(57)【要約】【課題】短いウォームアップ時間、および、耐久性を維持しながら、定着ベルトの寄りと画像の光沢むらとを低減させることが可能な定着装置用ローラ、および、かかるローラを有する定着装置、および、画像形成装置を提供する。【解決手段】円柱状または円筒状の芯金の外周面に、複数の気泡が部分的に互いに重なり合って複合して形成された複合気泡を有する多孔質体により構成された発泡弾性層のみを弾性層として備えた定着装置用ローラであって、前記複合気泡について、その配列による最も強い周期性を示す配向の、前記芯金の軸に対する角度が、前記軸方向中央部付近を境界とする２つの領域で互いに反転しており、かつ、前記発泡弾性層の外周面および当該外周面付近に、前記多孔質体よりも熱伝導性の高いフィラーが分散含有されている定着装置用ローラ。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円柱状または円筒状の芯金の外周面に、複数の気泡が部分的に互いに重なり合って複合して形成された複合気泡を有する多孔質体により構成された発泡弾性層のみを弾性層として備えた定着装置用ローラであって、
前記複合気泡について、その配列による最も強い周期性を示す配向の、前記芯金の軸に対する角度が、前記軸方向中央部付近を境界とする２つの領域で互いに反転しており、かつ、
前記発泡弾性層の外周面および当該外周面付近に、前記多孔質体よりも熱伝導性の高いフィラーが分散含有されていることを特徴とする定着装置用ローラ。
【請求項２】
前記発泡弾性層の外周面から５００μｍ以内の領域に前記フィラーが配置されていることを特徴とする請求項１の定着装置用ローラ。
【請求項３】
前記フィラーが、アルミナ、結晶性シリカ、窒化珪素、窒化アルミニウム、および、窒化ホウ素から選ばれる少なくとも１種であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置用ローラ。
【請求項４】
前記発泡弾性層の前記軸を含む断面における一辺が２００μｍの正方形領域に存在する前記複合気泡について、その配列による最も強い周期性を示す配向の、前記軸に対する角度を、前記軸方向中央部付近でθｂとし、そして、前記軸方向の両端付近でθａおよびθｃとしたときに、θｂは７０°以上１１０°以下、θａが２０°以上９０°未満、θｃが９０°より大きく１６０°以下であり、かつ、θａ＜θｂ＜θｃの不等式を満足することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の定着装置用ローラ。
【請求項５】
前記発泡弾性層を切断したときに得られる断面に存在する気泡が０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲の大きさであって、かつ、前記多孔質体の連泡率が６０％以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の定着装置用ローラ。
【請求項６】
前記気泡のうちの５μｍ以上５０μｍ以下の大きさの気泡について、その存在数を５μｍ毎に分画したときに５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの気泡が最も多く存在することを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の定着装置用ローラ。
【請求項７】
前記気泡のうちの５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの気泡の数を１００としたときに、１０μｍ以上２０μｍ以下の大きさの気泡の数割合が５０以上であることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の定着装置用ローラ。
【請求項８】
前記多孔質体が水発泡シリコーンゴムにより構成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の定着装置用ローラ。
【請求項９】
最外層に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、または、ポリテトラフルオロエチレンにより構成される離型層が形成されていることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の定着装置用ローラ。
【請求項１０】
両端部に弾性体からなるグリップ層が設けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の定着装置用ローラ。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のローラを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載のローラを備えた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、定着装置用ローラ、定着装置、および、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の各種画像形成装置に用いられる定着装置として、ベルト定着方式やフィルム加熱方式の定着装置が広く知られている。これらのうちベルト定着方式の定着装置では、定着ベルトと定着装置用ローラとの間に形成されるニップに、トナーが付着した記録媒体を通過させることにより、ニップにおける熱と圧力とによってトナーが記録媒体に定着される。
【０００３】
上記の定着装置用ローラには、ニップの温度を低下させないように断熱性が求められ、このような性能を満たす一例として、発泡弾性層が設けられたローラが挙げられる。断熱性を備えたローラによれば、ニップが定着可能温度に達するまでの時間の短縮化が可能となり、また、発泡弾性層は硬度が比較的低いので幅広いニップが形成されやすくなり、良好な定着性を実現することができる。
【０００４】
このような定着装置用ローラにおいて、特許文献１では、水を分散質とした水エマルションシリコーンゴム組成物を用いる、いわゆる水発泡シリコーン技術により、複数の気泡が部分的に互いに重なり合って複合して形成された複合気泡を有する多孔質体から構成された弾性層が提案されている。この技術によれば、弾性層が微細気泡、かつ、連続気泡となることで、ウォームアップ時間の短縮化のみならず加熱時の熱膨張によるローラ外径の増加や破泡による硬度低下を防止でき、耐久性が向上するとされている。
【０００５】
しかしながら、最近のベルト式定着装置では、画像形成装置の小型化、高速化の要求等から、細径のローラが用いられている。そして、比較的大きい力での付勢によりニップ幅が広くなるように設計される。このため、定着時の定着装置用ローラの軸方向の温度むらに起因する画像の光沢むら、および、定着部材として無端状の定着ベルトを用いる場合の、定着ベルトの回転軸方向（スラスト方向）の一方側への寄り（以下、「ベルト寄り」とも云う。）が発生しやすくなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の問題を解決する、すなわち、短いウォームアップ時間、および、耐久性を維持しながら、定着ベルトの寄りと画像の光沢むらとを低減させることが可能な定着装置用ローラ、かかるローラを有する定着装置、および、画像形成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】
【０００７】
本発明の定着装置用ローラは、上記課題を解決するために、請求項１に記載の通り、円柱状または円筒状の芯金の外周面に、複数の気泡が部分的に互いに重なり合って複合して形成された複合気泡を有する多孔質体により構成された発泡弾性層のみを弾性層として備えた定着装置用ローラであって、前記複合気泡について、その配列による最も強い周期性を示す配向の、前記芯金の軸に対する角度が、前記軸方向中央部付近を境界とする２つの領域で互いに反転しており、かつ、前記発泡弾性層の外周面および当該外周面付近に、前記多孔質体よりも熱伝導性の高いフィラーが分散含有されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の定着装置用ローラは、円柱状または円筒状の芯金の外周面に、複数の気泡が部分的に互いに重なり合って複合して形成された複合気泡を有する多孔質体により構成された発泡弾性層のみを弾性層として備えた定着装置用ローラであって、前記複合気泡について、その配列による最も強い周期性を示す配向の、前記芯金の軸に対する角度が、前記軸方向中央部付近を境界とする２つの領域で互いに反転しており、かつ、前記発泡弾性層の外周面および当該外周面付近に、前記多孔質体よりも熱伝導性の高いフィラーが分散含有されている構成により、定着ベルトをローラの一方の端方向へ寄らす力と、他方の端方向へ寄らす力と、を拮抗させること、および、ローラ軸方向の温度むらを減少させること、とが可能となり、その結果、短いウォームアップ時間、および、耐久性を維持しながら、定着ベルトの寄りと画像の光沢むらとを低減させることを可能とする。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す図である。
【図２】本発明の定着装置の一例を示す図である。
【図３】本発明の定着装置で用いる定着ベルトの一例のモデル断面図である。
【図４】本発明の定着装置用ローラの一例のモデル断面図である。
【図５】本発明の定着装置用ローラの一例の発泡弾性層部分のモデル拡大断面図である。
【図６】複合気泡の配列の周期性を説明するモデル断面図である。
【図７】本発明の定着装置用ローラの実施例の発泡弾性層の断面写真である。
【図８】複合気泡の配列の周期性を評価する方法をモデル的に説明する説明図である。
【図９】気泡の大きさの分布の測定方法について説明する写真である。
【図１０】図１０（ａ）：発泡弾性層の断面写真である。図１０（ｂ）：図１０（ａ）について複合気泡の配列の周期性を調べた結果である。
【図１１】実施例１の定着装置用ローラの発泡弾性層の気泡の大きさの分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明について図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施形態を説明するための画像形成装置の一例の概略構成図である。
【００１１】
本例では画像形成装置としてタンデム型カラープリンタを挙げる。
図１において、画像形成装置９０内部の上方に設置されたボトル収容部１０１には、各色（イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。
【００１２】
中間転写ユニット８５に設置された中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック）に対応した作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが並設されている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋには、それぞれ感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５（図１には感光体ドラム５Ｋに対応したもののみに符号を付している。以下同じ。），現像装置７６，クリーニング部７７，除電部などが配設されている。
【００１３】
そして、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが回転し、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面に対して、後述する作像プロセス（帯電工程，露光工程，現像工程，転写工程，クリーニング工程）が行われ、各感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ上に各色の画像が形成される。
【００１４】
以下に感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋに対する作像プロセスについて説明する。
感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、駆動モータによって、図１において時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５において、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程）。
【００１５】
帯電された後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、露光部３から発せられるレーザ光により照射・露光され、各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程）。静電潜像が形成された感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、現像装置７６により静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程）。
【００１６】
感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ表面のトナー像は、第１転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋにより、中間転写ベルト７８周面に転写される（一次転写工程）。このようにして中間転写ベルト７８周面に順次重ねて各色のトナー像が転写積層されることにより、中間転写ベルト７８周面にフルカラー画像が形成される。
【００１７】
前記転写の後、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面は、クリーニング部７７に達して、残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程）。
【００１８】
そして、除電部により感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの表面の残留電位が除去される。こうして、感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋによる一連の作像プロセスが終了する。
【００１９】
次に、中間転写ベルト７８周面で行われる一連の転写プロセスについて説明する。
中間転写ユニット８５は、たとえば次の部材から構成されている。すなわち、無端状の中間転写ベルト７８、４つの一次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋ、二次転写ローラ８９、二次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０である。
【００２０】
中間転写ベルト７８は、二次転写バックアップローラ８２とクリーニングバックアップローラ８３とテンションローラ８４とに張架・支持され、二次転写バックアップローラ８２の回転駆動によって、図１における矢印Ａ方向に移動される。一次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋは、それぞれ感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋとで中間転写ベルト７８を挟み込むようにして一次転写ニップを形成している。一次転写バイアスローラ７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋには、トナーとは逆の極性の転写バイアスが印加される。
【００２１】
中間転写ベルト７８は、矢印Ａ方向に走行して、中間転写ベルト７８と感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間にそれぞれ形成された一次転写ニップを順次通過する。こうして感光体ドラム５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ表面の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８周面に順次重ねられて一次転写が行われる。
【００２２】
一次転写後、中間転写ベルト７８周面に形成されている４色のトナー像が積層されたカラー画像（以下、単に「トナー像」と云う場合がある。）は二次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置で二次転写バックアップローラ８２は、二次転写ローラ８９との間で中間転写ベルト７８を挟み込むようにして二次転写ニップを形成している。二次転写ニップにおいて、搬送されてくる記録媒体Ｐの表面にトナー像が転写される。
【００２３】
転写後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０に達して、中間転写ベルト７８周面の未転写トナーが回収される。こうして、中間転写ベルト７８の周面で行われる一連の転写プロセスが終了する。
【００２４】
二次転写ニップの位置に搬送される記録媒体Ｐは、画像形成装置９０内部の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７およびレジストローラ９８を経由して搬送される。給紙部１２には、転写紙などの記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。
【００２５】
給紙ローラ９７が図１において反時計方向に回転駆動されると、最上位の記録媒体Ｐから順にレジストローラ９８に給送される。レジストローラ９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ９８のローラニップの位置で一旦停止する。
【００２６】
そして、中間転写ベルト７８周面に形成されたトナー像にタイミングを合わせて、レジストローラ９８が回転駆動されることにより、記録媒体Ｐが前記二次転写ニップに向けて搬送される。このようにして、記録媒体Ｐ表面にトナー像が転写される。
【００２７】
二次転写ニップでトナー画像が転写された記録媒体Ｐは、その後、定着装置２０に搬送される。定着装置２０において定着ベルト２１と定着装置用ローラである加圧ローラ３１とによる加熱および加圧を受けて、表面に転写されたトナー像が記録媒体Ｐ表面に定着される。その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ９９を経て画像形成装置９０本体外へと排出され、スタック部１００上に順次スタックされる。
【００２８】
ここで、本発明の定着装置の一例である上記の定着装置２０について図２を用いて説明する。
【００２９】
図２において、定着装置２０内に、定着部材としての無端ベルト状部材からなる定着ベルト２１と、定着ベルト２１内に設けられたパイプ状の熱伝導部材２２と、加熱部材であるハロゲンヒータ２５と、定着ベルト２１に接して表面温度を検知する温度センサであるサーミスタと、定着ニップＮを形成する加圧部材としての加圧ローラ３１と、定着ベルト２１の外周一部に対向設置された断面円弧状の放熱部材４０などにより構成されている。
【００３０】
熱伝導部材２２の凹部２２ａの内部には、ニップ形成部材２６と断熱材２７が収納されており、熱伝導部材２２の内部には、これらを支持するための断面が略Ｔ字状の保持部材３０が設けられている。
【００３１】
熱伝導部材２２の定着ニップＮに対向する位置に凹部２２ａが形成され、凹部２２ａに、ニップ形成部材２６と、定着ベルト２１とニップ形成部材２６との間に配されたメッシュ状の潤滑シート２３と、熱伝導部材２２の凹部２２ａ底部とニップ形成部材２６の間に配された断熱材２７とが配設されている。
【００３２】
ニップ形成部材２６は、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性体から構成されており、定着ベルト２１の内周面に対して潤滑シート２３を介して間接的に摺動するようになっている。なお、ニップ形成部材２６が定着ベルト２１の内周面に直接摺動する構成であってもよい。
【００３３】
中空の熱伝導部材２２は材質としてアルミニウム，鉄，ステンレスなどのパイプ状金属を用いる。本実施形態の熱伝導部材２２は、定着ベルト２１の直径より１ｍｍ程度直径の小さい円形の断面を有している。
【００３４】
熱伝導部材２２を昇温させる熱源としては、図示したハロゲンヒータ２５でもよいが、ＩＨ（誘導加熱）方式、抵抗発熱体やカーボンヒータなども使用することができる。
【００３５】
定着ベルト２１について図３のモデル断面図を用いて詳細に説明する。図３に示すように、基材層４１の上に弾性層４２、離型層４３を積層しており、その全体の厚さは１ｍｍ以下となっている。また、その直径は１５〜１２０ｍｍ程度になるように設定されており、本実施の形態では３０ｍｍ程度に設定されている。
【００３６】
定着ベルト２１の基材層４１は、厚さが３０〜５０μｍであって、ニッケルもしくはステンレス（ＳＵＳ）等の金属材料またはポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成されている。弾性層４２は光沢むらのない均一な画像を得るために、ベルト表面に柔軟性を与える目的で形成され、厚さは１００〜３００μｍが好ましい。また、定着温度における耐熱性を有する必要性から、材質としてはシリコーンゴム、発泡シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が用いられる。離型層４３に使用される材料として、ポリテトラフルオロエチレン(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）、および四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素樹脂、もしくはこれらの樹脂の混合物、耐熱性樹脂にこれらフッ素系樹脂を分散させたものが挙げられ、これらにより、定着装置用ローラとして用いたときに、トナーの固着を防ぎ、両面印刷時における十分な紙離型性を備えることが可能となる。
【００３７】
加圧ローラ３１は、本発明の定着装置用ローラの例であり、その構成を、芯金３４の軸３６を含む平面での断面図である図４、同平面での発泡弾性層３３部分のモデル拡大断面図である図５、および、芯金３４の外周面に発泡弾性層３３を形成した段階の中間品について、その複合気泡の配列傾向をモデル的に示した図６を用いて説明する。この例では円柱状の金属製部材からなる芯金３４上に、発泡シリコーンゴムからなる発泡弾性層３３、ＰＦＡまたはＰＴＦＥからなる表面離型層３２の順にそれぞれ積層され、さらに発泡弾性層３３の両端部付近には表面離型層３２の代わりに、定着ベルトとの滑りの発生を防止する、ゴム材料によって形成されるグリップ層３５が形成されている。このようにゴム材料から構成されるグリップ層３５により、グリップ層３５部分でも十分なニップ幅を確保でき、定着ベルト２１に対するグリップ力が向上するので、ずれのない良好な定着が実現可能となる。
【００３８】
芯金３４にはステンレス鋼、炭素鋼など剛性の高い金属材料を用いる。本発明では発泡弾性層に発泡シリコーンゴムを適用することで断熱性を有しており、そのために、芯金３４としては、中空（円柱状体）、中実（円筒状体）は問わない。
【００３９】
発泡弾性層３３に発泡シリコーンゴムを用いることで断熱性を得ることができ、加圧ローラへの伝熱を低減することで機器の立ち上げ時間短縮や省エネ（ＴＥＣ値低減）が可能となる。
【００４０】
この加圧ローラ３１の弾性層を単独で構成している発泡弾性層３３は、熱伝導率０．１〜０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、硬度２０〜６０°（アスカーＣ）であり、シリコーンゴム部分３３ａに複数の気泡が部分的に互いに重なり合って複合して形成された複合気泡３３ｂを有する多孔質体から構成され、図６においてモデル的に太線で示される、複合気泡３３ｂについて、その配列が最も強い周期性を示す配向の、芯金３４の軸３６に対する角度θａとθｃが、軸３６方向中央部Ｐｂ付近を境界とする２つの領域で互いに反転している。すなわち、軸方向中央部（以下、単に「中央部」とも云う。）Ｐｂでは軸３６に対して垂直方向を向いており、この中央部Ｐｂを境界として、部分ＰａおよびＰｃの気泡はそれぞれの気泡が属する側の軸先方向に多く配向している傾向があることを示している。
【００４１】
そして、図５に示すように、この例では発泡弾性層３３の外周面３３ｅおよびこの外周面３３ｅ付近にのみ、多孔質体よりも高い熱伝導性を有するフィラー３３ｃが分散含有されている。なお、図５中、複合気泡３３ｂとなっていない単独の気泡（以下、「単独気泡」とも云う。）を、符号３３ｄを付してモデル的に示す。
【００４２】
複合気泡は、球形状の単独気泡とは明確に異なり、球形が互いに部分的に重なり合って形成された形状となっているので、発泡弾性層の断面を観察することで単独気泡と容易に区別できる。
【００４３】
上記の発泡弾性層３３の外周面３３ｅから５００μｍ以内の領域にのみフィラー３３ｃが配置されていると、フィラー３３ｃの添加量が少なくても効果的に画像の光沢むらを抑制することが可能となるので好ましい。
【００４４】
また、複数の気泡が部分的に互いに重なり合って複合して形成された複合気泡３３ｂは、例えば、水発泡シリコーンゴムを用い、かつ、発泡弾性層３３形成前のエマルション組成物の攪拌条件および加熱条件（昇温条件等）を調整することで得ることができる。
【００４５】
さらに、発泡弾性層３３の、軸３６を含む断面（以下、単に「断面」とも云う。）における一辺が２００μｍの正方形領域に存在する複合気泡３３ｂについて、その配列が最も強い周期性を示す配向の、軸３６に対する角度（以下、「配向角」とも云う。）θを、図６に示すように、軸３６方向中央部Ｐｂ付近でθｂとし、そして、軸方向の両端付近でθａおよびθｃとしたときに、θｂは７０°以上１１０°以下、θａが２０°以上９０°未満、θｃが９０°より大きく１６０°以下であり、かつ、θａ＜θｂ＜θｃの不等式を満足するように構成すると、特に高い定着ベルトの寄り防止効果を得ることが可能となり、定着ベルト及び定着装置の長寿命化が可能となるので好ましい。ここで、このような配向角は、水発泡シリコーンゴムによる発泡弾性層形成時の加熱条件を調整することにより達成できる。
【００４６】
発泡弾性層３３を切断したときに得られる断面に存在する気泡は、０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲の大きさであることが好ましい。このように、従来の水発泡シリコーンゴムで作製されていた定着装置用ローラの多孔質体よりも小さい領域の気泡を多くすることにより複合気泡３３ｂが形成されやすくなり、その結果、高い連泡率が得られやすくなる。なお、連泡率は、発泡弾性層３３の気泡の内部空間と発泡弾性層３３の外部とのつながりを示す指標であり、連泡率が高いと定着装置用ローラの使用の際に発泡弾性層３３が圧縮されたときに気泡内の空気が発泡弾性層３３の外部に放出されやすくなる。このため、気泡内の空気の圧力が上昇しにくくなって、圧力上昇による気泡同士の間の壁状のシリコーンゴム部分３３ａの破壊が予防されて、定着装置用ローラとしての長寿命化を可能とすることができる。このような大きさの分布を有する気泡は、発泡弾性層３３の形成前の未硬化ゴムの攪拌条件を調整することで得ることができる。なお、発泡弾性層３３の形成時には連泡率が６０％以上となるように攪拌条件および硬化条件を調整することが好ましい。
【００４７】
また、発泡弾性層３３を切断したときに得られる断面に存在する気泡において、５μｍ以上５０μｍ以下の大きさの気泡について、その存在数を５μｍ毎に分画したときに５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの気泡が最も多く存在するように、発泡弾性層３３の形成時の攪拌条件および硬化条件を調整することが好ましい。このように特に小さい気泡を多く有することで、圧力を受けたときにその応力を均一に分散でき、その結果、気泡同士の間の壁状のシリコーンゴム部分３３ａの破壊が予防されて定着装置用ローラとしての長寿命化を可能とすることができる。
【００４８】
さらに、前記気泡のうちの５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの気泡の数を１００としたときに、１０μｍ以上２０μｍ以下の大きさの気泡の数割合が５０以上であることが好ましい。このように、気泡の大きさの分布において、ピークの裾が気泡の大きさが若干大きい領域まで広がっている構成、すなわち、５μｍ以上２０μｍ以下の比較的小さい気泡の領域中に、一様な大きさではなく、様々に大きさの異なる気泡を存在させることで、加圧の応力（圧力負荷）をより均等に分散でき、その結果、気泡同士の間の壁状のシリコーンゴム部分３３ａの破壊が予防されて定着装置用ローラとしての長寿命化を可能とすることができる。なお、このような気泡の大きさ分布は上記同様に発泡弾性層３３の形成条件を調整することで達成できる。
【００４９】
この発泡弾性層３３では、発泡シリコーンとして水発泡シリコーンを用いており、定着装置用ローラの弾性層として十分な耐熱性を備えることが可能となっている。ここで、水発泡シリコーンについて説明する。水発泡シリコーンはＷ／Ｏ型、すなわち、油中水滴型のエマルションとなる。すなわち、未硬化のシリコーンゴム成分内に水粒子が分散した状態となっている。このエマルションを金型に注型した後、加熱硬化させることで、発泡弾性層３３が形成される。
【００５０】
この際、ゴム成分内に分散している水は加熱によって蒸発し、その結果、シリコーンゴム内に気泡（独立気泡）が形成される。そして、発生した水蒸気はさらにこれら気泡間の壁を破り、隣り合う気泡同士が連結し、発泡弾性層外部に抜けるとされてきた。そして、このことにより、定着用ローラとして用いられたときに、発泡弾性層３３内の気泡内の空気が圧力を受けると発泡弾性層３３外へ放出されて、気泡間の気泡同士の間の壁状のシリコーンゴム部分３３ａへの空気による圧迫が解消されると考えられてきた。しかしながら、現実に水発泡シリコーンを用いて発泡弾性層３３を形成するだけでは連泡率の向上は困難であった。
【００５１】
本発明の定着装置用ローラでは、上述のように発泡弾性層３３に球形の気泡が互いに部分的に重なり合って形成される複合気泡３３ｂが存在することにより、連泡率の向上が可能となった。
【００５２】
ここで、図７に本発明の定着装置用ローラの発泡弾性層の断面の観察画像を示す。キーエンス社のレーザ顕微鏡ＶＫ−９５００を使用して行ったものである。球形の気泡が互いに部分的に重なり合って形成された複合気泡が観察される。
【００５３】
本発明者らは、発泡弾性層を形成する多孔質体内の複合気泡の構造を調べてみた。これまで、複合気泡は異方性を持たず、ランダムなものと考えられてきたが、実際には異方性を持っていることが判った。そして、この異方性をコントロールすることで、定着ベルトの寄りの制御が可能であると考えた。
【００５４】
ここで、複合気泡について、その配列による最も強い周期性を示す配向の、芯金の軸に対する角度（以下、「配向角」とも云う。）の評価方法について示す。例えば、水発泡シリコーンにより形成された多孔質体の場合、その気泡は分散質である水（及び、アルコール）が成形体から抜けるときに形成された微細な通路によりつながっている、いわゆる連泡体となっている。しかし、断面の観察画像（図７）を目視しても、気泡(連泡体)がいずれの方向に周期性を持っているかの判別は困難である。
【００５５】
そこで、画像の二次元フーリエ解析により複合気泡の配列の周期性を評価することとした。評価方法の例を、モデルを使って説明する。
【００５６】
モデルの一例として斜め１３５度方向に白黒のパターンを配列させた画像（図８（ａ））について二次元フーリエ解析を行った結果を図８（ｂ）に示す。図８（ａ）を目視した場合に容易に理解されるようにその白黒のパターンの周期性は図８（ｂ）で解析されたように１３５度方向にピークを持つ。ここで、図８（ａ）の画像に、目視ではどの方向に白黒のパターンが並んでいるか判別困難となるようにランダムに白線を重ねた画像を図８（ｃ）に示す。図８（ｃ）について、同様に二次元フーリエ解析を行うと周期性のピークは１３５度方向に抽出される（図８（ｄ））。
【００５７】
このように、目視では判別困難であった複合気泡の配列の周期性について、上述した二次元フーリエ解析による評価方法（図８（ｃ）の白線を複合気泡、黒線を固層（シリコーンゴム）と見立て）を適用することで、複合気泡の配列の周期性（気泡の連泡方向）が評価可能となる。
【００５８】
実際の評価手順としては、鋭利な刃物で発泡弾性層を構成する多孔質体をローラの軸を含む断面が得られるように切断し、その断面をレーザ顕微鏡（ＬＳＭ）、あるいは、電子顕微鏡（ＳＥＭ）により一辺が２００μｍの正方形の領域を、鮮明に見えるように撮影する（図９（ａ）参照。ただし、全体ではなく部分写真である。）。
【００５９】
得られた画像を市販の画像処理ソフトにより、気泡部分が黒く、固層（シリコーンゴム）部分が白くなるようにして白黒二値化（図９（ｂ）参照）する。
【００６０】
このように白黒二値化した画像に対して二次元フーリエ解析を行い、白黒（それぞれ固層と気泡とに対応する。）の配列の最も強い周期性を示す配向の、芯金の軸に対する角度（配向角）を抽出する。ここで図１０（ａ）に示した写真を白黒二値化し、その後二次元フーリエ解析により配向角を調べた結果を図１０（ｂ）に示す。この例では１３５度方向に配向角があること理解される。このようにして、配向角を知ることができる。本発明では、以上の方法により複合気泡の配列の周期性を評価した。
【００６１】
本発明では、この異方性を持った気泡の配列を発泡弾性層の形成時の温度条件を制御して、ベルトの寄りの低減可能な定着装置用ローラを実現している。
【００６２】
複合気泡の配列の周期性を有する発泡弾性層を備えた定着装置用ローラを定着装置に組み込んだ場合、発泡弾性層にニップ形成のための押し込み圧（軸に対するその垂直方向からの荷重）が加わると、気泡の配列に沿った力の分解が起こり、軸方向に分力が生じる。この分力が定着ベルトを寄らせる力となる。
【００６３】
しかし、本発明の定着装置用ローラでは、図６にモデル的に示したように、発泡弾性層３３の複合気泡について、その配列による最も強い周期性を示す配向の、芯金３４の軸３６に対する角度が、軸方向中央部Ｐｂ付近を境界とする２つの領域ＰａとＰｃとで互いに反転している構成により、ニップを形成する相手材である定着ベルトの軸方向の寄りを効果的に低減させることができる。
【００６４】
すなわち、このような発泡弾性層３３を有する定着装置用ローラでは図６のＰａ領域の気泡の配列による定着ベルトを寄らせる力をＦａ、Ｐｃ領域の気泡の配列による定着ベルトを寄らせる力をＦｃとすると、ＦａとＦｃとは方向が逆でかつ等しい大きさ（｜Ｆａ｜＝｜Ｆｃ｜）になる。つまり、発泡弾性層３３全体で見ると軸３６方向のベルトを寄らせる力はＦａ＋（−Ｆｃ）＝０となるので、定着装置として実際に駆動した場合に定着ベルトの寄りは生じないこととなる。
【００６５】
さらに、本発明の定着装置用ローラの発泡弾性層３３において、芯金３４の軸３６を含む断面における一辺が２００μｍの正方形領域に存在する複合気泡の配列が最も強い周期性を示す、軸３６に対する配向角を、中央部Ｐｂ（図６参照。）付近でθｂとし、そして、軸方向の両端付近でθａおよびθｃとしたときに、θｂは７０°以上１１０°以下、θａが２０°以上９０°未満、θｃが９０°より大きく１６０°以下であり、θａ＜θｂ＜θｃの不等式を満足することが、より高い、ベルトの寄り抑制効果を得ることが可能となるので好ましい。
【００６６】
次に、気泡の大きさ、複合気泡の個数、および、その大きさの分布の測定方法について説明する。
【００６７】
上述の複合気泡の周期性の測定の際と同様にして、発泡弾性層の断面の画像撮影を行い、その一辺が２００μｍの正方形の領域について、上記同様に、気泡とシリコーンゴム部とがともに明瞭になるように画像の二値化処理を行う。得られた二値化画像に対して、画像処理の手法の一つであるオープニング処理を、その消去対象とする気泡の大きさ（円相当径）を徐々に大きいものとしながら繰り返す。それぞれのオープニング処理で画像から消去された気泡が、その消去条件とその一つ前の消去条件との間の大きさを有する気泡である。
【００６８】
各オープニング処理で消去された画素数を、その消去条件で設定した気泡の大きさに相当する画素数で除することで、当該大きさの気泡の個数を知ることができる。このように、条件を変更しながらオープニング処理を繰り返すことにより、気泡の個数、および、その大きさの分布を求めることができる。
【００６９】
また、上記の断面における一辺が２００μｍの正方形領域に存在する気泡の大きさが５μｍ以上５０μｍ以下の範囲で、その存在数を５μｍごとに分画したときに、５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの気泡の数が最も多いと複合気泡が形成されやすく、連泡率を高くすることが可能となり、高い耐久性を得ることが可能となるので好ましい。さらに、このとき、前記５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの気泡の数を１００としたときに、１０μｍ超２０μｍ以下の大きさの気泡の数が５０以上であると、加圧の応力をより均等に分散できるために、より高い耐久性を得ることができる。
【００７０】
発泡弾性層３３を構成する多孔質体の熱伝導率は、０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であることが好ましい。熱伝導率が小さすぎると、定着装置用ローラとしたときのローラ表面の温度むらによる定着画像の光沢むらが生じやすくなり、大きすぎると、ニップが定着可能温度に達するまでの時間が長くなりやすい。
【００７１】
発泡弾性層３３を構成する多孔質体の硬度は、２０°以上６０°以下（アスカーＣ）であることが好ましい。硬度が低すぎると十分なニップ圧を得られにくいので、定着不良となる恐れが生じる。一方、硬度が高すぎると十分なニップ幅が得られにくいので、やはり定着不良となる恐れが生じる。
【００７２】
なお、多孔質体の製造方法としては、発泡剤を添加させ発泡構造を形成する化学発泡と、液状シリコーンゴム中に水を乳化させて混在させ、加熱することで水を揮発させて発泡構造を形成する、上述した水発泡シリコーン法が一般に知られている。
【００７３】
このうち、化学発泡では、得られる気泡のサイズが大きくなるために、複写機の定着用回転体として用いた場合、トナーに対して均一な圧力負荷がしづらい、画像むらや耐久不足(硬度低下、破断など)が起こりやすいという問題がある。一方、水発泡シリコーン法では、微細なセルを均一に形成することができ、トナーに対して均一な圧力負荷が容易となり、逆に、圧力負荷を均等に受けるため、耐久性不足が生じにくい。このため、本発明における発泡弾性層を形成する多孔質体は、例えば水発泡シリコーン法を応用して得ることが好ましい。
【００７４】
具体的には、例えば、東レ・ダウコーニング社製のビニルメチルシリコーンゴム（ＶＭＱ）ＤＹ３５−９３３４等の水発泡シリコーン組成物を用い、最終的に形成される多孔質体からなる発泡弾性層の上述の断面に存在する気泡が０．１μｍ以上５０μｍ以下の大きさの範囲となるように攪拌条件を調整する。この範囲よりも大きい気泡が生じる攪拌条件では、定着装置用ローラとしたときに十分な耐久性が得られない恐れがある。
【００７５】
さらに、この攪拌条件を詳細に設定するとともに、加熱条件を調整することにより、複合気泡を形成させたり、気泡の希望の大きさの分布を得ることができる。
【００７６】
より具体的には、市販されている２液型の液状シリコーン主剤に触媒、界面活性剤、架橋剤を添加して攪拌した液状シリコーン液に、水（必要に応じてアルコールを加える）、添加剤、充填剤、分散剤等を混ぜて上記の液状シリコーンゴムと同等の粘度に調整した混合溶液を、攪拌してエマルション組成物を調製する。液状シリコーンゴムは水との乳化性を考慮し、比重が１．００〜１．０５の範囲のものが好ましい。
【００７７】
ここで、液状シリコーンゴムと混合溶液との配合比率は、得たい空孔率により調整する。例えば、液状シリコーンゴムと混合溶液との配合比率を１：１にすると、エマルション中の微粒子状の水分が蒸発しセルとなるので空孔率５０％の多孔質体を得ることができる。
【００７８】
エマルション組成物は、ホモジナイザーや、必要に応じて超音波処理を伴う攪拌機を用い、上記条件を満足するような気泡分布が得られるよう攪拌手段、攪拌時間、攪拌速度（例えば３００〜１５００回転／分（ｒｐｍ））などの各種攪拌条件を調整する。
【００７９】
なお、本発明の定着装置用ローラの発泡弾性層の外周面および当該外周面付近には、高熱伝導性のフィラーを分散配置するために、上記のエマルション組成物にフィラーを添加する。高熱伝導性のフィラーとしては、金属、金属酸化物や金属窒化物などが一般的であるが、熱伝導性が発泡弾性層の多孔質体よりも高く、発泡弾性層の熱伝導性を向上させることができるものであれば種類は問わない。しかし、後述するように、フィラーを添加したエマルション組成物が充填された金型を回転させて発泡弾性層の外周面および当該外周面付近にフィラーを分散配置させる場合には、エマルション組成物よりも比重の高いものであることが必要である。このようなものとして、アルミナ、結晶性シリカ、窒化珪素、窒化アルミニウム、及び、窒化ホウ素から選ばれる少なくとも１種のフィラーが挙げられる。これらフィラーを外周面およびその付近に配置することにより、定着装置用ローラの熱むら発生を抑制することが可能となる。
【００８０】
フィラーの形状としては粉状（粒子状）、針状、繊維状等が挙げられ、このうち、１種を、あるいは、２種以上を組み合わせて、用いることができる。
【００８１】
フィラーの大きさとしては、発泡弾性層の形成時にその外周面および当該外周面付近に均一に分布され、かつ、定着装置用ローラとしたときに画像に影響を及ぼさない範囲で適宜選択する。
【００８２】
これら条件を勘案してフィラーを選択し、エマルション組成物の調製時に配合する。配合量としては、十分な温度むら防止効果が得られ、かつ、発泡弾性層に求められる機能が阻害されない範囲で適宜選択する。すなわち、フィラーの配合量が少なすぎるとフィラー配合による画像の光沢むら防止効果が得られにくく、多すぎると発泡弾性層が硬くなり、十分な幅のニップが形成できなくなる恐れが生じる。
【００８３】
このようにして調製されたエマルション組成物を、予め芯金をセットした金型に充填し、加熱することでエマルション組成物内の水分を蒸発させずにシリコーンゴムを硬化させる（一次加熱）。この際、エマルション組成物を充填した金型を、例えば５０〜１５０回転／分、１〜１０分間回転させることで、発泡弾性層の外周面および当該外周面付近にフィラーを分散配置させることができる。この回転を制御して、フィラーを主に発泡弾性層の外周面から１０００μｍ以内の領域に、より好ましくは、５００μｍ以内の領域に配置させることが、少ないフィラーの添加で、ローラの軸方向の温度むらを効果的に防止可能となり、その結果、発泡弾性層全体の硬度上昇を招くことなしに画像のむらの発生を効果的に低減させることが可能となるので好ましい。
【００８４】
ここで、発泡弾性層の外周面及び芯金の接着面を含む断面を観察してフィラーの分散状体を調べ、「主体的に」、すなわち、観察されたフィラーの総数のうちの５０％以上が発泡弾性層の外周面から５００μｍ以内の領域に存在していることが好ましく、「ほとんど」、すなわち、８０％以上がこの領域に存在することがより好ましく、この領域「のみ」に、すなわち、９９％以上がこの領域に存在することがさらに好ましい。なお、フィラーの分散状態の観察は、複数の芯金に対して、同一条件で発泡弾性層を形成し、そのうちの１本（必要に応じて複数本）の発泡弾性層の断面について顕微鏡で行い、また、後述する複合気泡の周期性の測定や気泡の大きさの分布、連泡率等についても同様のサンプルで調べ、残りのサンプルで定着装置用のローラとして、その物性等の評価を行った。
【００８５】
通常、上記の充填は金型容量の９０〜１００％の範囲で行い、加熱温度は８０〜１３０℃の範囲、加熱時間は３０〜１２０分の範囲で行う。好ましい範囲としては、それぞれ、充填率９５〜１００％、加熱温度９０〜１１０℃、加熱時間６０〜９０分である。
【００８６】
次に、一次加熱後の多孔質体から水分を除去するために二次加熱を行う。加熱温度は１５０〜３００℃、加熱時間は１〜２４時間の範囲で行う。好ましい範囲としては、それぞれ、加熱温度２００〜２５０℃、加熱時間３〜５時間である。このような二次加熱を行うことで、多孔質体から水分を除去し、気泡を連泡タイプとするとともに、シリコーンゴムの最終的な硬化を終了させる。
【００８７】
なお、本発明の定着装置用ローラの多孔質体により構成された発泡弾性層では、複合気泡の配列が最も強い周期性を示す、軸に対する配向角が、前記軸方向中央部付近を境界とする２つの領域で互いに反転している。このように複合気泡の配列の周期性は硬化条件（加熱条件）等を調整することにより達成できる。
【００８８】
このように、成形した発泡弾性層の外周に例えば一液熱硬化型の接着剤を塗布し、最外層としてＰＦＡチューブで被覆して離型層を形成する。離型層にはその他、ＰＴＦＥ、ＦＥＰなどの離型性及び耐熱性のよい材料を用いることができる。
【００８９】
グリップ層はローラ端部側、離型層側の通紙領域外に、通紙領域から１〜１５ｍｍ程度離れた位置に形成する。形成方法として、スプレー塗装、ディップ塗装、ブレード塗装、ロールコートなどを用いる。
【００９０】
このグリップ層の材料には、グリップ力を得るため、タック性を有すること、ニップ部の形成を阻害しないために弾性体であること、定着温度に対する耐熱性を有すること、の３つの特性が必要となる。そうした材料として、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどのゴム材料を用いることが好ましい。
【００９１】
本発明により、耐久性に優位性をもちながら定着ベルトの寄り速度を低減させることで定着ベルトの高寿命化を達成でき、さらに、従来行われてきたようにローラを鼓状形状とするような必要がなく良好な紙搬送性が得られるため、定着装置において軸方向に均一なニップ幅を形成でき、画質向上を見込める定着装置用ローラ及びかかるローラを有する定着装置、及び、画像形成装置を提供することが可能となる。このような定着装置用ローラを有する定着装置、および、画像形成装置では、高い省エネ性、良好な画像、長寿命などの実現が可能となる。
【００９２】
以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明の定着装置用ローラ、定着装置、および、画像形成装置は上記実施形態の構成に限定されるものではない。
【００９３】
当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の定着装置用ローラ、定着装置、および、画像形成装置を適宜改変することができる。このような改変によってもなお本発明の定着装置用ローラ、定着装置、および、画像形成装置の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。
【実施例】
【００９４】
芯金として外径（φ）が２４ｍｍ、厚さが２ｍｍのＳＴＫＭ材を用い、その外周面に厚さが４ｍｍの発泡シリコーンゴム層を、市販の水発泡シリコーンゴム組成物（東レ・ダウコーニング社のビニルメチルシリコーンゴム（ＶＭＱ）ＤＹ３５−９３３４）を用い、後述する比較例２のローラ以外では、フィラーとして粒径が０．５〜３μｍのアルミナ粒子を水発泡シリコーンゴム組成物１００質量部に対して３０質量部配合して、形成した。このとき、攪拌条件、加硫条件（昇温および加熱条件）、及び、金型の回転条件を適宜調整した。その後、発泡弾性層の外周に一液熱硬化型の接着剤を塗布し、厚さが３０μｍのＰＦＡチューブで被覆して離型層を形成、また、ブレード塗布法によりその両端の通紙領域外部分に厚さが５０μｍの、シリコーンゴムによるグリップ層を設けて実施例１および２、比較例１〜４の定着装置用ローラを作製した。
【００９５】
また、実施例１のローラと同様に、ただし、金型を変更して、厚さが３．９ｍｍの発泡弾性層を形成した後、その表面に、気泡のない、ソリッドのシリコーンゴム層を厚さ１００μｍとなるように設け、その後、離型層、グリップ層を上記と同様に設けて比較例５の定着装置用ローラとした。
【００９６】
これらの実施例１、実施例２、比較例１〜５の定着装置用ローラと同様にして作製した発泡弾性層について、その配向角、その断面で観察されたフィラーの総数における外周面から５００μｍ内の領域のフィラーの割合（５００μｍ域存在量（％））及び同１０００μｍ内の領域のフィラーの割合（１０００μｍ域存在量（％））、連泡率、及び、気泡の大きさの中心値を調べた。結果を表１に示す。
【００９７】
なお、連泡率は次のようにして調べた。発泡弾性層から切り出した多孔質体の質量を測定し、その後、メタノールに２４時間浸漬した後、取り出し、表面に付着した液滴を取り除いた後、再度質量を測定する。このとき、連泡率（％）は、次の式（１）で算出される。
【００９８】
［数１］
連泡率（％）＝（（浸漬後質量）−（浸漬前重量））／（浸漬前重量）×１００％
……（１）
【００９９】
また、気泡の大きさの中心値とは、上記で説明した、気泡の大きさの分布の測定同様にして気泡の大きさの分布の測定したときの、個数平均直径（ｄ５０）であり、気泡の大きさの分布の目安となる値である。
【０１００】
【表１】
2017044847.tif 000003
【０１０１】
各実施例および比較例のローラを加圧ローラとしてベルト寄り速度の計測を実施した。試験には図２を用いて説明した定着ユニットにおいて、ニップ幅が１０ｍｍとなるように加圧ローラを押し込んだ状態でベルト表面の温度を１４０℃、線速を２５６ｍｍ／秒に制御した状態で試験を実施した。
【０１０２】
試験実施に際しては同じ定着装置を用い、加圧ローラを交換して行った。定着ベルトの寄り速度は定着ベルトの片端の位置をレーザ変位計で計測し、その移動距離を経過時間で除することで算出した。定着ベルト寄り速度が４００μｍ／秒以下の場合を十分な定着ベルト寄り防止効果が奏されたとして「○」と、４００μｍ／秒超の場合を「×」と、それぞれ評価した。
【０１０３】
また、実施例および比較例の定着装置用ローラについて、図１に示した画像形成装置にその定着装置の加圧ローラとして組み込み、断熱性としてＷＵＴ（ウォームアップタイム）順位を調べるとともに、３００時間の耐久テストを行い、そのときの発泡弾性層の硬度変化を調べた。また、実際に画像定着テストを行い、そのときの光沢むらの発生の有無を調べた。
【０１０４】
断熱性のＷＵＴ順位は、加熱を開始してから、ニップ部での定着が可能な温度となるまでの時間を調べ、その時間が最も短いローラの順位を「１」とし、以降、順に１ずつ大きくしてそれぞれ順位をつけた。なお、この際、同等の場合には同じ順位とした。
【０１０５】
また、耐久性に関しては、上記の３００時間の耐久テスト中に発泡弾性層に破壊が生じているか調べ、破壊がない場合には発泡弾性層の硬度をアスカーＣ（Ａｓｃａｒ−Ｃ）硬度計を用い、通紙域をローラ軸方向に等間隔で５位置に分割し、それぞれの位置で周方向９０度ずつ回転させた４箇所の計２０箇所の硬度測定値の平均値を求め、耐久テスト前に予め同様にして測定した硬度の値との差を硬度変化の値として求めた。なお、発泡弾性層に破壊が生じず、かつ、発泡弾性層の硬度変化が５Ｈｓ以下の場合を耐久性が十分であるとして「○」と評価し、破壊が生じ、あるいは、硬度変化が５Ｈｓ超の場合を、耐久性が不十分であるとして「×」と評価した。
【０１０６】
また、定着された画像の光沢むらについては、全面が黒色の画像を目視で判定し、光沢むらが認識されなければ十分であるとして「○」と、それ以外の場合には不十分であるとして「×」と評価した。これらの評価結果について、表１に併せて記した。
【０１０７】
実施例１の定着装置用ローラは、複合気泡の配列が最も強い周期性を示す、芯金の軸に対する配向角が、軸方向中央部付近を境界とする２つの領域で互いに反転しているためにベルトの寄りも生じず、複合気泡により連泡率も高いので硬度の変化も少なく、ウォームアップも早く、かつ、フィラーにより熱むらが少ないので画像の光沢むらも生じなかった。一方、実施例２のローラ（フィラーが配合されたエマルション組成物の金型充填後の、金型の回転を実施例１のローラでの１５０回転／分、１０分間の回転条件に対して、５０回転／分、５分間に変更した点でのみ、製造条件が異なる。）では、フィラーの配置範囲が実施例１のローラよりも広いために、その効果が低く、ウォームアップ時間が長くなっている以外は、実施例１のローラと同じレベルの結果であった。
【０１０８】
複合気泡の配列周期の制御を行わなかった比較例１のローラではベルトの寄りが生じ、フィラーを配合しなかった比較例２のローラでは画像の光沢むらが生じた。連泡率が低く独立気泡のみで複合気泡がない比較例３のローラ、及び、気泡の大きさが比較的大きい比較例４のローラではともに発泡弾性層の芯金付近で破壊が生じている。さらに弾性層が発泡弾性層とソリッド層とから構成された比較例５のローラでは断熱性が低いと云う結果であった。
【０１０９】
なお、図１１には、実施例１のローラの発泡弾性層の断面写真（図７）から一辺が２００μｍの正方形の領域について、上記で説明したように、二値化処理を行い、得られた二値化画像に対して、オープニング処理を、その消去対象とする複合気泡の大きさ（円相当径）を徐々に大きいものとしながら（この例では１μｍずつ）繰り返すことで調べた、複合気泡の大きさの分布を示した。縦軸は頻度であり、気泡の総個数を１としたときのそれぞれの気泡の大きさに属する気泡個数の割合である。
【０１１０】
この図により、実施例１のローラの発泡弾性層を切断したときに得られる断面に存在する気泡が０．１μｍ以上５０μｍ以下の範囲の大きさであり、気泡のうちの５μｍ以上５０μｍ以下の大きさの気泡についてその存在数を５μｍ毎に分画したときに５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの気泡が最も多く存在し、そして、気泡のうちの５μｍ以上１０μｍ以下の大きさの気泡の数を１００としたときに、１０μｍ以上２０μｍ以下の大きさの気泡の数割合が５０以上であることが理解される。また、その他のローラの発泡弾性層についても同様に調べたが、実施例２、比較例１、比較例２、及び、比較例５の発泡弾性層の気泡については実施例１のローラの発泡弾性層と同様の分布であることが確認された。
【０１１１】
しかし、連泡率の低い比較例3のローラの発泡弾性層では複合気泡は存在せず、独立気泡のみ存在していた。また、気泡の大きさの中心値が大きい比較例４のローラの発泡弾性層では５０μｍよりも大きい気泡が存在した。このために、これら比較例３および比較例４のローラでは発泡弾性層が多くのストレスを受け、破壊したものと考えられる。
【符号の説明】
【０１１２】
３１  加圧ローラ
２２  熱伝導部材
２５  ハロゲンヒータ
２１  定着ベルト
３４  芯金
３３  発泡弾性層
３２  離型層
３５  グリップ層
２０  定着装置
９０  画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１３】
【特許文献１】特開２０１３−１６４４５８
【図１】
2017044847.tif 000004
【図２】
2017044847.tif 000005
【図３】
2017044847.tif 000006
【図４】
2017044847.tif 000007
【図５】
2017044847.tif 000008
【図６】
2017044847.tif 000009
【図１１】
2017044847.tif 000010
【図７】
2017044847.tif 000011
【図８】
2017044847.tif 000012
【図９】
2017044847.tif 000013
【図１０】
2017044847.tif 000014