(57)【要約】【課題】加熱定着装置において加熱手段と対を成す加圧ローラであって、長期間使用した場合にも表面の良好な離型性を保ちかつ定着性のレベルを落とすことのない安価な加圧ローラを提供する。【解決手段】加圧ローラを、芯金、及びその上に設けられた弾性層及び最外層から構成し、該最外層を、トルエン抽出率７％以上５０％以下のシリコーンゴムから形成する。弾性層は、シリコーンスポンジゴム弾性層、又は膨張せしめた樹脂マイクロバルーンを含むシリコーンゴム弾性層が好ましい。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電的に形成されたトナー像を担持する記録材を加熱手段と共に挟持搬送する、熱エネルギーを記録材に付与する加熱装置の加熱体と対向する加圧部材である加圧ローラにおいて、前記加圧ローラは、芯金上に基層である弾性層、最外層にトルエン抽出率７％以上５０％以下のシリコーンゴム層を有することを特徴とする加圧ローラ。
【請求項２】
前記弾性層が、トルエン抽出率3.5％以下であるシリコーンゴム弾性層である請求項１に記載の加圧ローラ。
【請求項３】
前記弾性層が、シリコーンスポンジゴム弾性層である請求項1に記載の加圧ローラ。
【請求項４】
前記弾性層が、膨張せしめた樹脂マイクロバルーンを含むシリコーンゴム弾性層である請求項１に記載の加圧ローラ。
【請求項５】
未定着画像を担持した被記録材を加熱するための加熱手段と、この加熱手段に対向して配置され、かつ加熱手段に圧接される請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の加圧ローラを有し、加熱手段と加圧ローラの圧接ニップ部に被記録材を導入して挟持搬送することにより未定着画像を被記録材に加熱定着する加熱装置。
【請求項６】
前記加熱手段が回転駆動されるまたは従動回転する回転体である請求項5に記載の加熱装置。
【請求項７】
前記加圧ローラが回転駆動され、前記加熱手段が前記加圧ローラに対して従動回転する請求項６に記載の加熱装置。
【請求項８】
被記録材に未定着画像を形成担持させる画像形成手段と、未定着画像を被記録材に加熱定着させる請求項５乃至請求項７のいずれか1項に記載の加熱装置とを有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被加熱部材を所定の温度に加熱する加熱定着装置、特に、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に用いられる加熱定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
加熱装置は、画像形成装置に用いられる加熱定着装置や、被記録材を加熱して「つや」などの表面性を改質する像加熱装置、被加熱材を乾燥やラミネート等の熱処理する装置等として従来より広く用いられている。以下、電子写真複写機やプリンタ等の画像形成装置に装備される加熱定着装置を例として、背景技術の加熱装置を説明する。
【０００３】
画像形成装置の加熱定着装置は、被記録材（転写シート、静電記録紙、エレクトロファックス紙、印字用紙等）に転写方式あるいは直接方式で形成担持させた目的の画像情報に対応した未定着画像（トナー画像）を、被記録材面に永久固着画像として熱定着させるものである。加熱定着装置は、熱ローラ方式やフィルム加熱方式等のように、加熱手段と加圧手段とを対向圧接させて圧接ニップ部（定着ニップ部）を形成し、その圧接ニップ部に画像定着すべき被記録材を導入し挟持搬送させることにより未定着画像を被記録材面に熱圧定着させる接触加熱型の装置が多用されている。
【０００４】
加熱装置の加熱方式には下記の熱ローラ方式とフィルム加熱方式とがある。
Ａ)熱ローラ方式
加熱手段としての加熱ローラ（定着ローラ）と、これに圧接させた加圧手段としての弾性加圧ローラとからなる並行圧接ローラ対を基本構成とする。該ローラ対を回転させ、該ローラ対の圧接ニップ部に画像定着すべき被記録材を導入して挟持搬送させ、加熱ローラの熱と圧接ニップ部の加圧力によって未定着画像を被記録材面に熱圧定着させるものである。
Ｂ）フィルム加熱方式
フィルム加熱方式に関しては、特許文献１、特許文献２、特許文献３、特許文献４、特許文献５及び特許文献６等に提案されている。フィルム加熱方式は、加熱手段として加熱体と耐熱性フィルム（定着フィルム）を有し、加圧手段として弾性加圧ローラを有する。弾性加圧ローラによって耐熱性フィルムを加熱体に圧接させて圧接ニップ部を形成し、圧接ニップ部において耐熱性フィルムを加熱体に密着させて摺動搬送させ、圧接ニップ部における耐熱性フィルムと弾性加圧ローラとの間に画像定着すべき被記録材を導入してこの被記録材を耐熱性フィルムと共に搬送させる。このとき、加熱体から耐熱性フィルムを介して被記録材に付与される熱と、圧接ニップ部における加圧力にて未定着画像が被記録材面に熱圧定着される。被記録材は圧接ニップ部を通過後に耐熱性フィルムから分離される。
【０００５】
フィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体として低熱容量の線状加熱体を用い、耐熱フィルムとして薄膜の低熱容量のものを用いることができるため、省電力化、ウェイトタイム短縮化（クイックスタート性）を向上させることが可能である。また、フィルム加熱方式の加熱装置においては、耐熱フィルムとしてエンドレスフィルムを用い、該フィルムの回転駆動方式として、フィルム内周面側に駆動ローラを設け、フィルムにテンションを加えながら回転駆動させる方式と、該フィルムをフィルムガイドにルーズに外嵌させ、加圧手段としての加圧用回転体を駆動することでフィルムを加圧用回転体に対し従動駆動させる方式があるが、部品点数が少なくて済むことから、後者の加圧回転体駆動方式が採用されることが多い。
【０００６】
ここで用いられる加圧用回転体としての弾性加圧ローラは、円柱あるいは円筒芯金上に、シリコーンゴム弾性層あるいはシリコーンスポンジゴム層あるいは膨張せしめた樹脂マイクロバルーンを含むシリコーンゴム弾性層を形成し、その外周面に直接あるいは接着層を介してトナー離型層としてのフッ素樹脂層を成膜したものが多く用いられている。フッ素樹脂層はフッ素樹脂チューブを被覆することにより形成されたものや、フッ素樹脂系塗料を塗工・焼成する工程を経て形成されたものが実用化されている。
被記録材の圧接ニップ部における接触面積を確保するため、加圧ローラには十分な弾性が要求され、弾性層は比較的厚く設定されている。
【０００７】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】特開平４−４４０８３号公報
【特許文献５】特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献６】特開平４−２０４９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
近年加圧ローラ駆動型のフィルム方式の加熱定着装置に限らず、熱ローラ定着装置、あるいは定着フィルム駆動型の加熱定着装置において、高速化、低価格化、更には画像形成装置の小型化の要望が強く、特に低価格化は市場のユーザーに強く要望されている。そのため画像形成装置を構成する各部品の低価格化が必須になってきている。
【０００９】
そこで加圧回転体としての加圧ローラは、コストダウンを図る目的で、前記トナー離型層である高価なフッ素樹脂層を無くす試みがなされている。
また最外層にフッ素樹脂層を有する加圧ローラは表面の摩擦係数が小さく搬送力が小さいために、表面の凹凸が少ない、或いは水分を多く含んだ記録材を前記圧接ニップに通した場合に加圧ローラと記録材の間でスリップ現象が発生し、記録材がニップ部で停止してしまう問題が発生することがあるため、定着ニップ部での記録材スリップを防止する目的でも最外層のフッ素樹脂層を無くす試みがなされている。
【００１０】
ところがフッ素樹脂層を無くしシリコーンゴム層或いはシリコーンスポンジゴム層単層の加圧ローラにした場合には、前記定着ローラや定着フィルムよりも離型性が悪いため、前記定着ローラや定着フィルムに付着した微少のトナーが、離型性の悪い加圧ローラ側に転移し、加圧ローラ汚れの問題を生じる。
【００１１】
この問題に対処するために、シリコーンゴム層単層にする場合は、トルエン抽出率の高いシリコーンゴムを使用することが可能である。ここで、トルエン抽出率とは、トルエンによって抽出される成分の割合であって、シリコーンゴム中に含有される低分子成分や、オイル分などの含有率を表す指標である。トルエン抽出率が高いほど低分子成分や、オイル分が多いゴムである。トルエン抽出率の高いシリコーンゴムを用いれば、加圧ローラの表面に前記定着ローラや定着フィルムに付着した微少のトナーが加圧ローラ表面に付着しても、加圧ローラ中の低分子成分もしくはオイル分が加圧ローラ表面から染み出すため、この低分子成分やオイル分とともに、付着トナーは記録材に排出され、加圧ローラ表面にはトナーは付着することなく加圧ローラ汚れは発生しない。
【００１２】
しかしながら前記のようなトルエン抽出率の高いシリコーンゴムを単層にした場合、低分子成分やオイル分がゴムから多量に抜ける分、ゴム中に高分子成分だけが残ってしまい硬度が高くなってしまう。この場合、通紙枚数が増えていくにつれて定着フィルムユニットと加圧ローラで形成する圧接ニップ部の幅が狭くなり、最終的に定着性が落ちてしまう問題が発生していた。
また芯金上にシリコーンスポンジゴム層のみを有するものや、膨張せしめた樹脂マイクロバルーンを含むシリコーンゴム層のみを有するものは、表面に凹凸があるため凹凸部にトナーが入り込んで付着してしまう問題がある。
【００１３】
そこで本発明の目的は加圧ローラの表面の離型性を保ちつつ、定着性のレベルを落とすことのない安価な加圧ローラを提供することである。
また、本発明の目的は加圧ローラの表面の離型性を保ちつつ、定着性のレベルを落とすことのない、高速化が可能で安価な加圧ローラを提供することである。
さらに、本発明の目的は上記の加圧ローラが備わる加熱装置を提供することである。
さらにまた、本発明の目的は被記録材に未定着画像を形成担持させる画像形成手段と上記の加熱装置とが備わる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的は、下記の本発明に係る加熱定着装置にて達成される。
本発明の第一の態様は、静電的に形成されたトナー像を担持する記録材を加熱手段と共に挟持搬送する、熱エネルギーを記録材に付与する加熱装置の加熱体と対向する加圧部材である加圧ローラにおいて、前記加圧ローラは、芯金上に基層である弾性層、最外層にトルエン抽出率７％以上５０％以下のシリコーンゴム層を有することを特徴とする加圧ローラである。
【００１５】
本発明の第二の態様は、第一の態様における弾性層が、トルエン抽出率3.5％以下であるシリコーンゴム弾性層である加圧ローラである。
【００１６】
本発明の第三の態様は、第一の態様における弾性層がシリコーンスポンジゴム弾性層である加圧ローラである。
【００１７】
本発明の第四の態様は、第一の態様における弾性層が、膨張せしめた樹脂マイクロバルーンを含むシリコーンゴム弾性層である加圧ローラである。
【００１８】
本発明の第五の態様は、未定着画像を担持した被記録材を加熱するための加熱手段と、この加熱手段に対向して配置され、かつ加熱手段に圧接される第一の態様乃至第四の態様のいずれか一つの態様の加圧ローラを有し、加熱手段と加圧ローラの圧接ニップ部に被記録材を導入して挟持搬送することにより未定着画像を被記録材に加熱定着する加熱装置である。
【００１９】
本発明の第六の態様は、前記第五の態様における加熱手段が回転駆動されるまたは従動回転する回転体である加熱装置である。
【００２０】
本発明の第七の態様は、前記第六の態様における加圧ローラが回転駆動され、加熱手段が加圧ローラに対して従動回転する加熱装置である。
【００２１】
本発明の第八の態様は、被記録材に未定着画像を形成担持させる画像形成手段と、未定着画像を被記録材に加熱定着させる第五の態様乃至第七の態様のいずれか一つの態様の加熱装置とを有する画像形成装置である。
【発明の効果】
【００２２】
以上説明したように、本発明によれば、加熱定着装置において加熱手段と対を成す加圧ローらであって、表面の良好な離型性を保ちかつ定着性のレベルを落とすことのない安価な加圧ローラを提供することが可能となる。更には基層にシリコーンスポンジゴムや膨張せしめた樹脂マイクロバルーン入りシリコーンゴムを使用することにより、高速化が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下に本発明を実施するための形態を説明する。
【００２４】
図１は、本発明の一実施態様の画像形成装置としてのレーザービームプリンタの要部の概略図である。図１において、１０１は像担持体としての有機感光ドラム、１０２は帯電部材としての帯電ローラ、１０３はレーザー露光装置、１０４は現像スリーブ、現像ブレードおよび１成分磁性トナーを含む現像装置、１０５はクリーニングブレード、１０６は転写ローラ、１０７は加熱定着装置である。有機感光ドラム１０１は帯電ローラ１０２によって一様に負の電荷に帯電し、レーザー露光装置１０３からのレーザービームによって有機感光ドラム１０１に静電潜像が形成される。次に、現像装置１０４の中で帯電したトナーが有機感光ドラム１０１上の静電潜像に付着し可視像となり、転写ローラ１０６上で紙に転写され、加熱定着装置１０７で定着される。クリーニングブレード１０５は有機感光ドラム１０１上に残った転写残トナーを除去する。以上の各ユニットの働きにより、画像が形成される。
【００２５】
図２は加熱定着装置１０７のテンションレスフィルム加熱方式の加熱定着装置の概略構成断面図である。
１は樹脂製の横長ステーであり、後述するフィルム２の内面ガイド部材となる。
２はエンドレスの耐熱性フィルムであり、加熱体３を含むステー１を外接させてある。このエンドレスの耐熱性フィルム２の内周長と加熱体３を含むステー１の外周長はフィルム２の方を例えば３ｍｍ程度大きくしてあり、従ってフィルム２は加熱体３を含むステー１に対して余裕のある周長をもってルーズに外接している。
【００２６】
フィルム２の熱容量を小さくしてクイックスタート性を向上させるために、フィルム２の膜厚は、総厚１００μｍ以下程度とし、耐熱性、離型性、強度、耐久性等のあるＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰの単層、あるいは、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等の外周表面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした被全層フィルムを使用できる。本実施例では耐熱性フィルム２としてポリイミドフィルム５０μｍ、ＰＴＦＥ１０μｍ、総厚６０μｍにコートしたものを使用した。
【００２７】
３は加熱体であり、アルミナ等でできた基盤の略中央部にそって、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）等の電気抵抗材料を厚み約１０μｍ、幅１〜３ｍｍにスクリーン印刷等により塗工形成した発熱体の上に保護層としてガラスやフッ素樹脂等をコートしている。この加熱体の定着フィルムと反対面側に加熱体用サーミスタ4を設け、このサーミスタの検知温度により加熱体３の温度を制御する。
【００２８】
加圧ローラ６は、加熱体３との間でフィルムを挟んで定着ニップ部を形成し、フィルムを駆動する回転体であり、駆動装置に鉄、ステンレス、アルミ等の芯金で連結されている。該加圧ローラ６は駆動装置の駆動モータからの駆動力を伝達して回転するようにされている。
【００２９】
被加熱体としての記録材Ｐは加圧ローラと加熱体との間でフィルムを挟んで形成された定着ニップ部を通過することにより、トナー像Ｔを加熱、加圧して記録材Ｐ上に定着させるようになっている。
【００３０】
次に本発明に係る加圧ローラ６について詳述する。
図３は加圧ローラ６の概略断面図である。加圧ローラ６は、駆動装置に連結された外径１３ｍｍのアルミ製の芯金上２０１に耐熱性弾性層として、基層に長さ２４０ｍｍ、厚さ３ｍｍの弾性ゴム層２０２、最外層に長さ２４０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのトルエン抽出率７％以上のシリコーンソリッドゴム層２０３を有する。
【００３１】
ゴム層の塗布成型方法としては主なものとして以下の三通りがある。
（１）金型を用いたゴムの成型方法
円筒形の外筒金型と両端部をキャップする金型から構成された金型内に芯金をセットし、キャップする金型の注型口からゴムを注型し、そのまま加熱して一次加硫を行う。ゴムが架橋し固まったところで脱型し、その後加熱して架橋を促進させる二次加硫を行う。
（２）リングコートを用いたゴムの塗布、成型方法
固定した芯金に対して芯金を外周で取り囲む円筒状のゴム塗布装置であるリングコート塗布装置を用いて、芯金にゴムを塗布し、塗布後加熱して加硫成型を行う。
（３）スプレーを用いたゴムの塗布、成型方法
固定した芯金を回転させながらスプレーにてゴムの塗布を行い、塗布後加熱して加硫成型を行う。
【００３２】
弾性ゴム層２０２は上記（１）〜（３）のいずれの方法でもゴムの塗布成型が可能であり、また最外層のゴム層２０３の被覆方法は上記（２）、（３）のいずれの方法でも可能であるが、下記の実施例においては、（１）の方法で弾性ゴム層２０２の一次加硫までを行い、その後（２）のリングコート塗布装置にセットして弾性ゴム層２０２の上から最外層のゴム層２０３を塗布して加熱成型を行い加圧ローラの作成を行った。
【００３３】
ここで、トルエン抽出率は、シリコーンゴムをトルエン中に浸し、シリコーンゴム中に含まれる低分子成分及びオイル分抽出することによって測定される。下記にトルエン抽出率の測定方法を詳述する。
【００３４】
＜トルエン抽出率測定方法＞
（１）シリコーンゴム試験片の初期重量（Wini）を測定する。
（２）重量測定をした前記シリコーンゴム試験片をトルエンが入った蓋付きビンに入れる。トルエンは前記試験片が完全に浸る量にする。
（３）シリコーンゴム試験片とトルエンが入った前記蓋付きビンを25℃の恒温水槽に24時間浸す。
24時間経過後前記ビンよりシリコーンゴム試験片を取り出し、室温で15時間放置して乾燥させる。
さらに室温で15時間放置後のシリコーンゴム試験片の重量（Wdry）を測定する。トルエン抽出率は下記の式によって求められる。
トルエン抽出率＝|（Wdry−Wini）／Wini×１００|（％）
トルエン抽出率が５０％を超える場合にはＣセットが悪くなり、更にはゴム自体の強度が確保できない等の問題が生じる。
【実施例】
【００３５】
以下、実施例によって本発明をより具体的に説明する。これらの実施例は本発明の例示であり、本発明を何ら限定するものではない。
【００３６】
（実施例１）
実施例１においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、基層に長さ２４０ｍｍ、厚さ３、5ｍｍ、トルエン抽出率3.5％のシリコーンソリッドゴム層、及び最外層に長さ２４０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのトルエン抽出率７％のシリコーンソリッドゴム層を備えた外径１８．２ｍｍの加圧ローラを作製した。この加圧ローラを画像形成装置に用いて通紙耐久試験を行い、下記の方法によって、加圧ローラの汚れ、定着性及び加圧ローラのアスカーC硬度を確認し、評価した。また、下記の方法によって、高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。
本試験を行う画像形成装置として、解像度600dpi、本体寿命50K枚、プリントスピードを25ppmに改造したHP製LaserJet1015を用いた。確認及び評価の結果は表１に示すとおりである。
【００３７】
＜試験方法＞
（１）加圧ローラの汚れの確認及び評価
本体寿命50KまでXerox4024  坪量７５ｇ／ｍ２紙を通紙し、加圧ローラ表面のトナー付着状態を確認する。画像形成は、2dot249spaceの10mm四方の格子パターンを用いて行う。評価は下記の基準に基づいて行う。
○：全くトナーの付着無し
×：加圧ローラ表面上及び通紙紙の裏側に目に見えるトナー付着がある
【００３８】
（２）定着性の確認及び評価
本体寿命50KまでXerox4024  坪量７５ｇ／ｍ２紙を通紙し、50K時にFox River Bond  坪量９０ｇ／ｍ２紙で定着性を確認する。確認及び評価は、2dot3spaceの横線画像パターンをシルボンCで200ｇ荷重で擦り、マクベス社製濃度測定器で測定した擦り前の濃度の値と擦り後の濃度の値から濃度低下率（100−（擦り後濃度／擦り前濃度）×100）を算出することによって行い、下記の基準に従ってランク付けをする。
○：濃度低下率が25％以下
×：濃度低下率が25％を超える
【００３９】
（３）加圧ローラ硬度の測定
本体寿命50KまでXerox4024  坪量７５ｇ／ｍ２紙を通紙し、加圧ローラの硬度を確認する。硬度はアスカーC600g荷重での測定値である。
初期及び50K時で硬度差がどれぐらいになるか測定を行う。
【００４０】
（４）高温高湿環境下でのスリップ試験及び評価
30℃、80％R.H.環境に48時間放置したオフィスプランナー  坪量６４ｇ／ｍ２紙を15秒／1枚の間欠通紙モードで50枚まで通紙する。画像形成はベタ黒パターンを用いて行う。評価は下記の基準に基づいて行う。
○：スリップの発生なし
×：スリップの発生あり
【００４１】
（比較例１）
比較例１においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、基層に長さ２４０ｍｍ、厚さ3.55ｍｍ、トルエン抽出率3.5％のシリコーンソリッドゴム層、最外層に長さ２４０ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍのPFAチューブ層を備えた外径１８．２ｍｍ、アスカーC硬度50°の加圧ローラを作製した。この加圧ローラを使用した以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れ、定着性及び加圧ローラのアスカーC硬度を確認・評価し、また、高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表１に示すとおりである。
ただし、本比較例及び下記比較例の定着器はそれぞれ初期の定着性、圧接ニップ部を幅７ｍｍにそろえるための加圧力にし、また、初期の定着性は最悪値で15％に合わせた。
【００４２】
（比較例２）
比較例２においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、長さ２４０ｍｍ、厚さ３、６ｍｍ、トルエン抽出率2％のシリコーンソリッドゴム層単層を備えた外径１８．２ｍｍ、アスカーC硬度51°の加圧ローラを作製した。この加圧ローラを使用した以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れ、定着性及び加圧ローラのアスカーC硬度を確認・評価し、また、高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表１に示すとおりである。
【００４３】
（比較例３）
比較例３においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、長さ２４０ｍｍ、厚さ３、６ｍｍ、トルエン抽出率3.5％のシリコーンソリッドゴム層単層を備えた外径１８．２ｍｍ、アスカーC硬度50°の加圧ローラを作製した。この加圧ローラを使用した以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れ、定着性及び加圧ローラのアスカーC硬度を確認・評価し、また、高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表１に示すとおりである。
【００４４】
（比較例４）
比較例４においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、長さ２４０ｍｍ、厚さ３、６ｍｍ、トルエン抽出率５％のシリコーンソリッドゴム層単層を備えた外径１８．２ｍｍ、アスカーC硬度48°の加圧ローラを作製した。この加圧ローラを使用した以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れ、定着性及び加圧ローラのアスカーC硬度を確認・評価し、また、高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表１に示すとおりである。
【００４５】
（比較例５）
比較例５においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、長さ２４０ｍｍ、厚さ３、６ｍｍ、トルエン抽出率６％のシリコーンソリッドゴム層単層を備えた外径１８．２ｍｍ、アスカーC硬度46°の加圧ローラを作製した。この加圧ローラを使用した以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れ、定着性及び加圧ローラのアスカーC硬度を確認・評価し、また、高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表１に示すとおりである。
【００４６】
（比較例６）
比較例６においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、長さ２４０ｍｍ、厚さ３、６ｍｍ、トルエン抽出率７％のシリコーンソリッドゴム層単層を備えた外径１８．２ｍｍ、アスカーC硬度44°の加圧ローラを作製した。この加圧ローラを使用した以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れ、定着性及び加圧ローラのアスカーC硬度を確認・評価し、また、高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表１に示すとおりである。
【００４７】
（比較例７）
比較例７においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、長さ２４０ｍｍ、厚さ３、６ｍｍ、トルエン抽出率８％のシリコーンソリッドゴム層単層を備えた外径１８．２ｍｍ、アスカーC硬度42°の加圧ローラを作製した。この加圧ローラを使用した以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れ、定着性及び加圧ローラのアスカーC硬度を確認・評価し、また、高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表１に示すとおりである。
【００４８】
（比較例８）
比較例８においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、基層に長さ２４０ｍｍ、厚さ３、5ｍｍ、トルエン抽出率3.5％のシリコーンソリッドゴム層、最外層に長さ２４０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのトルエン抽出率５％のシリコーンソリッドゴム層を備えた外径１８．２ｍｍ、アスカーC硬度48°の加圧ローラを作製した。この加圧ローラを使用した以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れ、定着性及び加圧ローラのアスカーC硬度を確認・評価し、また、高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表１に示すとおりである。
【００４９】
（比較例９）
比較例９においては、駆動装置に連結された外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、基層に長さ２４０ｍｍ、厚さ３、5ｍｍ、トルエン抽出率3.5％のシリコーンソリッドゴム層、最外層に長さ２４０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのトルエン抽出率６％のシリコーンソリッドゴム層を備えた外径１８．２ｍｍ、アスカーC硬度47.5°の加圧ローラを作製した。この加圧ローラを使用した以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れ、定着性及び加圧ローラのアスカーC硬度を確認・評価し、また、高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表１に示すとおりである。
【００５０】
【表１】
2007187782.tif 000003
【００５１】
＜評価結果の考察＞
比較例２〜比較例７の基層単層加圧ローラにおけるシリコーンゴムのトルエン抽出率と耐久によるゴム硬度の変化量との関係をグラフ１（図４）に、ゴム硬度の変化量と圧接ニップ幅との関係、定着性のレベルをグラフ２（図５）に示す。
【００５２】
加圧ローラの汚れについて：
実施例１、比較例１０に関しては、全く汚れが無く良好なレベルである。これは、微小のトナーが表面に付着しても加圧ローラの最外層のゴムが通紙中にシリコーンゴムの低分子成分やオイル分を少量ずつ染み出していくため、そのシリコーンゴム低分子成分やオイル分と一緒に微小なトナーも紙上にほとんど目立つことなく排出されるからであると考えられる。
比較例１に関しても、全く汚れが無く許容レベルである。これは、最外層にPFAチューブを被せているため、離型性のレベルが良く加圧ローラ表面にトナー付着することなく汚れが発生しないからであると考えられる。
比較例６、７に関しても、全く汚れが無く許容レベルである。これは、加圧ローラを構成する単層のシリコーンゴムの量が多いために低分子成分やオイル分も多く、大量に紙上に染み出していくため、微小なトナーが付着することなく加圧ローラの汚れにならない、と考えられる。
比較例２、３に関しては、加圧ローラ汚れが発生した。これは、加圧ローラを構成する単層のシリコーンゴムの低分子成分やオイル分が少ないために、通紙中に低分子成分やオイル分が染み出すことなく表面に微小なトナーが付着し、それが堆積して加圧ローラ汚れとなったからである。
比較例４、５に関しては、若干ではあるが加圧ローラ汚れがあった。これは加圧ローラを構成するシリコーンゴムの低分子成分やオイル分が存在し、若干の通紙紙上への染み出しはあるものの、トナーを完全に除去することはできないからである。
比較例８、９に関しても、加圧ローラ汚れが発生した。これは加圧ローラ最外層のシリコーンゴムの低分子成分やオイル分が少ないために通紙中に低分子成分やオイル分が染み出すことなく表面に微小なトナーが付着し、それが堆積して加圧ローラ汚れとなったからである。
上記より、最外層にはＰＦＡなどのフッ素樹脂層や、トルエン抽出率７％以上のシリコーンゴムが備われば加圧ローラ汚れは発生しないと結論付けることができる。
【００５３】
加圧ローラの硬度について：
実施例１、比較例１〜３、比較例８〜１０に関しては、加圧ローラの外径硬度量が少なく定着性も良好である。
実施例１に関しては、基層のシリコーンソリッドゴムのトルエン抽出率が3.5％のゴムであるため、低分子成分及びオイル分がゴム中に少ない。そのため基層からは低分子成分やオイル分が紙上にほとんど染み出すことがないので、硬度変化はほとんど無い。また最外層のシリコーンゴムはもともと厚みが０．１ｍｍであり、しかも低分子成分やオイル分は少量ずつ染み出していくため、ほとんど硬度変化に影響しない。そのため圧接ニップ部の幅も変化しないので、定着性が落ちることがない。
比較例１に関しては、最外層にPFAチューブが存在するため紙上に低分子成分やオイル分が染み出すことがないため硬度変化もない。そのため圧接ニップ部の幅も変化しないため定着性が落ちることがない。
比較例２、３に関しては、シリコーンゴム単層のトルエン抽出率が3.5％以下であり、このレベルのシリコーンゴムであれば、ほとんど低分子成分やオイル分が存在しないため、ほとんど紙上に染み出すこともなく硬度もほとんど変化しない。その結果、定着性が落ちることがない。
比較例８〜１０に関しては、実施例１と同様のメカニズムで硬度変化もなく、その結果、定着性も落ちることがない。
比較例４〜７に関しては、加圧ローラの硬度が上がるため、定着性が落ちる。これは、加圧ローラがシリコーンゴム単層構成であり、これぐらいのトルエン抽出率のゴムでは、紙上に染み出す低分子成分やオイル分が存在するために硬度が高くなってしまうためである。
またグラフ１、グラフ２より、硬度が2.5°以上変わると圧接ニップ幅として約1.5mm以上縮まり、尚且つ定着性最悪値25％を超えてしまい、定着性不良（グラフ２において「定着性NG領域」）となることが分かる。
同様の検討を、加圧ローラの基層肉厚を２ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍ、６ｍｍに変化させて行ったところ、やはりトルエン抽出率3.5％を超えるようなシリコーンゴムを使用した場合には硬度上昇が起こり圧接ニップ幅減、定着性悪化の現象が見られ、トルエン抽出率3.5％以下のシリコーンゴムを使用した場合には硬度上昇もなく、定着性は安定していた。つまりトルエン抽出量が3.5％以下のシリコーンゴムを加圧ローラの基層弾性層に使用すれば、硬度上昇は生じないと結論付けることができる。
【００５４】
スリップについて：
比較例１以外は全てスリップの発生がなく許容レベルである。これは、加圧ローラの表面がシリコーンゴムであり、表面の摩擦力が高いために紙と加圧ローラがスリップすることがないからである。
比較例１に関しては23枚目でスリップが発生し、良好な搬送が行われなくなった。これは、最外層にPFAチューブを備えているために摩擦力が小さく、スリップが発生するためである。特に、この試験に使用した画像形成装置本体はスピードを上げているため、加圧ローラの表面搬送力が高くないと紙の搬送が行われなくなるからである。
【００５５】
上記の結果より全ての試験項目で良好な結果が得られたのは実施例１である。つまり加圧ローラを構成するシリコーンゴムを２層とし、基層をトルエン抽出率3.5％以下、最外層をトルエン抽出率7％以上のシリコーンゴムとすることで、加圧ローラ汚れの防止、定着性の改良及びスリップの防止の全てを満足することができる。
【００５６】
（実施例２）
実施例２においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、基層に長さ２４０ｍｍ、厚さ３、5ｍｍ、熱伝導率が0.1W/(ｍ・K)のシリコーンスポンジゴム層、及び最外層に長さ２４０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのトルエン抽出率７％のシリコーンソリッドゴム層を備えた外径１８．１ｍｍの加圧ローラを作製した。この加圧ローラを用いた以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れを確認・評価し、また高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表２に示すとおりである。
【００５７】
（比較例11）
比較例１１においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、基層に長さ２４０ｍｍ、厚さ３、55ｍｍ、熱伝導率が0.1W/(ｍ・K)のシリコーンスポンジゴム層単層を備えた外径１８．１ｍｍの加圧ローラを作製した。この加圧ローラを用いた以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れを確認・評価し、また高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表２に示すとおりである。
【００５８】
（比較例12）
比較例１２においては、駆動装置に連結された外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、基層に長さ２４０ｍｍ、厚さ３、55ｍｍ、熱伝導率が0.1W/(ｍ・K)のシリコーンスポンジゴム層、及び最外層に長さ２４０ｍｍ、厚さ０．０２５ｍｍのPFAチューブ層を備えた外径１８．１ｍｍの加圧ローラを作製した。この加圧ローラを用いた以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れを確認・評価し、また高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表２に示すとおりである。
【００５９】
【表２】
2007187782.tif 000004
【００６０】
＜評価結果の考察＞
加圧ローラの汚れについて：
実施例２に関しては、全く汚れが無く良好なレベルである。これは微小のトナーが表面に付着しても加圧ローラの最外層のゴムが通紙中にシリコーンゴムの低分子成分やオイル分を少量ずつ染み出していくため、そのシリコーンゴム低分子成分やオイル分と一緒に微小なトナーも紙上にほとんど目立つことなく排出されるからであると考えられる。
比較例１２に関しても、全く汚れが無く良好なレベルである。これは、最外層にPFAチューブを被せているため離型性が良く加圧ローラ表面にトナー付着することなく汚れが発生しないからであると考えられる。
比較例１１に関しては、加圧ローラ汚れが発生した。これは、加圧ローラの弾性層にはシリコーンスポンジゴムが単層で設けられており、シリコーンスポンジゴムは表面の凹凸が大きいので、表面に微小に付着していくトナーが堆積し、加圧ローラ表面上にのこり、汚れとなるためである。
【００６１】
スリップについて：
実施例２、比較例１１に関しては、スリップの発生がなく良好なレベルである。実施例２及び比較例１１では加圧ローラの表面がそれぞれシリコーンゴム及びシリコーンスポンジゴムであり、表面の摩擦力が高いために紙と加圧ローラがスリップすることなく良好な搬送を行うことができる。
比較例１２に関しては、18枚目でスリップが発生し、良好な搬送が行われなくなった。これは最外層にPFAチューブを備えているために摩擦力が小さく、スリップが発生するからである。特に、この試験に使用した画像形成装置本体はスピードを上げているため、加圧ローラの表面搬送力が高くないと紙の搬送が行われなくなるからである。
【００６２】
また、実施例２のローラを用いてXerox4024  坪量７５ｇ／ｍ２紙に定着する190℃になるまでのヒータの立ち上がり時間を測定したところ実施例１の熱伝導率が0.3W/(m・K)である加圧ローラよりも3秒早く立ち上がった。これは、シリコーンソリッドゴムの代わりに断熱系であるシリコーンスポンジゴムを採用しているためである。したがって、ファーストプリントアウトタイムを早くできるため高速化に寄与することができる。
【００６３】
実施例２の加圧ローラを用いれば加圧ローラ汚れやスリップを安価な構成で防止でき、更には高速化も可能な加熱定着装置を提供することができる。また、実施例２の構成から最外層のシリコーンゴムをトルエン抽出率を８％、１０％、３０％、５０％に変更して同様の確認・評価を行った。その結果、加圧ローラの汚れの防止、スリップの防止、ヒータの立ち上がりの全てが良好なレベルであった。したがって、最外層はトルエン抽出率が７％以上であれば実施例２と同様の効果が得られることが分かる。
【００６４】
（実施例３）
実施例３においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、基層に長さ２４０ｍｍ、厚さ３、5ｍｍ、熱伝導率が0.1W/(ｍ・K)の膨張せしめた樹脂マイクロバルーンを含むシリコーンゴム弾性層、及び最外層に長さ２４０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのトルエン抽出率７％のシリコーンソリッドゴム層を備えた外径１８．１ｍｍの加圧ローラを作製した。この加圧ローラを用いた以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れを確認・評価し、また高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表３に示すとおりである。
【００６５】
（比較例13）
比較例１３においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、基層に長さ２４０ｍｍ、厚さ３、55ｍｍ、熱伝導率が0.1W/(ｍ・K)の膨張せしめた樹脂マイクロバルーンを含むシリコーンゴム層単層を備えた外径１８．１ｍｍの加圧ローラを作製した。この加圧ローラを用いた以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れを確認・評価し、また高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表３に示すとおりである。
【００６６】
（比較例14）
比較例１４においては、駆動装置に連結される外径１１ｍｍの鉄製の芯金上に耐熱性弾性層として、基層に長さ２４０ｍｍ、厚さ３、55ｍｍ、熱伝導率が0.1W/ｍ・ｋの膨張せしめた樹脂マイクロバルーンを含むシリコーンゴム層、最外層に長さ２４０ｍｍ、厚さ０．０２５ｍｍのPFAチューブ層を備えた外径１８．１ｍｍの加圧ローラを作製した。この加圧ローラを用いた以外は実施例１と同様にして、加圧ローラの汚れを確認・評価し、また高温高湿環境下でのスリップ試験を行った。確認及び評価の結果は表３に示すとおりである。
【００６７】
【表３】
2007187782.tif 000005
【００６８】
＜評価結果の考察＞
加圧ローラの汚れについて：
実施例３に関しては、全く汚れが無く良好なレベルである。これは、微小のトナーが表面に付着しても加圧ローラの最外層のゴムが通紙中にシリコーンゴムの低分子成分やオイル分を少量ずつ染み出していくため、そのシリコーンゴム低分子成分やオイル分と一緒に微小なトナーも紙上にほとんど目立つことなく排出されるからであると考えられる。
比較例１４に関しても、全く汚れが無く許容レベルである。これは、最外層にPFAチューブを被せているため離型性のレベルが良く加圧ローラ表面にトナー付着することなく汚れが発生しないからであると考えられる。
比較例１３に関しては、加圧ローラ汚れが発生した。これは、加圧ローラの弾性層にはシリコーンスポンジゴムが単層で設けられており、シリコーンスポンジゴムは表面の凹凸が大きいので、表面に微小に付着していくトナーが堆積し、加圧ローラ表面上にのこり、汚れとなるためである。
【００６９】
スリップについて：
実施例３、比較例１３に関しては、スリップの発生がなく良好なレベルである。実施例３及び比較例１３では加圧ローラの表面がそれぞれシリコーンゴム及びシリコーンスポンジゴムであり、表面の摩擦力が高いために紙と加圧ローラがスリップすることなく良好な搬送を行うことができる。
比較例１に関しては、20枚目でスリップが発生し、良好な搬送が行われなくなった。これは、最外層にPFAチューブを備えているために摩擦力が小さく、スリップが発生するためである。特に、この試験に使用した画像形成装置本体はスピードを上げているため、加圧ローラの表面搬送力が高くないと紙の搬送が行われなくなるからである。
【００７０】
また、実施例３のローラを用いてXerox4024  坪量７５ｇ／ｍ２紙に定着する190℃になるまでのヒータの立ち上がり時間を測定したところ実施例１の熱伝導率が0.3W/(m・K)である加圧ローラよりも2.8秒早く立ち上がった。これは、シリコーンソリッドゴムの代わりに断熱系であるシリコーンスポンジゴムを採用しているためである。したがって、ファーストプリントアウトタイムを早くできるため高速化に寄与することができる。
【００７１】
実施例３の加圧ローラの構成を採用することによって、リングノズルを用いてゴムを塗布することが可能となり、基層の樹脂マイクロバルーンを含むシリコーンゴム層、最外層のトルエン抽出率７％以上のシリコーンゴム層を一度に芯金上に塗布することができる。したがって、工程を簡略化することができるため更にコストダウンが可能となる。
【００７２】
実施例３の加圧ローラを用いることによって、加圧ローラ汚れやスリップを材料、工程を含めた安価な構成で防止でき、更には高速化も可能な加熱定着装置を提供することができる。
また、実施例３の構成から最外層のシリコーンゴムをトルエン抽出率８％、１０％、３０％、５０％に変更して同様の確認・評価を行った。その結果、加圧ローラの汚れの防止、スリップの防止、ヒータの立ち上がりの全てが良好なレベルであった。最外層はトルエン抽出率が７％以上であれば実施例３と同様の効果が得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略断面図である。
【図２】本発明に係る加熱定着装置の概略断面図である。
【図３】本発明に係る加熱ローラの概略断面図である。
【図４】比較例２〜比較例７の基層単層加圧ローラにおけるシリコーンゴムのトルエン抽出率と耐久によるゴム硬度の変化量との関係を示すグラフである。
【図５】ゴム硬度の変化量と圧接ニップ幅との関係、及び定着性のレベルを示すグラフ２である。
【符号の説明】
【００７４】
１  横長ステー
２  耐熱性フィルム
３  加熱体
４  サーミスタ
６  加圧ローラ
１１  ＣＰＵ
１０１  有機感光ドラム
１０２  帯電ローラ
１０３  レーザー露光装置
１０４  現像装置
１０５  クリーニングブレード
１０６  転写ローラ
１０７  定着装置
２０１  芯金
２０２  弾性ゴム層
２０３  シリコーンソリッド層
Ｐ  記録材
Ｔ  トナー
【図１】
2007187782.tif 000006
【図２】
2007187782.tif 000007
【図３】
2007187782.tif 000008
【図４】
2007187782.tif 000009
【図５】
2007187782.tif 000010