２２の軸とを結ぶ線は水平線からθの角度を有するように配置されている。なお、０°≦θ≦３０°である。
【００２５】
［定着装置］
以下、本発明の定着装置について、詳細に説明する。
図２〜図６は、図１に示す定着装置の詳細を示し、図２は、本発明の定着装置の一部破断面を示す斜視図であり、図３は、図２に示す定着装置の平面図であり、図４は、図２に示す加圧ローラおよび定着ローラの取付状態を示す側面図であり、図５は、図２に示す加圧ローラの断面図であり、図６は、図２に示す定着ローラの断面図である。
【００２６】
図２および図３に示すように、定着装置１９のハウジング２４内には、定着ローラ２１が回動自在に装着され、定着ローラ２１の一端には駆動ギヤ２８が連結されている。
そして、定着ローラ２１に対向して加圧ローラ２２が回動自在に装着されている。加圧ローラ２２の軸方向長さは定着ローラ２１のそれよりも短く、その空いたスペースに軸受２５が設けられ、加圧ローラ２２の両端は軸受２５により支持されている。
【００２７】
軸受２５には加圧レバー２６が回動可能に設けられ、加圧レバー２６の一端とハウジング２４間には加圧スプリング２７が配設され、これにより加圧ローラ２２と定着ローラ２１とが加圧（圧接）されるように構成されている。
ハウジング２４の両側面には、支持軸２９、３０が設けられており、この支持軸２９、３０にそれぞれ、定着ローラ２１側の剥離部材３１と、加圧ローラ２２側の剥離部材３２とが回動自在に装着されている。これにより、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との軸方向でニップ部Ｎ（図４参照）の記録媒体搬送方向下流側に剥離部材３１、３２が配設されることになる。
【００２８】
図５に示すように、加圧ローラ２２は、金属製の筒体２２１と、筒体２２１に固定された回転軸２２２と、回転軸２２２を軸支持する軸受２５と、筒体２２１の外周に設けられたシリコーンゴム等で構成された弾性層２２３と、弾性層２２３の表面に被覆された表層２２４とを有している。
表層２２４は、例えば、フッ素ゴム、フッ素樹脂（例えばパーテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＰＦＡ））等から構成される。このよう材料で構成された表層２２４を設けることにより、トナーが加圧ローラ２２（表層２２４）に付着するのを防止することができる。
なお、回転軸２２２は、図示のように、中空体で構成されているのに限定されず、中実体で構成されていてもよい。
【００２９】
図６に示すように、定着ローラ２１は、ローラ本体２１０と、ローラ本体２１０の外周面（表面）に設けられた弾性層２１４と、さらに弾性層２１４の外周面に設けられた表層２１５とを有している。
また、ローラ本体２１０は、筒体２１０ａと、筒体２１０ａ内に固定された円筒状の回転軸２１０ｂとを備えている。
【００３０】
そして、ローラ本体２１０（回転軸２１０ｂ）内には、ハロゲンランプ等のヒータ（熱源）２１１が設置されている。
このような構成により、回転軸２１０ｂを中心（軸）として、筒体２１０ａ、弾性層２１４および表層２１５が一体で回転するとともに、ヒータ２１１により定着ローラ２１全体が暖められるようになっている。
【００３１】
ローラ本体２１０（筒体２１０ａおよび回転軸２１０ｂ）は、熱伝導率が良好な材料、例えば、金属材料等で構成されている。
弾性層２１４は、その厚さ方向に配向した繊維状炭素系物質２１２と、この繊維状炭素系物質２１２を固定する弾性材料２１３とを含んでなるものである。
これにより、ヒータ２１１からの熱を繊維状炭素系物質２１２を介して、定着ローラ２１の外表面に伝えることができるようなる。このため、熱伝導率が比較的低い弾性材料２１３を用いた場合でも、弾性層２１４全体の厚さ方向における熱伝導率を高めることができる。これにより、定着ローラ２１全体を迅速かつ確実に暖めること（クイックヒート）が可能となり、定着装置１９（画像形成装置１）の起動時間の短縮を図ることができる。
【００３２】
例えば、繊維状炭素系物質を含まない弾性層を有する定着ローラを用いた場合に対して、約６割程度の時間で、画像形成装置１の起動が可能となる。
また、繊維状炭素系物質２１２は、比較的柔軟な（可撓性の高い）物質であるため、弾性層２１４の硬度が高くなるのを防止することができる。このため、加圧ローラ２２を圧接した際に形成されるニップ部Ｎの面積を十分に確保することができ、結果として、未定着像の記録媒体への定着不良が生じるのを確実に防止することができる。
【００３３】
なお、ここで、繊維状炭素系物質２１２は、弾性層２１４の厚さ方向に配向した状態で、ローラ本体２１０（筒体２１０ａ）の外周面に対してほぼ垂直をなしているのが好ましいが、ローラ本体２１０の外周面に対して若干傾斜していてもよい。
また、繊維状炭素系物質２１２が配向した状態では、大多数の繊維状炭素系物質２１２が同じ方向に向いて揃った状態となっていればよく、一部に全く異なる方向を向く繊維状炭素系物質２１２を含んでいてもよい。
【００３４】
繊維状炭素系物質２１２としては、例えば、炭素繊維（例えば、ピッチ系、ＰＡＮ系等）、単層カーボンナノチューブ、多層カーボンナノチューブ等のカーボンナノチューブ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
これらの中でも、繊維状炭素系物質２１２としては、その軸方向における熱伝導率が２Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるものが好ましく、５Ｗ／ｍ・Ｋ以上であるものがより好ましい。このように熱伝導率の高い繊維状炭素系物質２１２を用いることにより、弾性層２１４の熱伝導率がより向上し、結果として、定着ローラ２１全体をより迅速かつ確実に暖めることが可能となる。
【００３５】
また、繊維状炭素系物質２１２は、弾性層２１４中に含有させる量等によっても若干異なるが、その引っ張り弾性率が２００ＧＰａ以下であるのが好ましく、１５０ＧＰａ以下であるのがより好ましい。このように引っ張り弾性率が低い繊維状炭素系物質２１２は、柔軟性が高いことを示し、弾性層２１４に比較的多くの量を混合した場合でも、弾性層２１４の硬度が高くなるのを確実に防止することができる。
【００３６】
換言すれば、弾性層２１４に比較的多くの繊維状炭素系物質２１２を混合することができるため、弾性層２１４の熱伝導率をより向上させることができ、結果として、定着ローラ２１全体をより迅速かつ確実に暖めることが可能となる。
このような繊維状炭素系物質２１２としては、炭素繊維（特に、ピッチ系炭素繊維）を主成分とするものが好ましい。
【００３７】
炭素繊維は、繊維同士の絡まり合いが比較的生じ難いため、繊維状炭素系物質２１２をローラ本体２１０の外表面に配設する際に、後述するような静電植毛を用いる場合には、この操作（作業）をより確実に行うことができることから好ましい。
また、炭素繊維（特に、ピッチ系炭素繊維）は、高い熱伝導性を有するとともに、熱伝導に関して等方性が高い。このため、ヒータ２１１からの熱をより確実かつ無駄なく定着ローラ２１の外周面に伝えることができる。
【００３８】
また、弾性層２１４中の繊維状炭素系物質２１２の含有率は、２０〜５０％程度であるのが好ましく、４０〜５０％程度であるのがより好ましい。これにより、弾性層２１４の硬度が必要以上に高くなるのを防止しつつ、弾性層２１４に高い熱伝導性を付与することができる。また、ローラ本体２１０の外表面に温度ムラが生じるのを確実に防止することができる。
なお、繊維状炭素系物質２１２の弾性層２１４中の含有率や配設密度は、例えば、繊維状炭素系物質２１２をローラ本体２１０の外表面側に配設する際に、後述する接着剤の塗布密度等を調節することにより適宜設定が可能である。
【００３９】
一方、弾性材料２１３としては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、天然ゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、エチレン−プロピレンゴム、ヒドリンゴム、ウレタンゴムのような各種ゴム材料（特に加硫処理したもの）や、スチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリエステル系、ポリアミド系、ポリブタジエン系、トランスポリイソプレン系、フッ素ゴム系、塩素化ポリエチレン系等の各種熱可塑性エラストマー等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４０】
これらの中でも、弾性材料２１３としては、シリコーンゴムを主成分とするものが好ましい。シリコーンゴムは、特に耐熱性に優れるとともに、弾力性（可撓性）に優れる材料であることから好ましい。また、後述するような方法（ＬＩＭ成形）を用いて、弾性層２１４を形成するのが容易であることからも好ましい。
このような弾性層２１４の平均厚さは、繊維状炭素系物質２１２の種類等によっても若干異なり特に限定されないが、繊維状炭素系物質２１２の最大長さの１．１〜２倍程度であるのが好ましく、１．１〜１．５倍程度であるのがより好ましい。これにより、弾性層２１４から繊維状炭素系物質２１２が不本意に突出することを好適に防止することができる。また、弾性層２１４の外表面側において繊維状炭素系物質２１２の存在しない部分が増加して、弾性層２１４の熱伝導率が低下するのを好適に防止することもできる。
【００４１】
また、弾性層２１４の厚さは、加圧ローラ２２の弾性層２２３の厚さより小さいのが好ましい。これにより、図４に示すように、加圧ローラ２２側が凹状をなすようなニップ部Ｎを確実に形成することができる。
なお、繊維状炭素系物質２１２として炭素繊維を用いる場合、弾性層２１４の平均厚さは、１〜５ｍｍ程度であるのが好ましく、０．７５〜２ｍｍ程度であるのがより好ましい。
【００４２】
また、このような弾性層２１４の硬度は、アスカーＣ（ＳＲＩＳ  ０１０１に規定）で２０度以下であることが好ましい。かかる弾性層２１４は、十分な柔軟性を有するものとなるため、加圧ローラ２２との接触面積（ニップ部Ｎの面積）を十分に確保することができる。これにより、未定着像の記録媒体への定着不良をより確実に防止することができる。
【００４３】
弾性層２１４の外周面には、表層（剥離層）２１５が設けられている。
この表層２１５は、主として樹脂材料で構成されている。この樹脂材料としては、特に限定されないが、例えば、パーテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＰＦＡ）のようなフッ素系樹脂等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これにより、トナーが定着ローラ２１（表層２１５）に付着するのを防止することができる。
【００４４】
なお、表層２１５の平均厚さは、特に限定されず、１〜１００μｍ程度であるのが好ましく、３０〜５０μｍ程度であるのがより好ましい。
以上のような定着装置１９では、定着ローラ２１において、弾性層２１４の厚さ方向に沿って、軸が揃うように繊維状炭素系物質２１２が配設されているので、弾性層２１４の厚さ方向の熱伝導率が向上し、熱効率を低下させることなく、ヒータ２１１からの熱を記録媒体に確実に伝えることができる。
【００４５】
また、弾性層２１４の厚さ方向の熱伝導率が向上するため、定着ローラ２１の外表面を迅速かつ確実に暖めること（すなわち、クイックヒート）が可能となる。これにより、定着装置１９は、その起動時間を確実に短縮することができる。
なお、前述した定着ローラ２１の構成は、加圧ローラ２２に適用することもできる。すなわち、本発明の定着用ローラは、定着装置１９が備える一対のローラのいずれか一方または双方に適用することができる。
【００４６】
また、例えば、定着ローラ２１において、ローラ本体２１０の内部にハロゲンランプ等のヒータ２１１を設ける場合を例に挙げて説明したが、ヒータは、ローラ本体２１０と弾性層２１４との間に設けられた発熱層で構成することもできる。
また、かかる発熱層は、ローラ本体２１０内に、その内周面に沿って、かつ、回転中心から離間した位置に前記内周面と間隙を介して配置する構成であってもよい。
また、ヒータを発熱層としてローラ本体２１０と弾性層２１４との間に設ける場合、定着ローラ２１の回転軸２１０ｂは、中実体で構成してもよい。
【００４７】
次に、上述した定着ローラ２１の製造方法（本発明の定着用ローラの製造方法）について、図７および図８を参照しながら説明する。
［１］  まず、前述したようなローラ本体２１０を用意する。
［２］  次に、図７（ａ）に示すように、ローラ本体２１０の外周面に接着剤層２１９を形成する。
接着剤層２１９に用いる接着剤としては、例えば、シリコーン系、アクリル系、エポキシ系、ウレタン系等の各種接着剤が挙げられる。また、これらの接着剤に、例えば、金属（銀、金、白金、銅、ニッケル）粒子、金属酸化物粒子、無定形カーボン粒子、グラファイト粒子、銀メッキした粒子等の導電性フィラーを添加するようにしてもよい。
【００４８】
［３］  次に、図７（ｂ）に示すように、接着剤層２１９の外周面（ローラ本体２１０の外周面側）に、ローラ本体２１０の半径方向に配向するように、繊維状炭素系物質２１２を配設する（第１の工程）。
これは、図８に示すような方法（いわゆる、静電植毛）を用いることにより好適になされる。かかる静電植毛によれば、繊維状炭素系物質２１２の配向方向を揃えるのが容易である。
【００４９】
図８は、静電植毛を説明するための模式図である。なお、以下では、図８中上側を「上」、下側を「下」として説明する。
具体的には、繊維状炭素系物質２１２を載置台４０に載置し、この載置台４０の上面とローラ本体２１０とがほぼ平行となるように配置する。
次いで、載置台４０がプラス、ローラ本体２１０がマイナスとなるように、電圧を印加する。これにより、ローラ本体２１０の外表面にマイナス電荷が蓄積されるとともに、載置台４０に載置された繊維状炭素系物質２１２の最上部にプラス電荷が蓄積される。
【００５０】
そして、繊維状炭素系物質２１２に加わる重力よりも、ローラ本体２１０と載置台４０との間の電界によって発生する静電気力が上回るように、電圧を印加すると、繊維状炭素系物質２１２のうち載置台４０の最上部に位置するものから順に、図８に示すように、その軸方向をローラ本体２１０の外表面に対してほぼ垂直に維持した状態で、ローラ本体２１０に引き付けられ、ローラ本体２１０に向かって飛んでいく。
【００５１】
そして、ローラ本体２１０の外表面に到達した繊維状炭素系物質２１２は、接着剤層２１９に衝突して確実に固定される。
このとき、ローラ本体２１０を、回転軸２１０ｂを軸として回転させることにより、接着剤層２１９の外周面の全体にわたって配設することができる。
この際の載置台４０とローラ本体２１０との間の電界強度は、特に限定されないが、５×１０３〜５×１０６Ｖ／ｍであるのが好ましく、１×１０４〜１×１０６Ｖ／ｍであるのがより好ましい。電界強度が小さ過ぎると、静電植毛を効率的に行うことができないおそれがあり、一方、前記上限値を超えると、静電気力が大きなり過ぎ、繊維状炭素系物質２１２の配向制御が難しくなる傾向を示す。
次いで、必要に応じて、接着剤層２１９に対して硬化処理が施される。これにより、ローラ本体２１０と繊維状炭素系物質２１２とは、接着剤層２１９を介してより強固に固定される。
なお、載置台４０とローラ本体２１０とは、上下が逆であってもよい。
【００５２】
［４］  次に、少なくとも繊維状炭素系物質２１２同士の間（本実施形態では、繊維状炭素系物質２１２の上端を覆うよう）に、弾性材料またはその前駆体を含む液状充填物を充填する（第２の工程）。
液状充填物を調製するのに用いる溶媒としては、例えば、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチルイソプロピルケトン（ＭＩＰＫ）、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグリム）、ジエチレングリコールエチルエーテル（カルビトール）等のエーテル系溶媒、酢酸メチル、酢酸エチル、酢酸ブチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン、トリメチルベンゼン、テトラメチルベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、あるいはこれらの混合溶媒等が挙げられる。
【００５３】
この液状充填物の充填は、例えば、定着ローラ２１の外表面形状に対応する内表面を有する金型内に、繊維状炭素系物質２１２が配設されたローラ本体２１０をセットして射出する方法、いわゆるＬＩＭ成形（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ  Ｍｏｌｄｉｎｇ：液状射出成形）を用いることにより好適に行うことができる。
なお、液状充填物の充填は、インクジェット法、刷毛塗り等の各種塗布法を用いて行うようにしてもよい。
【００５４】
［５］  次に、液状充填物を硬化させ、図７（ｃ）に示すように、弾性層２１４を得る。
液状充填物に弾性材料そのものが含まれる場合、例えば、加熱、真空乾燥等による脱分散媒により、液状充填物を硬化（固化）されることができる。
一方、液状充填物に弾性材料の前駆体が含まれる場合、例えば、加熱、紫外線照射等の方法により、前駆体を反応させて弾性材料に変化させることにより、液状充填物を硬化（固化）されることができる。
なお、弾性材料の前駆体としてシリコーンゴムの前駆体を用いる場合、１００〜１５０℃程度での加熱が行われる。
【００５５】
［６］  次に、図７（ｄ）に示すように、弾性層２１４の外周面に表層２１５を形成する。
この表層２１５は、例えば、押出成形、ＬＩＭ成形、熱収縮チューブを被覆した後、加熱を行う方法等により形成することができる。
［７］  次に、ローラ本体２１０（回転軸２１０ｂ）の内側に、ヒータ２１１を設置する。
以上の工程を経て、定着ローラ２１が製造される。
【００５６】
このような定着ローラ２１では、ローラ本体２１０の外周面に、繊維状炭素系物質２１２が接着剤層２１９を介して固定され、繊維状炭素系物質２１２同士の間を埋めるように弾性材料２１３が充填される。このため、繊維状炭素系物質２１２の弾性材料２１３に対するアンカリング効果が発揮され、弾性材料２１３（弾性層２１４）のローラ本体２１０からの剥離を防止することができるという利点もある。
以上、本発明の定着用ローラ、定着用ローラの製造方法、定着装置および画像形成装置を図示の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
例えば、定着用ローラ、定着装置および画像形成装置を構成する各部は、同様の機能を発揮し得る任意の構成のものと置換することができる。また、任意の構成物が付加されていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の定着装置を備えた本発明の画像形成装置の全体構成図である。
【図２】本発明の定着装置の一部破断面を示す斜視図である。
【図３】図２に示す定着装置の平面図である。
【図４】図２に示す加圧ローラおよび定着ローラの取付状態を示す側面図である。
【図５】図２に示す加圧ローラの断面図である。
【図６】図２に示す定着ローラの断面図である。
【図７】図６に示す定着ローラの製造方法を説明する図である。
【図８】静電植毛を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００５８】
１……画像形成装置  ２……装置本体  ３……像担持体  ４……帯電装置  ５……露光装置  ６……ロータリー現像装置  ６Ｙ……イエロー用現像装置  ６Ｍ……マゼンタ用現像装置  ６Ｃ……シアン用現像装置  ６Ｋ……ブラック用現像装置  ６ａ……現像ローラ  ７……中間転写装置  ８……支持フレーム  ９……駆動ローラ  １０……従動ローラ  １１……中間転写ベルト  １２……一次転写ローラ  １３……転写ベルトクリーナ  １４……二次転写ローラ  １５……給紙カセット  １６……ピックアップローラ  １７……記録媒体搬送路  １９……定着装置  ２０……排紙トレイ  ２１……定着ローラ  ２１０……ローラ本体  ２１０ａ……筒体  ２１０ｂ……回転軸  ２１１……ヒータ  ２１２……繊維状炭素系物質  ２１３……弾性材料  ２１４……弾性層  ２１５……表層  ２１９……接着剤層  ２２……加圧ローラ  ２２１……筒体  ２２２……回転軸  ２２３……弾性層  ２２４……表層  ２３……両面印刷用搬送路  ２４……ハウジング  ２５……軸受  ２６……加圧レバー  ２７……加圧スプリング  ２８……駆動ギヤ  ２９、３０……支持軸  ３１、３２……剥離部材  ４０……載置台  Ｎ……ニップ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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