(57)【要約】【課題】多様な幅サイズの記録材を装置に導入使用した場合でも非通過部昇温を抑制し、かつ、立ち上がり時間を短縮することができる画像加熱装置を提供する。【解決手段】画像Ｔを担持した記録材Ｐをニップ部Ｎにて挟持搬送して加熱するエンドレスベルト６０３と、ベルトに対向配置されエンドレスベルトとの間でニップ部を形成する対向回転体４であって、基体４ａと基体の上に形成された、針状フィラー４ｂ１を含む多孔質の弾性層４ｂを有し、針状フィラーは弾性層の長手方向ｙの熱伝導率λ１が厚み方向ｔの熱伝導率λ２に対して６倍以上、９００倍以下となるように弾性層の層中において配向している対向回転体４と、エンドレスベルトに接触してエンドレスベルトを加熱する加熱部材６００であって、発熱領域を長手方向で複数に変更可能な加熱部材６００と、加熱部材の発熱領域を装置に導入される記録材の幅サイズに応じて制御する制御手段１００と、を有する。【選択図】図１
2016024217.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像を担持した記録材をニップ部にて挟持搬送して加熱するエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトに対向配置され前記エンドレスベルトとの間で前記ニップ部を形成する対向回転体であって、基体と前記基体の上に形成された、針状フィラーを含む多孔質の弾性層を有し、前記針状フィラーは前記弾性層の長手方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率に対して６倍以上、９００倍以下となるように前記弾性層の層中において配向している対向回転体と、
前記エンドレスベルトに接触して前記エンドレスベルトを加熱する加熱部材であって、発熱領域を長手方向で複数に変更可能な加熱部材と、
前記加熱部材の前記発熱領域を装置に導入される記録材の幅サイズに応じて制御する制御部と、
を有することを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記加熱部材は発熱領域の変更可能数より、装置に使用可能な記録材の幅サイズの種類数の方が多いことを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
不定形サイズの記録材の幅サイズに対応可能で有ることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置として用いれば好適な画像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電子写真方式のプリンタや複写機等の画像形成装置に搭載される画像加熱装置（以下、定着装置と記す）として、フィルム（ベルト）加熱方式の装置がある。この装置は、セラミックス製の基板上に発熱抵抗体を有する加熱部材（加熱源）としてのヒータを有する。このヒータを内包接触しつつ移動する加熱部材としての定着フィルムを有する。その定着フィルムと圧接してニップ部を形成するニップ部形成部材としての加圧ローラ（加圧用回転体）を有する。
【０００３】
また、他の定着装置の形態として、加熱源と、該加熱源を内包しない加熱部材としての定着ローラと、その定着ローラと圧接してニップ部を形成するニップ部形成部材としての加圧ローラと、を有する外部加熱源方式の装置などがある。
【０００４】
これら定着装置は、未定着のトナーによる画像を保持したシート状の記録材（以下、用紙或いは紙と記す）を、定着フィルム、定着ローラ、及び加圧ローラといった定着用部材間に形成されたニップ部に導入し加熱する。これにより、トナーを溶融し画像を用紙上に固着像として定着させる。
【０００５】
このような定着装置では、装置に使用可能な最大幅サイズの用紙よりも幅が小さい用紙を連続してニップ部に導入して加熱定着を実行した際に、ニップ部の幅方向（長手方向）においてニップ部内の用紙が接しない領域の温度が上昇する。以下、これを非通紙部昇温（非通過部昇温）と記す。用紙の幅とは用紙面において用紙搬送方向に直交する方向の寸法である。
【０００６】
非通紙部昇温は、ニップ部の幅方向においてニップ部内の小サイズ幅用紙が接しない領域においては、加熱部材である定着フィルムや定着ローラからの熱が用紙や用紙上のトナーによって奪われることがない。そのため、非通紙部分のニップ部の温度が上昇する現象である。
【０００７】
また、非通紙部昇温は、画像形成装置の処理速度（プロセススピード）が速くなるほど発生しやすい。これは、高速化に伴い用紙がニップ部を通過する時間が短くなるため、短い時間でトナー像に十分な熱を伝える必要があり、そのために、加熱部材である定着フィルムや定着ローラの温度をさらに高温にするからである。
【０００８】
非通紙部の過度な温度上昇は、定着用部材の熱による変質、変形を招来することがあり、そのため、各種対策が講じられている。特許文献１では、加熱部材とニップ部を形成するニップ部形成部材としての加圧部材の弾性層の炭素繊維により、部材回転軸方向（長手方向：以下、幅方向と記す）に高熱伝導化することで、非通紙部昇温の抑制を図る例を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許第４５０８６９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１に記載の加圧部材は、弾性層に炭素繊維が分散されており、幅方向だけでなく、弾性層の厚み方向にも高熱伝導化してしまう。そのため、定着フィルムや定着ローラがトナー画像を加熱定着するのに十分な温度に達するまでの時間（以下、立ち上がり時間と記す）が長くなる場合があった。
【００１１】
プリンタや複写機等の画像形成装置において、ファーストプリントアウトタイム高速化、省エネルギー化が進む中で、非通紙部昇温（非通過部昇温）を抑制しつつ、立ち上がり時間の短縮を実現する画像加熱装置が望まれている。
【００１２】
本発明は上記の要望に十分に応え得る画像加熱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】
【００１３】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像加熱装置の代表的な構成は、
画像を担持した記録材をニップ部にて挟持搬送して加熱するエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトに対向配置され前記エンドレスベルトとの間で前記ニップ部を形成する対向回転体であって、基体と前記基体の上に形成された針状フィラーを含む、多孔質の弾性層を有し、前記針状フィラーは前記弾性層の長手方向の熱伝導率が厚み方向の熱伝導率に対して６倍以上、９００倍以下となるように前記弾性層の層中において配向している対向回転体と、
前記エンドレスベルトに接触して前記エンドレスベルトを加熱する加熱部材であって、発熱領域を長手方向で複数に変更可能な加熱部材と、
前記加熱部材の前記発熱領域を装置に導入される記録材の幅サイズに応じて制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、多様な幅サイズの記録材を装置に導入使用した場合でも非通過部昇温を抑制し、かつ、立ち上がり時間を短縮することができる。即ち、非通過部昇温抑制と立ち上がり時間の短縮を両立できる画像加熱装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】実施例の定着装置の概略構成を示す横断面模型図
【図２】画像形成装置の一例の概略構成図
【図３】定着装置の縦断正面模式図
【図４】（ａ）は定着ベルトの層構成を示す断面模式図、（ｂ）はヒータの横断面模式図
【図５】ヒータの発熱体および導体のパターンと通電制御系統の図
【図６】コンタクト端子の説明図
【図７】コネクタのハウジングの説明図
【図８】コンタクト端子の説明図
【図９】非通紙部幅と非通紙部昇温の関係を表したグラフ
【図１０】加圧ローラの斜視図（俯瞰模型図）
【図１１】針状フィラーの概略模型図
【図１２】図１０の加圧ローラの弾性層の切り出しサンプルの拡大斜視模型図
【図１３】（ａ）は図１２の切り出しサンプルのａ断面の拡大図、（ｂ）は図１２の切り出しサンプルのｂ断面の拡大図
【図１４】弾性層の切り出しサンプルの熱伝導率測定の説明図
【図１５】金型の構成説明図
【図１６】一端側駒型に具備させた注入孔の形態図
【図１７】金型に対するローラ基体の配設要領の説明図
【図１８】注型工程の説明図
【図１９】予めフッ素樹脂チューブを金型の内面（形成面）に配置した状態の模式図
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《実施例》
（１）画像形成部
図２は、本発明に従う画像加熱装置を定着装置Ａとして搭載した画像形成装置の一例の概略構成を示す断面模式図である。
【００１７】
この画像形成装置２１は電子写真方式レーザープリンタであり、潜像を担持する像担持体としての感光体ドラム２２を備えている。感光体ドラム２２は矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動され、その外面が帯電器２３によって所定の極性・電位に一様に帯電される。その一様帯電面に対してレーザースキャナ（光学装置）２４により画像情報のレーザー走査露光２５がなされる。これにより、感光体ドラム２２の面には走査露光した画像情報の静電潜像が形成される。
【００１８】
その静電潜像が現像器２６によってトナー画像（トナー像とも記す）として現像される。そのトナー画像が、感光体ドラム２２と転写ローラ２７との当接部である転写部３５において、該転写部３５に導入されたシート状の記録材（以下、用紙または紙と記す）Ｐに対して順次に転写される。
【００１９】
用紙Ｐは画像形成装置本体内の下部の給紙カセット２９内に積載収納されている。所定の給紙タイミングで給紙ローラ３０が駆動されると、給紙カセット２９内の用紙Ｐが１枚分離給紙されて、搬送路３１ａを通ってレジストローラ対３２に至る。レジストローラ対３２は用紙Ｐの先端部を受け止めて用紙Ｐの斜行修正をする。また、感光体ドラム２２上のトナー画像の先端部が転写部３５に到達したときに用紙Ｐの先端部も転写部３５に丁度到達するタイミングとなるように、感光体ドラム２２上のトナー画像と同期をとって、用紙Ｐを転写部３５に給送する。
【００２０】
転写部３５を通った用紙Ｐは感光体ドラム２２の面から分離されて、定着装置Ａへと搬送される。この定着装置Ａにより用紙Ｐ上の未定着トナー画像が加熱・加圧により固着画像として用紙面に定着される。そして、その用紙Ｐが搬送路３１ｂを通って排出ローラ対３３によって画像形成装置本体の上面の排出トレイ３４へと排出、積載される。また、用紙分離後の感光体ドラム２２の面はクリーニング装置２８によって転写残トナー等の残留付着物が除去されて清掃され、繰り返して作像に供される。
【００２１】
（２）定着装置Ａ
次に、定着装置Ａについて説明する。図１は実施形態における定着装置Ａの概略構成を示す横断面模式図である。図３は定着装置Ａの縦断正面模式図である。図４の（ａ）は定着ベルトの層構成を示す断面模式図、（ｂ）はヒータの横断面模式図である。図５はヒータの発熱体および導体のパターンと通電制御系統の図である。ここで、定着装置Ａについて、正面とは用紙Ｐが導入される側の面である。左右とは定着装置Ａを正面側から見て左または右である。
【００２２】
この定着装置Ａはベルト（フィルム）加熱方式、加圧ローラ駆動方式の画像加熱装置である。この装置Ａはヒータユニット６０（以後、ユニット６０と呼ぶ）を有する。ユニット６０は、用紙Ｐ上の画像を加熱・加圧する為のユニットであり、ヒータ６００と、ヒータホルダ６０１と、支持ステー６０２と、ベルト６０３を備えている。
【００２３】
また、このユニット６０に対向配置されてニップ部Ｎを形成する対向回転体としての加圧ローラ(加圧回転体）４を有する。ユニット６０は、その長手方向が加圧ローラ４の長手方向と平行となるように配設されている。そして、画像Ｔを担持した用紙Ｐをニップ部Ｎで挟持搬送して加熱するものである。加圧ローラ４はユニット６０のベルト６０３の外面に当接することでベルト６０３と協働してニップ部Ｎを形成するニップ形成部材である。
【００２４】
ベルト６０３は可撓性を有する薄肉のエンドレスベルト（定着ベルト）であり、ベルト６０３の内面に当接する加熱部材としてのヒータ６００によって加熱される低熱容量な構成となっている。そのため、ベルト６０３を効率よく加熱することができ、定着開始時の立ち上げ性能に優れている。
【００２５】
上記のように、ベルト６０３がヒータ６００と加圧ローラ４に挟持されるとニップ部Ｎが形成される。そして、ベルト６０３は矢印方向（図１において時計回り１）に、加圧ローラ４は矢印方向（反時計回り）に回転して、ニップ部Ｎに給送された用紙Ｐを挟持して搬送する。このとき、ヒータ６００の熱がベルト６０３を介して用紙Ｐに付与されるため、用紙Ｐ上のトナー画像Ｔはニップ部Ｎにて加熱・加圧されて用紙Ｐに定着される。ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐはベルト６０３から分離され排出される。本実施例では、上述のようにして定着処理が行われる。
【００２６】
ヒータ６００は、ベルト６０３の内面に摺動可能に当接してベルト６０３を加熱する加熱部材である。また、ヒータ６００は、ニップ部Ｎの幅が所望の幅となるように、ベルト６０３をその内面側から加圧ローラ４に向けて押圧する。ヒータ６００の形状は、幅（図１において左右方向長さ）５〜２０ｍｍ、長手方向長さ（図１において奥手前方向長さ）３５０〜４００ｍｍ、厚み０．５〜２ｍｍの板状の部材である。ヒータ６００は用紙Ｐの搬送方向Ｑに直交する方向（用紙Ｐの幅方向）を長手とする基板６１０と、抵抗発熱体６２０（以後、発熱体と呼ぶ）を備えている。
【００２７】
ヒータ６００は、ヒータホルダ６０１の下面にヒータホルダ６０１の長手方向に沿って固定されている。なお、本実施例では、基板６１０の裏面側（ベルト６０３と摺動しない面側）に発熱体６２０を設けているが、これを基板６１０の表面側（ベルト６０３と摺動する面側）に設けてもよい。しかしながら、発熱体６２０の非発熱部によってベルト６０３に与える熱にムラが生じないように、基板６１０の均熱効果が得られる基板６１０の裏面側に発熱体６２０を設ける構成が望ましい。ヒータ６００の詳細は後述する。
【００２８】
ベルト６０３は、用紙上の画像をニップ部Ｎにて加熱する、可撓性を有する円筒状（エンドレス状）のベルト（フィルム）である。ベルト６０３としては、例えば、図４の（ａ）層構成模式図のように、基材６０３ａ上に弾性層６０３ｂを設け、弾性層６０３ｂ上に離型層６０３ｃを設けたものが用いられる。
【００２９】
基材６０３ａとしては、ステンレスやニッケル等の金属材料や、ポリイミド等の耐熱樹脂などが用いられる。弾性層６０３ｂとしては、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の弾性及び耐熱性を有する材料を用いることができる。離型層６０３ｃとしては、フッ素樹脂やシリコーン樹脂を用いることが出来る。
【００３０】
本実施例のベルト６０３は、外径φ約３０ｍｍ、長手方向（幅方向、図１において奥手前方向）の長さは約３３０ｍｍ、厚み約３０μｍの円筒状のニッケル部材を基材６０３ａとして用いている。そして、この基材６０３ａ上に厚み約４００μｍのシリコーンゴムの弾性層６０３ｂを形成し、さらに、厚み約２０μｍのフッ素樹脂チューブ（離型層６０３ｃ）を弾性層６０３ｂ上に被覆している。
【００３１】
ヒータ６００において、ベルト６０３の内面との接触面側の基板６１０の面には、図４の（ｂ）のように、摺動層として、厚さ約１０μｍのポリイミド層６６０を設けてもよい。ポリイミド層６６０を設けた場合、ベルト６０３とヒータ６００の間の摺擦抵抗を低減してベルト６０３の内面の磨耗を抑制することができる。さらに摺動性を高める場合は、ベルト内面にグリス等の潤滑剤を塗布するとよい。ベルト６０３の内面に摺動層を設ける構成でものよい。
【００３２】
ヒータホルダ６０１（以後、ホルダと呼ぶ）は、ヒータ６００をベルト６０３の内面に向かって押圧した状態で保持する部材である。また、ホルダ６０１は、横断面（図１の面）が半円弧形状であり、ベルト６０３の回転軌道を規制する機能を備えている。ホルダ６０１には、耐熱性の樹脂等が用いられる。本実施例では、デュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。
【００３３】
支持ステー６０２は、ホルダ６０１を介してヒータ６００を支持する。支持ステー６０２は高い圧力を掛けられても撓みにくい材質であることが望ましく、本実施例においてはＳＵＳ３０４（ステンレス鋼）を使用した。
【００３４】
図３に示すように、支持ステー６０２は、その長手方向の両端部において、左右のフランジ４１１ａ、４１１ｂに支持されている。フランジ４１１ａ、４１１ｂを総称してフランジ４１１と呼ぶ。フランジ４１１は、ベルト６０３の長手方向の移動、および周方向の形状を規制している。フランジ４１１には耐熱性の樹脂等が用いられる。本実施例ではＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）を使用した。
【００３５】
フランジ４１１ａと加圧アーム４１４ａとの間には加圧バネ４１５ａが縮められた状態で設けられている。フランジ４１１ｂと加圧アーム４１４ｂとの間にも加圧バネ４１５ｂが縮められた状態で設けられている。以後、加圧バネ４１５ａ、４１５ｂを総称して加圧バネ４１５と呼ぶ。
【００３６】
このような構成により、フランジ４１１、支持ステー６０２を介して、加圧バネ４１５の弾性力がヒータ６００に伝わる。そして、ベルト６０３が加圧ローラ４の上面に対して所定の押圧力で加圧され、用紙搬送方向Ｑにおいて所定幅のニップ部Ｎが形成される。本実施例に於ける加圧力は一端側が約１５６．８Ｎ、総加圧力が約３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）である。
【００３７】
７００はコネクタであり、ヒータ６００に給電を行うためにヒータ６００と電気的に接続する給電部材である。コネクタ７００は、ヒータ６００の長手方向一端側に着脱可能に取り付けられる。コネクタ７００はヒータ６００に対して簡便に着脱可能に設けられているため、定着装置Ａの組立や、ベルト６０３やヒータ６００が破損した際の交換を容易に行うことができ、メンテナンス性に優れている。コネクタ７００の詳細は後述する。
【００３８】
サーミスタ６３０は、ヒータ６００の裏面側（摺動面とは反対側）に設置された温度センサである。サーミスタ６３０は、発熱体６２０とは絶縁された状態でヒータ６００に接着されている。サーミスタ６３０は、ヒータ６００の温度を検知する機能を担っている。図５に示すように、サーミスタ６３０は、Ａ／Ｄコンバータ（不図示）を介して制御回路（制御部：制御手段）１００に接続しており、検知した温度に応じた出力を制御回路１００に送信する。
【００３９】
制御回路１００は、各種制御に伴う演算を行うＣＰＵと、各種プログラムを記憶したＲＯＭ等の不揮発媒体を備えた回路である。このＲＯＭにはプログラムが記憶されており、ＣＰＵがこれを読みだして実行することで、各種制御を実行する。なお、制御回路１００としては、同様の機能を果たせばＡＳＩＣ等の集積回路などでもよい。
【００４０】
制御回路１００は、電源１１０の通電内容を制御するように電源１１０と電気的に接続されている。また、制御回路１００は、サーミスタ６３０の出力を取得するようにサーミスタ６３０に電気的に接続されている。
【００４１】
制御回路１００はサーミスタ６３０から取得した温度情報を電源１１０の通電制御に反映させている。つまり、制御回路１００は、サーミスタ６３０の出力をもとに、電源１１０を介してヒータ６００へ供給する電力を制御している。本実施例では、制御回路１００が電源１１０の出力の波数制御を行うことで、ヒータ６００の発熱量を調整する。このような制御をおこなうことで、ヒータ６００は定着を行う所定の温度（例えば、約１８０℃）で一定に維持される。
【００４２】
図３に示すように、加圧ローラ４の基体（芯金）４ａは、装置フレームの側板４１の奥側（左側）と手前側（右側）の軸受け４２ａ、４２ｂを介して回転可能に保持されている。また、基体４ａの軸線方向の一方側（右側）の端部にはギアＧが設けられており、モータＭの駆動力を加圧ローラ４の基体４ａに伝達する。
【００４３】
図１に示すように、モータＭからの駆動力が伝達された加圧ローラ４は矢印方向（時計回り）に回転駆動する。そして、ニップ部Ｎにて加圧ローラ４を介してベルト６０３に駆動力を伝達することで、ベルト６０３を矢印方向（反時計回り）に従動回転させる。
【００４４】
モータＭは、ギアＧを介して加圧ローラ４を駆動する駆動手段である。図５に示すように、制御回路１００はモータＭの通電を制御するためにモータＭに電気的に接続されている。制御回路１００によって通電が行われると、モータＭはギアＧの回転（駆動）を開始する。
【００４５】
制御回路１００はモータＭの回転制御を行っている。制御回路１００は、モータＭを介して加圧ローラ４とベルト６０３を所定の速度で回転させる。そして、定着処理の実行にともないニップ部Ｎにて挟持搬送する用紙Ｐの速度が、所定のプロセススピード（例えば約２００［ｍｍ／ｓｅｃ］）となるように調整する。
【００４６】
［ヒータ］
主として、図４の（ａ）、図５〜図８を参照して説明する。ヒータ６００は、基板６１０と、基板６１０上の発熱体６２０（６２０ａ〜６２０ｃ）と、導体のパターン（配線）と、発熱体６２０（６２０ａ〜６２０ｃ）と導体のパターン（配線）を覆う絶縁コート層６８０を備えている。
【００４７】
基板６１０は、ヒータ６００の寸法や形状を決定する部材であり、ベルト６０３の長手方向に沿って当接可能な部材である。基板６１０の材料には、耐熱性・熱伝導性・電気絶縁性などに優れたアルミナ・窒化アルミ等のセラミック材料が用いられる。本実施例では長手方向（図５において左右方向）の長さが約４００ｍｍ、短手方向（図５において上下方向）の長さ約１０ｍｍ、厚さ約１ｍｍのアルミナの板部材を用いている。
【００４８】
基板６１０の裏面上には、導電厚膜ペーストを用いて厚膜印刷法（スクリーン印刷法）によって発熱体６２０（６２０ａ〜６２０ｃ）と導体パターン（配線）が形成されている。本実施例では、導体パターンには抵抗率が低くなるように銀ペーストが用いられており、発熱体６２０（６２０ａ〜６２０ｃ）には抵抗率が高くなるように銀-パラジウム合金のペーストが用いられている。
【００４９】
また、発熱体６２０（６２０ａ〜６２０ｃ）と導体のパターンは耐熱性ガラスからなる絶縁コート層６８０によって被覆されており、リークやショートが生じないように電気的に保護されている。
【００５０】
発熱体６２０（６２０ａ〜６２０ｃ）は、通電によってジュール熱を生じる抵抗体である。発熱体６２０（６２０ａ〜６２０ｃ）は、基板６１０上にその長手方向に沿った発熱体として形成されている。発熱体６２０（６２０ａ〜６２０ｃ）は抵抗値が所望の値となるように、幅（基板６１０の短手方向長さ）１〜４ｍｍ、厚み５〜２０μｍに調整されている。
【００５１】
本実施例の発熱体６２０（６２０ａ〜６２０ｃ）は、幅約１ｍｍ、厚み約１０μｍである。本実施例においては発熱体６２０ａの長手長さは３００ｍｍ、発熱体６２０ｂの長手方向の長さは２６０ｍｍ、発熱体６２０ｃの長手方向長さは２２２ｍｍとしている。
【００５２】
ヒータ６００にコネクタ７００が接続されて、共通電極６４１と対向電極６５２（６５２ａ〜６５２ｃ）に電圧を印加することで、発熱体６２０（６２０ａ〜６２０ｃ）に電流が流れ、発熱体６２０（６２０ａ〜６２０ｃ）のそれぞれが発熱する。
【００５３】
［コネクタ］
次に、コネクタ７００についてその構成を詳細に説明する。図７は、ハウジング７５０ついて説明する説明図である。図６及び図８はコンタクト端子７１０について説明する説明図である。
【００５４】
本実施例のコネクタ７００はヒータ６００に取り付けられることでヒータ６００に電気的に接続される。詳細には、コネクタ７００は、共通電極６４１に接触して電気的に接続可能なコンタクト端子７１０と、対向電極６５２（６５２ａ〜６２５ｃ）に接触して電気的に接続可能なコンタクト端子７２０（７２０ａ〜７２０ｃ）を備えている。そして、コネクタ７００とベルト６０３が接触しないように、ヒータ６００のベルト６０３の長手方向から突出した領域の表裏をコネクタ７００が挟みこむことで、各コンタクト端子が各電気接点に接続する。
【００５５】
このような構成である本実施例の定着装置Ａでは、コネクタと電気接点との接続に半田付け等を用いない。そのため、定着処理の実行に伴い温度上昇するヒータ６００とコネクタ７００との間の接続を高い信頼性で維持することができる。また、本実施例の定着装置Ａでは、コネクタ７００がヒータ６００に対して着脱可能であるため、ベルト６０３やヒータ６００の交換を容易に行うことが出来る。
【００５６】
図６に示すように、金属製のコンタクト端子７１０、７２０ａ、７２０ｂ、７２０ｃ を備えたコネクタ７００は、基板の一端側において基板６１０の短手方向からヒータ６００に取り付けられる。各コンタクト端子７１０、７２０ａ、７２０ｂ、７２０ｃについてコンタクト端子７２０ａを例に説明する。
【００５７】
図８に示すように、コンタクト端子７２０ａは後述するスイッチＳＷ６４０ａを電気的につなぐ部材である。コンタクト端子７２０ａは対向電極６５２ａに接触するための電気接点７２１ａと、スイッチＳＷ６４０に接続するためのケーブル７２２ａを備えている。コンタクト端子７２０ａはコの字の形状をしており、図８の矢印方向に移動させることでコの字の形状の隙間にヒータ６００を差し込むことができる。
【００５８】
コンタクト端子７２０ａの対向電極６５２ａと接触する個所には電気接点７２１ａが設けてあり、この電気接点７２１ａが対向電極６５２ａと接触することで対向電極６５２ａとコンタクト端子７２０ａが電気的に接続する。この電気接点７２０ａは板バネ性を有しているため押圧しながら対向電極６５２ａと接触する。そのため、コンタクト端子７２０ａは、ヒータ６００の表裏を挟み込んでその位置を固定することが出来る。
【００５９】
同様に、コンタクト端子７１０は、共通電極６４１と電源１１０を電気的につなぐ部材である。コンタクト端子７１０は共通電極６４１に接触するための電気接点７１１不図示）と、電源１１０に接続するためのケーブル７１２（不図示）を備えている。
【００６０】
同様に、コンタクト端子７２０ｂは、対向電極６５２ｂと後述するスイッチＳＷ６４０ｂを電気的につなぐ部材である。コンタクト端子７２０ｂは対向電極６５２ｂに接触するための電気接点７２１ｂ（不図示）と、スイッチＳＷ６４０ｂに接続するためのケーブル７２２ｂ（不図示）を備えている。
【００６１】
同様に、コンタクト端子７２０ｃは、対向電極６５２ｂと後述するスイッチＳＷ６４０ｃを電気的につなぐ部材である。コンタクト端子７２０ｃは対向電極６５２ｃに接触するための電気接点７２１ｃ（不図示）と、スイッチＳＷ６４０ｃに接続するためのケーブル７２２ｂ（不図示）を備えている。
【００６２】
図７に示すように、金属製の各コンタクト端子７１０、７２０ａ、７２０ｂ、７２０ｃは樹脂製のハウジング７５０に一体に保持されている。各コンタクト端子７１０、７２０ａ、７２０ｂ、７２０ｃは、ヒータ６００にコネクタ７００を取り付ける際に電気接点６４１、６５２ａ、６５２ｂ、６５２ｃにそれぞれ接続可能にハウジング７５０内において間隔をあけて並べて配置されている。各コンタクト端子間には隔壁が設けられており、各コンタクト端子間の電気的な絶縁性が保たれている。
【００６３】
なお、上述した説明では、コネクタ７００を基板６１０の短手方向端部から取り付ける例について説明したが、コネクタ７００の基板６１０への取り付け方はこれのみには限られない。たとえば、コネクタ７００を基板の長手方向端部から取り付ける構成であってもよい。
【００６４】
［ヒータへの給電］
次に、ヒータ６００への給電方法について説明する。本実施例の定着装置Ａは、用紙Ｐの幅サイズに応じてヒータ６００への給電を制御することで、ヒータ６００の発熱領域の幅サイズを変更可能である。即ち、ヒータ６００は発熱領域を長手方向で複数に変更可能であり、制御回路（制御手段）１００はヒータ６００発熱領域を定着装置Ａに導入される用紙の幅サイズに応じて制御する。
【００６５】
このような構成により、用紙Ｐに効率よく熱を供給することができる。なお、本実施例の定着装置Ａは、中央基準で用紙Ｐを搬送するため、発熱領域も中央を基準して広がっている。以下、ヒータ６００への給電について図５を用いて詳細に説明する。
【００６６】
電源１１０は、ヒータ６００に電力を供給する機能を有する回路である。本実施例では単相交流の実効値が約１００Ｖの商用電源（交流電源）を用いている。なお、ヒータ６００に電力を供給する機能を有していれば、電源１１０は直流電源であってもよい。
【００６７】
図５に示すように、制御回路１００は、スイッチＳＷ６４０ａ、ＳＷ６４０ｂ、ＳＷ６４０ｃをそれぞれ制御するためにスイッチＳＷ６４０ａ、ＳＷ６４０ｂ、ＳＷ６４０ｃにそれぞれ電気的に接続されている。
【００６８】
スイッチＳＷ６４０ａは、電源１１０と対向電極６５２（６５２ａ〜６５２ｃ）の間に設けられたスイッチ（リレー）である。スイッチＳＷ６４０（６４０ａ〜６４０ｃ）は、制御回路１００からの指示に応じて、電源１１０と対向電極６５２（６５２ａ〜６５２ｃ）を接続するか否か（ＯＮ／ＯＦＦ）の切り替えを行う。
【００６９】
制御回路１００は、ジョブの実行指示の受信にともない、定着処理に使用される用紙Ｐの幅サイズ情報を取得する。そして、用紙Ｐの幅サイズ情報に応じてＳＷ６４０（６４０ａ〜６４０ｃ）のＯＮ／ＯＦＦの組みあわせを制御し、発熱体６２０の発熱幅が、シートＰを加熱処理するのに適した発熱幅となるように制御する。
【００７０】
このとき、制御回路１００、電源１１０、スイッチＳＷ６４０（６４０ａ〜６４０ｃ）、コネクタ７００は、ヒータ６００に給電する給電手段として機能する。
【００７１】
用紙Ｐの幅が大サイズ（幅広、装置に使用可能な最大サイズ幅）の場合、たとえばＡ３サイズを縦送りする用紙Ｐや、Ａ４サイズを横送りする用紙Ｐの場合、用紙Ｐの幅サイズは約２９７ｍｍとなる。そのため、制御回路１００は、発熱体６２０ａを発熱させる制御を行う。したがって、制御回路１００はスイッチＳＷ６４３ａをＯＮ状態とし、スイッチＳＷ６４３ｂ、ＳＷ６４３ｃをＯＦＦ状態とする。その結果、ヒータ６００には電極６５２ａに給電が行われ、発熱体６２０ａが発熱する。このとき、ヒータ６００は、約３００ｍｍの領域が均一に発熱するので、約２９７ｍｍの用紙Ｐを加熱するのに適している。
【００７２】
用紙Ｐのサイズが小サイズ（装置に使用可能な最大サイズ幅よりも幅狭なサイズ）の場合、たとえばＡ４サイズを縦送りする用紙Ｐや、Ａ５サイズを横送りする用紙Ｐの場合、用紙Ｐの幅サイズは約２１０ｍｍとなる。そのため、制御回路１００は、スイッチＳＷ６４３ｃをＯＮ状態とし、スイッチＳＷ６４３ａ、ＳＷ６４３ｂをＯＦＦ状態とする。その結果、ヒータ６００には電極６５２ｃに給電が行われ、発熱体６２０ｃが発熱する。このとき、ヒータ６００は、約２２２ｍｍ領域が均一に発熱するので、約２１０ｍｍの用紙Ｐを加熱するのに適している。
【００７３】
ユーザの使用する紙サイズは多種多様である。主要な紙サイズだけでも、Ａ３サイズ（４２０ｍｍ×２９７ｍｍ）、Ａ４サイズ（２９７ｍｍ×２１０ｍｍ）、Ａ５サイズ（２１０ｍｍ×１４８ｍｍ）。Ｂ４サイズ（３６４ｍｍ×２５７ｍｍ）Ｂ５サイズ（２５７ｍｍ×１８２ｍｍ）がある。
【００７４】
また、海外ではレジャーサイズ（４３２ｍｍ×２７９ｍｍ）、レターサイズ（２７９ｍｍ×２１６ｍｍ）、エグゼクティブ（２６７ｍｍ×１８４ｍｍ）等がよく使用される。また封筒に関しては多種多様なサイズが存在する。さらにはＡ４やＢ５等のサイズは縦送りをされる場合が有る。
【００７５】
従って、ユーザが使用する用紙Ｐの幅サイズは多岐にわたっている。しかしながら、本実施例のヒータ６００の発熱体は３本であるため、すべての紙サイズで紙幅と発熱領域を一致させることはできない。
【００７６】
例えば、エグゼクティブサイズを横送りする用紙Ｐの場合、用紙Ｐの幅サイズは２６７ｍｍとなる。発熱体６２０ｂでは２６０ｍｍであるため用紙Ｐの端部が加熱されないため、発熱体６２０ａを発熱させる制御を行う。したがって、制御回路１００はＳＷ６４３ａをＯＮ状態とし、ＳＷ６４３ｂ、ＳＷ６４３ｃをＯＦＦ状態とする。その結果、ヒータ６００には電極６５２ａに給電が行われ、発熱体６２０ａが発熱する。
【００７７】
このとき、ヒータ６００は、約３００ｍｍの領域が均一に発熱するので、用紙Ｐの幅サイズは２６７ｍｍであることから、発熱領域とシートＰの幅サイズに３３ｍｍの差が生じる。本実施例の定着装置Ａは、中央基準で用紙Ｐを搬送するため、発熱領域内で用紙Ｐが通過しない領域が両端部に１６．５ｍｍ生じる。この発熱領域と用紙Ｐ幅のギャップを非通紙部幅と呼ぶ。
【００７８】
即ち、ヒータ６００は発熱領域の変更可能数より、装置に使用可能な用紙の幅サイズの種類数の方が多い。また、不定形サイズの用紙の幅サイズに対応可能で有る。
【００７９】
図９は非通紙部幅と非通紙部昇温の関係を表したグラフである。非通紙部昇温は本実施例の定着装置Ａを使用し、定着装置Ａに搭載されたベルト６０３の速度を２３４ｍｍ／ｓｅｃとなるように調整し、ベルト６０３を１９０℃に設定した。定着装置Ａのニップ部Ｎに用紙Ｐとして各種サイズの坪量が７５〜８１．４ｇの紙を通紙した。連続５００枚通紙した時の非通紙領域のベルト表面の温度を測定した。
【００８０】
非通紙部幅が広いほど、非通紙部昇温は高くなっている。過度の非通紙部昇温は、ホルダ６０１や摺動層の熱による変質、変形を招来することがある。本実施例においては非通紙部昇温を２３０℃以下にすることでホルダ６０１や摺動層の熱による変質、変形を防止する。
【００８１】
非通紙部昇温を低下させる手法としては、温調温度を下げることがあげられる。しかしながら温調温度を下げると、トナーの用紙Ｐへの付着強度が落ちることで、トナー画像が用紙Ｐから剥がれるオフセットという問題が発生することがある。また、発熱体６２０の数を増やすことが考えられるが、発熱体数を増やすとヒータ６００の幅が広くなってしまう。したがって、ニップ部Ｎを広くする必要があり、そのために加圧ローラ４の外径が大きくなるため、装置の大型化、コストアップ、立ち上がり時間の低下が発生してしまう。
【００８２】
非通紙部昇温を下げる手法として、非通紙部幅の広い用紙Ｐを通紙する場合には、単位時間に通紙する用紙Ｐの枚数を減らすことが有効である。この手法は弊害が少ないが、大量の通紙を行う場合に、多くの時間を必要とするため、生産性の低下という問題が残ってしまう。
【００８３】
（４）加圧ローラ４
図１０は図１に示す加圧ローラ４の俯瞰模型図（外観斜視模型図）である。加圧ローラ４は、鉄やアルミニウム等からなる基体（軸芯体、芯金）４ａと、シリコーンゴムからなる弾性層４ｂと、フッ素樹脂等からなる離型層（樹脂表層）４ｃを有する。
【００８４】
以下では、加圧ローラ４の周方向（用紙搬送方向）を「ｘ」方向、加圧ローラ４の幅方向(長手方向、軸方向）を「ｙ」方向、加圧ローラ４の構成層の厚み方向（層厚方向）を「ｚ」方向と表す。また、周方向ｘと幅方向ｙを合わせて加圧ローラ４の面方向とする。Ｌ１は加圧ローラ４の幅寸法（幅長さ）である。本実施例ではＬ１は３２０ｍｍである。
【００８５】
Ｌ２はニップ部Ｎ（定着装置Ａ）に導入可能な最大幅サイズの用紙の幅（用紙面において用紙搬送方向に直交するわる行方向の寸法）である。本実施例ではこの最大幅サイズＬ２はＡ４サイズ横送り幅２９７ｍｍである。用紙の搬送は所謂中央基準でなされる。
【００８６】
基体４ａの外径は、例えば、４ｍｍ〜８０ｍｍである。４ａ−１と４ａ−２は基体４ａの幅方向の一端側と他端側とにそれぞれ基体４ａと同心一体に配設された小径軸部である。この小径軸部４ａ−１と４ａ−２はそれぞれ定着装置Ａのフレームなどの不図示の固定部分に回転自在に軸受されて支持される部分である。
【００８７】
弾性層４ｂは、図１３の（ｂ）と（ｂ）の模式図に示すように、基体４ａの幅方向ｙに配向している針状フィラー４ｂ１と、空隙（多孔質：空孔）４ｂ２とを有する。弾性層４ｂの厚みは用紙搬送方向Ｑに関して所望の幅のニップ部Ｎを形成できれば特に限定されないが、２〜１０ｍｍが好ましい。離型層４ｃの厚さは加圧ローラ４に充分な離型性と耐久性等を付与することができれば任意に設定することができる。一般的には２０〜５０μｍである。
【００８８】
図１１〜図１３を用いて、弾性層４ｂについてさらに詳しく説明する。図１１は、弾性層４ｂ中で幅方向ｙに配向して存在する直径Ｄ及び長さＬの針状フィラー４ｂ１の拡大斜視図である。なお、針状フィラー４ｂ１の物性等については後述する。
【００８９】
図１２は、図１０の弾性層４ｂを切り出した切り出しサンプル４ｂｓの拡大斜視図である。切り出しサンプル４ｂｓは、図１０に示したように、幅方向ｙ及び周方向ｘに沿って切り出してある。図１３の（ａ）と（ｂ）は切り出しサンプル４ｂｓの周方向断面（ａ断面）および幅方向断面（ｂ断面）である。
【００９０】
切り出しサンプル４ｂｓの周方向断面（ａ断面）は、図１３の（ａ）に示すように、針状フィラー４ｂ１の直径Ｄの断面が主として観察できる。幅方向断面（ｂ断面）は、図１３の（ｂ）に示すように、針状フィラー４ｂ１の長さＬの部分が主として観察できる。加圧ローラ４の弾性層４ｂにおいて幅方向ｙに配向した針状フィラー４ｂ１は熱伝導パスとなり、加圧ローラ４の幅方向ｙの熱伝導率を高めることができる。また、図１３の（ａ）及び（ｂ）のいずれにも、均一に分布した空隙４ｂ２を観察することができる。
【００９１】
このように幅方向ｙに配向した針状フィラー４ｂ１と空隙４ｂ２により、弾性層４ｂの幅方向ｙでは高熱伝導性であり、厚み方向zでは空隙４ｂ２によって、低熱伝導性となっている。また、空隙４ｂ２によって、見かけ密度が低下するため、容積比熱を低減できる。なお、見かけ密度は、空隙４ｂ２を含んだ体積を基にした密度である。
【００９２】
弾性層４ｂを特徴的に表現するものとして、ベースポリマー、針状フィラー４ｂ１、空隙４ｂ２が挙げられる。以下順を追って説明する。
【００９３】
（ベースポリマー）
弾性層４ｂのベースポリマーは付加硬化型液状シリコーンゴムを架橋硬化することで得られる。付加硬化型液状シリコーンゴムはビニル基等の不飽和結合を有するオルガノポリシロキサン（Ａ）と、Ｓｉ‐Ｈ結合（ヒドリド）を有するオルガノポリシロキサン（Ｂ）とを有する未架橋シリコーンゴムである。加熱等によりビニル基等の不飽和結合に対してＳｉ‐Ｈが付加反応することで架橋硬化が進行する。反応を促進する触媒として（Ａ）には白金化合物を含有するのが一般的である。
【００９４】
この付加硬化型液状シリコーンゴムは、本発明の目的を損なわない範囲で流動性を調節できる。なお、本発明においては、発明の特徴の範囲を超えない限りは、弾性層４ｂ中に、本発明に記載されていないフィラーや充填材や配合剤が、公知の課題の解決手段として含まれていても構わない。
【００９５】
（針状フィラー４ｂ１）
針状(細長い繊維形状)のフィラー４ｂ１は配向された向きに熱を伝えやすい熱伝導異方性（針状フィラーの長軸方向（長さ方向）の熱伝導がよりも高い特性）を有している。針状とは、一方向のみに他方向に比べて長さを有する形状を指し、主に、短軸径と長軸長さによってその形状を表すことができる。短軸径（平均）は特に限定されるものではないが、５〜１５μｍのものが比較的容易に利用可能である。また、長軸長さ（平均）は０．０５〜５ｍｍのものが好ましい。より好ましくは、０．０５〜１．０ｍｍであることが望ましい。
【００９６】
図１１に示すように、針状フィラーの直径Ｄに対する長さＬの比が大きい、すなわちアスペクト比が高い材料が使用できる。針状のピッチ系炭素繊維は、より具体的な形状として、図１１において直径Ｄが５〜１１μｍ（平均直径）でありかつ長さＬ（平均長さ）が５０μｍ以上、１０００μｍ以下程度のものが例示でき、工業的に入手容易である。本実施例においてはアスペクト比が４．５〜２００の範囲のフィラーを針状フィラーとしている。針状フィラー底面の形状は円状でも角状でも構わず、後述した成形方法で配向する材料で有れば適用可能である。
【００９７】
このような材料として、ピッチ系炭素繊維が挙げられる。ピッチ系炭素繊維は石油、石炭、コールタールなどの副生成物を原料に高温で炭化して作った繊維である。熱伝導率λが５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であるピッチ系炭素繊維を含有することにより、本発明のニップ部形成部材を好適に実施できる。更にこのピッチ系炭素繊維が針状であることにより、より好適に本発明のニップ部形成部材の特徴が現れる。
【００９８】
弾性層４ｂ中に針形状フィラー４ｂ１の含有量は、加圧ローラ４の幅方向の熱伝導率を低下させないで期待する非通紙部昇温緩和の効果を得るために、また弾性層４ｂの成形を困難にしないために、５体積％以上４０体積％以下である事が好ましい。
【００９９】
上記の針状フィラーの含有量、平均長さ、熱伝導率は以下のように求めることができる。弾性層中の針状フィラーの含有量（体積％）の測定方法は、まず弾性層の任意の部分を切り出し、その２５℃における体積を、液浸比重測定装置（ＳＧＭ−６、メトラートレド株式会社製）により測定する（以下、この体積をＶａllと記す）。
【０１００】
次に、体積測定を行った評価サンプルを熱重量測定装置（商品名：ＴＧＡ８５１ｅ／ＳＤＴＡ、メトラートレド株式会社製）を用いて窒素ガス雰囲気下で７００℃・１時間加熱することでシリコーンゴム成分を分解・除去する。弾性層４ｂ中に針状フィラー以外に無機フィラーが入っていた場合、この分解後の残留物は、針状フィラーと無機フィラーが混在している状態である。
【０１０１】
この状態で２５℃における体積を乾式自動密度計（商品名：アキュピック１３３０−１、株式会社島津製作所製）により測定する（以下、この体積をＶａと記す）。その後、空気雰囲気下で７００℃・１時間加熱することにより、針状フィラーが熱分解除去される。残った無機フィラーの２５℃における体積を乾式自動密度計（商品名：アキュピック１３３０−１、株式会社島津製作所製）を測定する（以下、この体積をＶｂと記す）。これらの値を基に、次の式から針状フィラーの重量が求めることができる。
【０１０２】
針状フィラーの体積（体積％）＝｛（Ｖa−Ｖｂ）／Ｖａll｝×１００
針状フィラーの平均長さは、上記シリコーンゴム成分加熱除去後の針状フィラーの顕微鏡観察による一般的な方法により、求める事ができる。
【０１０３】
針状フィラーの熱伝導率は、熱拡散率と、定圧比熱と、密度と、から次の式で求めることができる。
【０１０４】
熱伝導率＝熱拡散率×定圧比熱×密度
熱拡散率はレーザーフラッシュ法熱定数測定装置（商品名：ＴＣ−７０００、アルバック理工株式会社製）による。定圧比熱は示差走査熱量測定装置（商品名：ＤＳＣ８２３ｅ、メトラートレド株式会社製）による。密度は乾式自動密度計（商品名：アキュピック１３３０−１、株式会社島津製作所製）による。
【０１０５】
なお、本実施例の針状フィラーの含有量、平均長さ、熱伝導率は計５個の切断サンプルについての平均値を採用している。
【０１０６】
（空隙４ｂ２）
弾性層４ｂ中には、配向した針状フィラー４ｂ１と空隙４ｂ２とが共存する。発泡剤や、中空粒子等の空隙形成手段によっては針状フィラーの配向阻害を起こす場合がある。針状フィラー４ｂ１の配向状態は幅方向ｙの熱伝導率を支配するため配向が阻害されると非通紙部昇温を抑制する効果が低減することとなり好ましくない。
【０１０７】
一方、含水材料を用いて空隙を形成した場合には、共存する針状フィラーの配向阻害を低減できる。針状フィラー４ｂ１の幅方向ｙへの配向と、空隙形成を両立できるメカニズムについては、明らかではない。しかし、上記中空粒子のような硬い殻もなく、含水ゲル分散状態の径を小さくできるので、流動時の針状フィラー４ｂ１の配向阻害への影響が少ないと考えている。なお、強度や画質の観点から、空隙径は２０μｍより下回ることが好ましい。
【０１０８】
弾性層４ｂの空隙率は、期待する立ち上がり時間短縮効果を得るために、また成型を困難にしないために、２０体積％以上７０体積％以下が好適である。空隙率が高い方が立ち上がり時間短縮でき、より好ましくは３５体積％以上７０体積％以下である。
【０１０９】
弾性層４ｂの表面からの深さ５００μｍまでの領域の空隙率は以下の式によって求める事ができる。まず、カミソリを用いて、弾性層４ｂの表面から深さ５００μｍまでの領域を任意の面で切断した。その２５℃における体積を、液浸比重測定装置（ＳＧＭ−６、メトラートレド株式会社製）により測定する（上記Ｖａll）。次に、体積測定を行った評価サンプルを熱重量測定装置（商品名：ＴＧＡ８５１ｅ／ＳＤＴＡ、メトラートレド株式会社製）を用いて窒素ガス雰囲気下で７００℃・１時間加熱する。これによりシリコーンゴム成分を分解・除去する（以下、この時の重量減少をＭｐと記す）。
【０１１０】
弾性層４ｂ中に針状フィラー以外に無機フィラーが入っていた場合、この分解後の残留物は、針状フィラーと無機フィラーが混在している状態である。
【０１１１】
この状態で２５℃における体積を乾式自動密度計（商品名：アキュピック１３３０−１、株式会社島津製作所製）により測定する（上記Ｖａ）。
【０１１２】
これらの値を基に、次の式から空隙量を求めることができる。なお、シリコーンポリマーの密度は０．９７ｇ／ｃｍ3として計算した（以下、この密度をρｐと記す）。
【０１１３】
空隙量（体積％）＝[｛（Ｖａll−（Ｍｐ／ρｐ＋Ｖａ）｝／Ｖａll]×１００
また、弾性層４ｂとしての空隙量は、弾性層４ｂから任意の面で切断し、上記と同様に測定できる。なお、本実施例の空隙量は、計５個の切断サンプルについての平均値を採用している。
【０１１４】
（幅方向熱伝導率λ１と厚み方向熱伝導率λ２の比）
弾性層４ｂは、幅方向熱伝導率λ１と厚み方向熱伝導率λ２の比λ１／λ２（以下、この比を熱伝導率比αと記す）が６以上９００以下である。即ち、針状フィラー４ｂ１は弾性層４ｂの長手方向の熱伝導率λ１が弾性層４ｂの厚み方向の熱伝導率λ２に対して６倍以上、９００倍以下となるように弾性層中において配向している。
【０１１５】
熱伝導率比αが６未満だと非通紙部昇温抑制の効果が十分に得られない場合がある。また、９００倍を超えるようにするためには針状フィラー量や空隙が増え、加工成形が困難である。熱伝導率比が高ければ高いほど、幅方向ｙに熱を均一にしつつ、厚み方向ｚへの熱の逃げを抑制するので、非通紙部昇温を抑制しつつ、立ち上がり時間短縮するには好適である。
【０１１６】
なお、熱伝導率比αは以下のように求めることができる。まず、加圧ローラ４から弾性層４ｂの切り出しサンプル４ｂｓ（図１２）を剃刀で切りだした。次に、以下のような方法によって、幅方向熱伝導率λ１と厚み方向熱伝導率λ２を測定し、各々測定５回行い、平均値を用いて、その比を算出した。
【０１１７】
図１４を用いて、弾性層４ｂの幅方向熱伝導率λ１及び厚み方向熱伝導率λ２の測定について説明する。図１４は、周方向（１５ｍｍ）×幅方向（１５ｍｍ）×厚み（弾性層厚み）に切り出したサンプル４ｂｓを重ね合わせて、厚みが約１５ｍｍになるよう作成した熱伝導率評価用試料である。幅方向熱伝導率λ１を測定する際は図１４に示すように厚さ０．０７ｍｍ、幅１０ｍｍのテープＴＡで被測定試料を固定した。次に被測定面の平面度を揃えるために剃刀にて被測定面及び被測定面裏面をカットする。
【０１１８】
そして、この被測定試料を２セット用意して、センサＳを被測定試料で挟み、測定を行う。測定はホットディスク法熱物性測定装置ＴＰＡ−５０１（京都電子工業株式会社製）を使用した異方熱伝導率測定である。厚み方向熱伝導率λ２の測定は、上記と同様の方法で被測定試料の向きを変えて測定した。
【０１１９】
（弾性層４ｂの表面からの深さ５００μｍまでの領域の容積比熱）
弾性層４ｂは、弾性層４ｂの表面からの深さ５００μｍまでの領域の容積比熱が０．５Ｊ／ｃｍ3・Ｋ以上１．２Ｊ／ｃｍ3・Ｋ以下である。該容積比熱が低い程、立ち上がり時間短縮できるので、より好ましくは０．５Ｊ／ｃｍ3・Ｋ以上１．０Ｊ／ｃｍ3・Ｋ以下である。
【０１２０】
ニップ部Ｎでの短時間繰り返し加熱（一般的に２０〜８０ｍｓｅｃ）を受ける加圧ローラ４の熱浸透距離は浅く、弾性層４ｂの表面からの深さ５００μｍ程度である。その厚み領域において、容積比熱を小さくすることで、定着フィルム３から加圧ローラ４への蓄熱を防ぎ、定着フィルム３を効率良く温度上昇させることができ、立ち上がり時間を短縮することができる。
【０１２１】
容積比熱０．５Ｊ／ｃｍ3・Ｋ未満では、空隙量を多量に含有させなければならず、加工成型が困難であり、１．２Ｊ／ｃｍ3・Ｋよりも大きいと、期待する立ち上がり時間短縮効果を得られない場合がある。
【０１２２】
加圧ローラ４の弾性層４ｂの表面からの深さ５００μｍまでの領域の容積比熱は以下のように求めることができる。
【０１２３】
まず、加圧ローラ４の弾性層４ｂの表面からの深さ５００μｍとなるように評価サンプル（不図示）を切り出す。続いて、定圧比熱測定と液浸比重測定を行う。定圧比熱は、例えば、示差走査熱量測定装置（商品名：ＤＳＣ８２３ｅ、メトラートレド株式会社製）により、定圧比熱を求めることができる。また、見かけ密度は、例えば、液浸比重測定装置（ＳＧＭ−６、メトラートレド株式会社製）を用いて、求めることができる。このように測定した定圧比熱と見かけ密度から次の式により、容積比熱を求めることができる。
【０１２４】
容積比熱＝定圧比熱×見かけ密度
（５）加圧ローラ４の製造方法
（ｉ）液体組成物配合工程
未架橋付加硬化型液状シリコーンゴムに上記の針状フィラー４ｂ１と吸水性ポリマーに水を含ませた含水材料を配合する。配合は、未架橋付加硬化型液状シリコーンゴムと針状フィラー４ｂ１と含水材料を所定の量を秤量し、遊星式の万能混合攪拌機など、公知のフィラー混合撹拌手段により混合物を分散させることが可能である。
【０１２５】
（ii）液体組成物層形成工程
１）金型
図１５の（ａ）は本実施形態において加圧ローラ４の注型製造に用いる金型１１の分解斜視図である。（ｂ）は金型１１を構成している中空金型５と一端側駒型６および他端側駒型７の縦断面図である。金型１１は、円柱状の成形空間（以下、キャビティと記す）５３を有する中空金型（中空円筒状金型、パイプ状筒型）５と、この中空金型５の一端側開口部５１と他端側開口部５２に対してそれぞれ装着される一端側駒型６および他端側駒型７とを有する。
【０１２６】
一端側駒型６は中空金型５のキャビティ５３内に液状ゴムを注入するための駒型である。他端側駒型７はキャビティ５３内への液状ゴムの注入に伴ってキャビティ５３内から押し出される空気を排出させるための駒型である。
【０１２７】
図１６の（ａ）は一端側駒型６の内面図（キャビティ側の端面図）、（ｂ）は外面図（キャビティ側とは反対側の端面図）である。一端側駒型６の内面側中央部には基体４ａの一端側の小径軸部４ａ−１が差し込まれる基体保持部としての中央穴６ｃが設けられている。また、外面側には円周孔（洞、凹部）６ａが設けられている。そして、円周孔６ａには外面側から内面側に至る液状ゴム混合物注入孔６ｂが円周に沿って複数個穿設されている。
【０１２８】
また、他端側駒型７の内面中央部（キャビティ側の端面中央部）には基体４ａの他端側の小径軸部４ａ−２が差し込まれる基体保持部としての中央穴７ｃが設けられている。そして、内面側から外面側に至る排気孔７ｂが複数個穿設されている。
【０１２９】
一端側駒型６は中空金型５の一端側開口部５１に対して内面側を先にして嵌入し、内面側の円周縁部が開口部内周面の環状段部５１ａに突き当って受け止められるまで十分に挿入することで中空金型５の一端側に装着される。また、他端側駒型７は中空金型５の他端側開口部５２に対して内面側を先にして嵌入し、内面側の円周縁部が開口部内周面の環状段部５２ａに突き当って受け止められるまで十分に挿入することで中空金型５の他端側に装着される。
【０１３０】
２）金型に対する基体の設置
基体４ａは、弾性層４ｂが形成される部分に予め公知のプライマー処理を行った。プライマー処理を行わずに弾性層４ｂと基体４ａが層間接着する場合は、プライマーを用いなくても良い。
【０１３１】
図１７の（ａ）のように、中空金型５の一端側開口部５１に対して一端側駒型６を装着する。次に、（ｂ）のように、中空金型５の他端側開口部５２から上記の基体４ａを、一端側の小径軸部４ａ−１の側を先にして挿入し、一端側駒型６の内面側の中央穴６ｃに対して小径軸部４ａ−１を差し込んで支持させる。次に、（ｃ）のように、中空金型５の他端側開口部５２に対して他端側駒型７を、内面側の中央穴７ｃに基体４ａの他端側の小径軸部４ａ−２を差し込んで支持させた状態にして装着する。
【０１３２】
これにより、基体４ａが、その一端側と他端側の小径軸部４ａ−１と４ａ−２がそれぞれ一端側駒型６と他端側駒型７の中央穴６ｃと７ｃに支持されて金型５の円柱状のキャビティ５３の円柱中央部に同心に位置が決められて保持される。そして、円柱状のキャビティ５３の円柱成形面（内周面）５３ａと基体４ａの外面（外周面）４ａ−３との間には基体４ａの外周りに所定の厚さのゴム弾性層４ｂを注型成形するための間隙８が形成される。
【０１３３】
なお、金型１１のキャビティ５３に対する基体４ａの設置は上記の手順に限られない。中空金型５、基体４ａ、一端側駒型６、他端側駒型７が最終的に図１７の（ｃ）のように組み立てられればよい。
【０１３４】
３）金型１１の据え付け
上記のようにキャビティ５３内に基体４ａを設置した金型１１を、図１８のように、一端側駒型６側を下側とし他端側駒型７を上側として、対向する下側治具１２と上側治具１３との間に縦姿勢の状態で押さえ込ませて固定して保持させる。金型１１の一端側駒型（以下、下部駒型と記す）６側は下側治具１２の受け穴１２ａに嵌入して受け止められている。金型１１の他端側駒型（以下、上部駒型と記す）７側は上側治具１３の受け穴１３ａに嵌入して受け止められている。
【０１３５】
即ち、金型１１は、円柱状のキャビティ５３の円柱軸線を縦向きとし、かつ注入孔６ｂが配設されている側を下側とした姿勢状態で下側治具１２と上側治具１３との間に固定保持されて注型工程が行われる。下側治具１２の受け穴１２ａの中央部には液体組成物注入口１２ｂが穿設されている。注入口１２ｂには外部の液体組成物供給装置１４の液体組成物供給管１４ａは接続されている。上側治具１３の受け穴１３ａの中央部には排気口１３ｂが穿設されている。
【０１３６】
４）液体組成物の注入
供給装置１４が駆動されることで、前記（ｉ）項の液体組成物が供給管１４ａを通して下側治具１２の注入口１２ｂから受け穴１２ａに入り、受け穴１２ａと下部駒型６の外面側の円周孔６ａとで構成される空間部に充填される。引き続く液体組成物の供給に伴ってその充填液体組成物が円周孔６ａの円周に沿って複数個穿設されている注入孔６ｂを通って下部駒型６の外面側から内面側に流れる。そして、キャビティ５３の円柱成形面５３ａと基体４ａの外面４ａ−３との間に形成される隙間８に対して注入される。
【０１３７】
更に引き続く液体組成物の供給に伴って間隙８に対する液体組成物の注入が下から上に進行していく。間隙８に存在している空気は間隙８に対する液体組成物の下から上への注入に伴って間隙８内を下から上へ押し上げられて間隙８内から上部駒型７の排気孔７ｂおよび上側治具１３の排気口１３ｂを通って金型１１の外に出ていく。
【０１３８】
下部駒型６の各注入孔６ｂから隙間８への液体組成物の注入は隙間８の円周方向において平均的になされる。かつ、基体４ａが上下駒型６、７によりキャビティ５３の円柱中央部に同心に固定された状態であって、基体４ａが液体組成物が注入されることにより移動することがなく、偏肉を生ぜず間隙８を過不足なく液体組成物で充填させることができる。
【０１３９】
上記のようにして、基体４ａを配置した金型に、液体組成物を幅方向ｙと周方向ｘに流動を与えながら注型する。この液体組成物の注型の流動により、液体組成物に含まれる針状フィラー４ｂ１の多くは液体組成物の流れに従って、基体４ａの幅方向ｙつまり加圧ローラ４の長手方向に配向される。これにより、加圧ローラ４の幅方向ｙと周方向ｘ（加圧ローラ４の面方向ｘｙ）の熱伝導率が効果的に高まる。
【０１４０】
金型１１に対する液体組成物の注入は、少なくとも、隙間８が液体組成物で十分に満たされるまで行う。上部駒型７の排気孔７ｂは液体組成物で十分に充満させる必要はない。なお、液体組成物を幅方向ｙに流動を与えながら層形成できる方法であれば液体組成物層成形方法は上記の方法に限定されない。
【０１４１】
（iii）シリコーンゴム成分架橋硬化工程
液体組成物注型後（注型工程の終了後）、金型１１を上下の治具１２、１３から外す。このとき、金型１１内の液体組成物が下部駒型６や上部駒型７の外側開口部から流出しないように下部駒型６と上部駒型７の外側開口部を盲板などの取り付けにより密閉する。そして、金型１１を密閉した状態で、水の沸点以下の温度で５分〜１２０分熱処理し、シリコーンゴム成分を架橋硬化する。熱処理温度としては、６０〜９０℃が望ましい。密閉下であるので、含水材料中の水分を保持したまま、シリコーンゴム成分を架橋硬化させることができる。
【０１４２】
シリコーンゴム成分が硬化する前に、水分が蒸発する後述する工程で、空隙がない無発泡の層（スキン層）が形成される。このスキン層は、発泡することで多孔質化した部分よりも、密度が高いので、容積比熱が高く、立ち上がり時間短縮の観点では好ましくない。そのため、この工程は金型を密閉した状態で行うことが望ましい。
【０１４３】
（ｖｉ）脱型工程
金型１１を適宜、水冷や空冷を行った後、架橋硬化後の液体組成物層が積層された基体４ａを脱型する。
【０１４４】
脱型は、中空金型５の一端側開口部５１と他端側開口部５２から下部駒型６と上部駒型７をそれぞれ取り外す。この取り外しは、中空金型５内の架橋硬化後の液体組成物層の端面と下部駒型６と上部駒型７側の孔６ｂと７ｂ内の架橋硬化後の液体組成物層との会合部（連接部）の結合強度に抗してなされる。そして、中空金型５内から架橋硬化後の液体組成物層が積層された基体４ａを抜き出すことでなされる。
【０１４５】
必要に応じて、架橋硬化後の液体組成物層の一端側端面と他端側端面に残存するバリや不整部を除去する整形処理をする。
【０１４６】
（ｖ）脱水工程
基体４ａに積層した架橋硬化後の液体組成物層を加熱処理により脱水し、空隙４ｂ２を形成する（ゴムが架橋してなる層から含水材料中の水分を蒸発させ、多孔質の弾性層を形成する工程）。熱処理条件としては、１００℃〜２５０℃、１〜５時間が望ましい。
【０１４７】
この脱水工程により、基体４ａに積層した架橋硬化後の液体組成物層が、水分の蒸発にて、針状フィラー４ｂ１と空隙部４ｂ２とを含む多孔質弾性層４ｂとなる。弾性層４ｂに空隙４ｂ２を形成することで、加圧ローラ４の厚み方向zの熱伝導率が低減する効果が得られる。また、熱容量も小さくすることができる。一方、幅方向ｙの熱伝導率については針状フィラー４ｂ１が熱伝導パスとなり、厚み方向ｚに比較して、熱伝導率が高く維持される。
【０１４８】
以上により、幅方向ｙについては熱伝導率が高く、厚み方向ｚについては幅方向ｙよりも熱伝導率が低い弾性層４ｂを形成することが可能となる。
【０１４９】
（ｖｉ）離型層４ｃの積層工程
接着剤を用いて、弾性層４ｂ上に離型層４ｃである導電性フッ素樹脂製チューブを被覆し、一体化する。接着剤を用いずに弾性層４ｂと離型層４ｃが層間接着する場合は、接着剤を用いなくても良い
なお、離型層４ｃは工程の最後に形成することは必ずしも必要ではない。図１９のように、予め金型５の内面（成形面）に離型層となるべきチューブ４ｃを配置する。そしてこの金型５内に図１７、図１８の要領で基体４ａを配置する。この状態において金型１１内に液体組成物を注型する方法によっても離型層４ｃを積層できる。また、弾性層４ｂを形成した後に、離型層４ｃをフッ素樹脂材のコーティング等の公知の方法によって形成することも可能である。
【０１５０】
ここで、下部駒型６と上部駒型７は、それらの接液面に予め離型剤を塗布しておき、脱型後にそれらの駒型側に残る硬化ゴムを取り除く処理をして再使用する。離型剤を塗布しておけば、それらの駒型側に残る硬化ゴムの取り除き処理は容易である。中空金型５の成形面５３ａにも予め離型剤を塗布することで、ゴム硬化後の脱型が容易となる。また、注型工程において、金型１１は横向き姿勢や上下逆向き姿勢でも構わない。ただし、横向き姿勢や上下逆向き姿勢では液体組成物注入時に空気を噛み込む恐れがあるため、注入側を下側に配置する形態が好ましい。
【０１５１】
本実施例では以下の材料を使用した。基体４aは、ゴム積層部分の幅長さが３２０ｍｍの鉄製芯金を使用した。含水材料はレオジック２５０Ｈ（東亜合成株式会社製）に水を含水させたものである。レオジック２５０Ｈの量は含水材料に対して１ｗｔ％で調整した。離型層４ｃには厚さ５０μｍの予め内面処理されているＰＦＡフッ素樹脂チューブ（グンゼ株式会社製）を使用した。
【０１５２】
針状フィラー４ｂ１は以下に示したピッチ系炭素繊維を使用した。<商品名：ＸＮ−１００−２５Ｍ（日本グラファイトファイバー（株）製）>、平均繊維直径：９μｍ、平均繊維長Ｌ：１５０μｍ、熱伝導率９００Ｗ／（ｍ・Ｋ）。針状フィラー４ｂ１は弾性層４ｂ中に５体積％含むように調整した。また、空隙率は６０体積％となるよう調整した。
【０１５３】
なお、本実施例では、弾性層４ｂと基体４a間、弾性層４ｂと離型層４ｃ間を以下の材料によって、接着を行っている。弾性層４ｂと基体４a間の接着には「ＤＹ３９−０５１」（商品名、東レ・ダウコーニング株式会社製）のＡ液およびＢ液、弾性層４ｂと離型層４ｃの接着には「ＳＥ１８１９ＣＶ」（商品名、東レ・ダウコーニング株式会社製）のＡ液およびＢ液を使用した
本実施例では以下のような工程を経た。液体組成物配合工程では、各種材料を上記したように液体組成物を得た。次いで、万能混合撹拌機により混合し、内部にプライマー処理済みの基体４aを設置したφ２５パイプ状筒型に弾性層形成用の液体組成物を注型し、型を密閉した。シリコーンゴム成分の硬化工程では熱風オーブン内９０℃、１時間の条件で熱処理を行った。
【０１５４】
次に、この弾性層が形成された基体４aを設置したφ３０パイプ状筒型に弾性層形成用の液体組成物を注型し、型を密閉した。シリコーンゴム成分の硬化工程では熱風オーブン内９０℃、１時間の条件で熱処理を行った。さらに、脱水工程では、予め水冷と脱型を行い、熱風オーブン内２００℃、４時間の条件で熱処理を行った。最後に、離型層として、弾性層４上にＰＦＡフッ素樹脂を上記した接着剤を用いて、被覆した。
【０１５５】
《比較例》
上記の実施例の定着装置Ａと比較例の定着装置の比較を行った。
【０１５６】
（比較例１）
加圧ローラ４に、上記実施例の液体組成物の代わりに、針状フィラーや含水材料を含まずに、弾性層４ｂが熱伝導率０．４Ｗ／（ｍ・Ｋ）となるような付加硬化型シリコーンゴムを使用した。
【０１５７】
製造工程は上記実施例と同様な方法で、本比較例１の加圧ローラ４を得た。なお、本比較例１における加圧ローラ４は、針状フィラーや含水材料を含まずに製造したので、弾性層４ｂに針状フィラーや空隙を有していない。
【０１５８】
（比較例２）
加圧ローラ４に、上記実施例の液体組成物の代わりに、針状フィラーや含水材料を含まずに、弾性層４ｂが熱伝導率２．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）となるような付加硬化型シリコーンゴムを使用した。
【０１５９】
製造工程は上記実施例と同様な方法で、本比較例２の加圧ローラ４を得た。なお、本比較例２は、針状フィラーや含水材料を含まずに製造したので、弾性層４ｂに針状フィラーや空隙を有していない。
【０１６０】
（部材評価）
非通紙部昇温は上記実施例の定着装置Ａ（図１、図３）を使用し、定着装置Ａに搭載されたベルト６０３の速度を２３４ｍｍ／ｓｅｃとなるように調整し、ベルト６０３を１９０℃に設定した。定着装置Ａのニップ部Ｎに用紙Ｐとして坪量が７５ｇの八マーミルグレートホワイトをエグゼクティブサイズに裁断して通紙した。連続５００枚通紙した時の非通紙領域のベルト表面の温度を測定した。
【０１６１】
立ち上がり時間の評価には、上記の定着装置Ａ（図１、図３）に、通紙を行わない空回転状態において、ヒータスイッチが入ってから、ベルト６０３の表面温度が１８０℃になるまでの時間を測定した。
【０１６２】
実施例１、比較例１、比較例２の各定着装置について、それぞれの加圧ローラ４の弾性層４ｂの物性、および各定着装置における非通紙部温度、及び立ち上がり時間の評価結果を表１に示した。
【０１６３】
【表１】
2016024217.tif 000003
【０１６４】
比較例１の定着装置の場合には非通紙部昇温が大きく低下した。これは長手方向の熱伝導率が小さいためと考えられる。この場合にはエグゼクティブサイズだけでなく、レジャーサイズやレターサイズの場合でも非通紙部昇温が２３０℃を超えてしまい、生産性が低下することになった。
【０１６５】
比較例２の定着装置の場合には非通紙部昇温は変化しなかったが、立ち上がり時間が大きく低下した。これは厚み方向の熱伝導率が小さいためと考えられる。
【０１６６】
本実施例の定着装置Ａにおける加圧ローラ４は幅方向に配向した針状フィラーによって、幅方向の熱伝導率が高く、非通紙部昇温抑制効果があった。厚み方向の熱伝導率が小さいことと容積比熱が小さいことから、立ち上がり時間も良好であった。
【０１６７】
また、本実施例の定着装置Ａにおける発熱体が３本あるヒータではなく、発熱体が１本のヒータを利用した場合は次のような事象が生じた。即ち、本実施例の加圧ローラ４を使ってもＡ５サイズ、Ｂ４サイズ、Ｂ５サイズ、Ａ４サイズの縦送り、レターサイズの縦送り等で生産性が低下することになった。したがって複数の発熱体を持つヒータは、生産性向上に有効であることが確認できた。
【０１６８】
以上説明したように、画像Ｔを担持した記録材Ｐをニップ部Ｎにて挟持搬送して加熱するエンドレスベルト６０３有する。エンドレスベルト６０３に対向配置されエンドレスベルト６０３との間でニップ部Ｎを形成する対向回転体４を有する。対向回転体４は、基体４ａと基体４ａの上に形成された、針状フィラー４ｂ１を含む多孔質の弾性層４ｂを有する。針状フィラー４ｂ１は、弾性層４ｂの長手方向の熱伝導率λ１が厚み方向の熱伝導率λ２に対して６倍以上、９００倍以下となるように弾性層の層中において配向している。
【０１６９】
そして、エンドレスベルト６０３に接触してエンドレスベルト６０３を加熱する加熱部材６００であって、発熱領域を長手方向で複数に変更可能な加熱部材６００を有する。また、加熱部材６００の発熱領域を装置に導入される記録材Ｐの幅サイズに応じて制御する制御手段１００を有する。
【０１７０】
上記のような画像加熱装置構成により、多様な幅サイズの記録材を装置に導入使用した場合でも非通過部昇温を抑制し、かつ、立ち上がり時間を短縮することができる。即ち、非通過部昇温抑制と立ち上がり時間の短縮を両立できる高い生産性の画像加熱装置を提供できる。
【０１７１】
《その他の事項》
１）記録材Ｐに対するトナー像の形成原理や作像プロセスは転写方式の電子写真プロセスに限られない。記録材として感光紙を用いる直接方式の電子写真プロセスでもよい。像担持体として誘電体を用いる転写方式あるいは直接方式の静電記録プロセス、磁性体を用いる中間転写方式あるいは直接方式の磁気記録プロセスなどであってもよい。
【０１７２】
２）画像加熱装置は実施例の未定着トナー画像を固着像として定着する定着装置の他に、記録材に仮定着されたトナー像あるいは一度加熱定着されたトナー像を再度加熱加圧して光沢度等を向上させる画質改質装置も包含される。
【符号の説明】
【０１７３】
Ａ・・画像加熱装置、６０３・・エンドレスベルト、Ｎ・・ニップ部、Ｐ・・記録材、
Ｔ・・画像、４・・対向回転体、４ａ・・基体、４ｂ・・弾性層、４ｂ１・・針状フィラー、１００・・制御手段
【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】
2016024217.tif 000011
【図９】
2016024217.tif 000012
【図１０】
2016024217.tif 000013
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2016024217.tif 000018
【図１６】
2016024217.tif 000019
【図１７】
2016024217.tif 000020
【図１８】
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【図１９】
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