JP2009145821A - 加圧部材、像加熱装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱部材と接触して記録材を挟持搬送しつつ加熱するためのニップ部を形成する加圧部材であって、記録材が通過しない領域の過昇温を緩和でき、耐久性能と記録材の搬送性の向上を図ることのできる加圧部材を提供すること。
【解決手段】加熱部材２２と接触して記録材Ｐを挟持搬送しつつ加熱するためのニップ部Ｎを形成する加圧部材２４であって、芯金２４ｄと、前記芯金上に設けられている弾性層２４ａと、前記弾性層上に設けられ前記弾性層よりも高い熱伝導性を有する高熱伝導弾性層２４ｂと、を有する加圧部材２４において、前記高熱伝導弾性層の少なくとも一部は前記芯金に接触していることを特徴とする。
【選択図】図５

Description

本発明は、電子写真複写機、電子写真プリンタなどの画像形成装置に搭載する定着装置の加圧ローラとして用いれば好適な加圧部材、その加圧部材を有する像加熱装置、及びその像加熱装置を有する画像形成装置に関する。

電子写真式のプリンタや複写機に搭載する定着装置（定着器）として、ハロゲンヒータと、このハロゲンヒータにより加熱される定着ローラと、その定着ローラと接触してニップ部を形成する加圧ローラと、を有する熱ローラ方式のものがある。また、定着装置（定着器）として、セラミックス製の基板上に発熱抵抗体を有するヒータと、このヒータに接触しつつ移動する定着フィルムと、その定着フィルムを介してヒータとニップ部を形成する加圧ローラと、を有するフィルム加熱方式のものがある。熱ローラ方式或いはフィルム加熱方式の定着装置は、何れも未定着トナー画像を担持する記録材をニップ部で挟持搬送しつつ記録材にトナー画像を加熱定着するものである。

上記熱ローラ方式の定着装置を搭載するプリンタで小サイズの記録材を大サイズの記録材と同じプリント間隔で連続プリントすると、定着ローラにおいて記録材が通過しない領域（非通紙領域）が過度に昇温することが知られている。また、上記フィルム加熱方式の定着装置を搭載するプリンタで小サイズの記録材を大サイズの記録材と同じプリント間隔で連続プリントすると、ヒータにおいて記録材が通過しない領域（非通紙領域）が過度に昇温することが知られている。定着ローラの非通紙領域、或いはヒータの非通紙領域が過昇温すると、定着装置を構成している各パーツにダメージを与える可能性がある。また、非通紙領域が過昇温している状態で大サイズの記録材にプリントすると、その記録材において非通紙領域と対応する部分でトナーが溶け過ぎ高温オフセットが発生してしまう。

上記のように非通紙領域が過昇温する非通紙部昇温を低減させる手段の一つとして、加圧ローラの熱伝導率を高くするという手法が一般的に知られている。これは、加圧ローラの有する弾性層の伝熱性を積極的に良化させる事で非通紙部昇温の温度の低下、つまり加圧ローラの長手方向の熱の高低差が減少するという効果を得る事ができるというものである。

特許文献１、特許文献２、特許文献３には、定着ローラや加圧ローラの弾性層の熱伝導率を良化させるためにアルミナ、酸化亜鉛、炭化珪素などの高熱伝導性フィラーをベースゴムに添加することが開示されている。

特許文献４には、弾性層を有する回転体（定着ベルト）の熱伝導を良化させるために、弾性層にカーボンファイバーを含有させる方法が開示されている。

特許文献５には、エラストマー層にグラファイトのような異方性充填材（anisotropic filler）を含有させ、ローラ厚み方向に熱伝導率を良化させる発明が開示されている。

特許文献６には、ピッチ系炭素繊維（pitch based carbon fiber）を用いた織物の層を加圧ローラの弾性層中に設ける発明が開示されている。

特許文献７には、ピッチ系炭素繊維(pitch based carbon fiber)を加圧ローラ弾性層中に分散させる発明が開示されている。
特開平１１−１１６８０６号公報 特開平１１−１５８３７７号公報 特開２００３−２０８０５２号公報 特開２００２−２６８４２３号公報 特開２０００−３９７８９号公報 特開２００２−３５１２４３号公報 特開２００５−２７３７７１号公報

特許文献１から特許文献５に記載されているようなアルミナ、酸化亜鉛、炭化珪素、カーボンファイバー、グラファイト等のフィラーを熱伝導率アップのために弾性層に添加しても、少量添加の場合は所望の熱伝導率を得る事が出来ない。また、多量に添加した場合は加圧ローラの硬度が高くなりすぎてしまい、トナー定着プロセスに必要なニップを得る事が出来なくなるという問題が生じる。一方、上記のフィラーを多量に添加しつつ加圧ローラの低硬度化を図るために弾性層を形成するベースゴムの硬度を下げた場合には、ゴムとしての耐久性能が不十分になることがある。

定着装置が充分に冷えている状態からプリンタがプリントを開始する所謂コールドスタート時には、加圧ローラ表面の温度が低すぎるため、記録材がニップ部を通過する際に水蒸気が発生する。そしてその水蒸気が加圧ローラ表面に結露付着し、記録材の搬送が不安定になることがある。

そこで、本発明の目的は、加熱部材と接触して記録材を挟持搬送しつつ加熱するためのニップ部を形成する加圧部材であって、記録材が通過しない領域の過昇温を緩和でき、耐久性能と記録材の搬送性の向上を図ることのできる加圧部材を提供することにある。

また、本発明の目的は、上記の加圧部材を有する像加熱装置を提供することにある。

また、本発明の目的は、上記の像加熱装置を有する画像形成装置を提供することにある。

（１）上記の目的を達成するための構成は、加熱部材と接触して記録材を挟持搬送しつつ加熱するためのニップ部を形成する加圧部材であって、芯金と、前記芯金上に設けられている弾性層と、前記弾性層上に設けられ前記弾性層よりも高い熱伝導性を有する高熱伝導弾性層と、を有する加圧部材において、前記高熱伝導弾性層の少なくとも一部は前記芯金に接触していることを特徴とする。

（２）上記の目的を達成するための構成は、加熱部材と、前記加熱部材と接触してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持している記録材を挟持搬送しつつ画像を加熱する像加熱装置において、前記加圧部材は、芯金と、前記芯金上に設けられている弾性層と、前記弾性層上に設けられ前記弾性層よりも高い熱伝導性を有する高熱伝導弾性層と、を有し、前記高熱伝導弾性層の少なくとも一部は前記芯金に接触していることを特徴とする。

（３）上記の目的を達成するための構成は、像担持体と、前記像担持体が担持する未定着画像を記録材に転写して担持させる転写手段と、前記記録材に担持させた未定着画像を記録材に固着させる定着手段と、を有する画像形成装置において、前記定着手段として（２）に記載の像加熱装置を有することを特徴とする。

本発明によれば、加熱部材と接触して記録材を挟持搬送しつつ加熱するためのニップ部を形成する加圧部材であって、記録材が通過しない領域の過昇温を緩和でき、耐久性能と記録材の搬送性の向上を図ることのできる加圧部材を提供できる。

また、本発明によれば、上記の加圧部材を有する像加熱装置を提供できる。

また、本発明によれば、上記の像加熱装置を有する画像形成装置を提供できる。

本発明を図面に基づいて説明する。

［実施例］
（１）画像形成装置例
図１は本発明に係る像加熱装置を加熱定着装置（定着手段）として搭載できる画像形成装置の一例の概略模型図である。この画像形成装置は電子写真式のレーザービームプリンタである。

本実施例に示すプリンタは、像担持体として回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１を有する。感光ドラム１は、ＯＰＣ・アモルファスＳｅ・アモルファスＳｉ等の感光材料層を、アルミニウムやニッケルなどのシリンダ（ドラム）状の導電性基体の外周面に形成した構成から成る。

感光ドラム１は、矢印ａの時計方向に所定の周速度（プロセススピード）にて回転駆動され、その回転過程で感光ドラム１の外周面（表面）が帯電手段としての帯電ローラ２により所定の極性・電位に一様に帯電処理される。その感光ドラム１表面の一様帯電面に対してレーザービームスキャナ３から出力される、画像情報に応じて変調制御（ＯＮ／ＯＦＦ制御）されたレーザービームＬＢによる走査露光がなされる。これによって、感光ドラム１表面に目的の画像情報に応じた静電潜像が形成される。

その潜像が現像手段としての現像装置４によりトナーＴを用いることによって未定着のトナー画像（未定着画像）として現像され可視化される。現像方法としては、ジャンピング現像法、２成分現像法、ＦＥＥＤ現像法などが用いられ、イメージ露光と反転現像との組み合わせで用いられることが多い。

一方、給送ローラ８の駆動により給送カセット９内に積載収納されている記録材Ｐが一枚づつ繰り出されガイド１０・レジストローラ１１を有するシートパスを通ってレジストローラ１１に搬送される。レジストローラ１１は、その記録材Ｐを感光ドラム１表面と転写ローラ５の外周面（表面）との間の転写ニップ部Ｔｎに所定の制御タイミングにて給送する。その記録材Ｐは転写ニップ部Ｔｎで挟持搬送され、その搬送過程において転写ローラ５に印加される転写バイアスによって感光ドラム１表面のトナー画像が順次に記録材Ｐの面に転写されていく。これによって記録材Ｐは未定着のトナー画像を担持する。

未定着トナー画像（未定着画像）を担持した記録材Ｐは感光ドラム１表面から順次に分離して転写ニップ部Ｔｎから排出され、搬送ガイド１２を通じて加熱定着装置６のニップ部Ｎに導入される。その記録材Ｐは定着装置６のニップ部Ｎにより熱と圧力を受けることによってトナー画像が記録材Ｐの面に加熱定着されて固着される。

定着装置６を出た記録材Ｐは搬送ローラ１３とガイド１４と排出ローラ１５とを有するシートパスを通って、排出トレイ１６にプリントアウトされる。

また、記録材分離後の感光ドラム１表面はクリーニング手段としてのクリーニング装置７により転写残りトナー等の付着汚染物の除去処理を受けて清浄面化され、繰り返して作像に供される。

給送カセット９は給送カセット９の内部にサイズの異なる各種記録材Pを積載収容するための移動可能な規制ガイド（不図示）を有する。ユーザーはその規制ガイドを記録材Pのサイズに応じて変位させその記録材Pを給送カセット９内に積載収納する。これにより、サイズの異なる各種記録材Ｐを給送カセット９から中央搬送基準で送り出すことができる。ここで、中央搬送基準とは記録材Pの面において記録材Ｐの搬送方向と直交する幅方向の端面間の略中心を基準として記録材Ｐを搬送する搬送形態をいう。

本実施例のプリンタは、Ａ３サイズ紙対応のプリンタであって、プリントスピードが５０枚／分（Ａ４横）である。またトナーとしては、スチレンアクリル樹脂を主材とし、これに必要に応じて荷電制御剤、磁性体、シリカ等を内添、外添したガラス転移点５５〜６５℃のものを使用した。

（２）定着装置６
以下の説明において、定着装置及び定着装置を構成する部材について、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。長さとは長手方向の寸法である。幅とは短手方向の寸法である。

図２は定着装置６の横断側面模型図である。この定着装置６は、フィルム加熱方式の定着装置である。

２１は横断面略半円形状・樋型で、図面に垂直方向を長手方向とする横長のフィルムガイド部材（ステイ）である。２２はこのフィルムガイド部材２１の下面の幅方向中央に長手方向に沿って形成した溝内に収容保持させた横長の加熱体（ヒータ）である。２３は加熱部材としての可撓性部材である。可撓性部材２３は、加熱体付きのフィルムガイド部材２１にルーズに外嵌させたエンドレスベルト状（円筒状）の耐熱性フィルム（可撓性スリーブ）である。

２４はフィルム２３を挟ませて加熱体２２の下面に圧接させた加圧部材としての横長の弾性加圧ローラである。Ｎはフィルム２３を挟ませて加熱体２２に接触させた加圧ローラ２４の弾性層２４ａと高熱伝導弾性層２４ｂの弾性変形によって加熱体２２との間に形成されたニップ部（定着ニップ部）である。加圧ローラ２４は駆動源Ｍの駆動力が不図示のギア等の動力伝達機構を介して伝達されて所定の周速度で矢印ｂの反時計方向に回転駆動される。

フィルムガイド部材２１は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイト）や液晶ポリマー等の耐熱性樹脂の成形品である。

加熱体２２は、全体に低熱容量のセラミックス製のヒータである。本実施例に示すヒータ２２は、アルミナ等の横長・薄板状のヒータ基板２２ａと、その基板２２ａの表面側（フィルム摺動面側）に長手方向に沿って形成具備させた線状あるいは細帯状のＡｇ／Ｐｄなどの通電発熱体（抵抗発熱体）２２ｂと、を有する。また、ヒータ２２は、通電発熱体２２ｂを覆って保護するガラス層等の薄い表面保護層２２ｃを有する。そしてヒータ基板２２aの裏面側にサーミスタ等の検温素子（温度検知手段）２５などが設けられている。このヒータ２２は、通電発熱体２２ｂに対する電力供給により迅速に昇温した後、検温素子２５を含む電力制御系（不図示）により所定の定着温度（目標温度）を維持するように制御される。

フィルム２３は、熱容量を小さくして装置のクイックスタート性を向上させるために、膜厚を総厚１００μｍ以下、好ましくは６０μｍ以下２０μｍ以上とした単層フィルム、或いはベースフィルムの表面に離型層をコーティングした複合層フィルムである。単層フィルムの材料としては、耐熱性・離型性・強度・耐久性等のあるＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）・ＰＦＡ（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）・ＰＰＳ等が用いられる。ベースフィルムの材料としては、ポリイミド・ポリアミドイミド・ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）・ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）等が用いられる。離型層の材料としては、ＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＦＥＰ（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）等が用いられる。

加圧ローラ２４は、鉄やアルミニウム等の材質の芯金２４ｄと、次の（３）項で詳述する材料、製造法にて得られる弾性層２４ａと、高熱伝導弾性層２４ｂと、離型層２４ｃなどを有する。この加圧ローラ２４は、加圧ローラ２４表面がフィルム２３を介して加熱体２２の表面保護層２２ｃに所定の加圧機構（不図示）により所定の加圧力で加圧されている。その加圧力に応じて加圧ローラ２４の高熱伝導弾性層２４ｂが弾性変形し、加圧ローラ２４表面とフィルム２３表面との間に未定着トナー画像の加熱定着に必要な所定幅のニップ部Ｎが形成される。

フィルム２３は、少なくとも画像形成実行時に加圧ローラ２４が矢印ｂの反時計方向に回転駆動されることにより、加圧ローラ２４の回転に従動して矢印ａの時計方向に回転する。つまり、加圧ローラ２４を回転駆動するとニップ部Ｎにおいて加圧ローラ２４の外周面（表面）とフィルム２３の外周面（表面）との摩擦力でフィルム２３に回転力が作用する。フィルム２３が回転している際には、フィルム２３の内周面（内面）がニップ部Ｎにおいてヒータ２２の表面保護層２２ｃに接触して摺動する。この場合、フィルム２３内面とヒータ２２の表面保護層２２ｃとの摺動抵抗を低減するために両者間に耐熱性グリス等の潤滑剤を介在させるとよい。

而して、加圧ローラ２４の回転駆動によりフィルム２３が回転され、かつヒータ２２が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、未定着トナー画像ｔを担持した記録材Ｐがニップ部Ｎに導入される。その記録材Ｐはニップ部Ｎでフィルム２３表面と加圧ローラ２４表面とにより挟持搬送される。その搬送過程においてトナー画像ｔにはヒータ２２の熱がフィルム２３を介して付与されるとともにニップ部Ｎのニップ圧が付与される。これによって、トナー画像ｔは記録材Ｐの面に加熱定着される。ニップ部Ｎを出た記録材Ｐはフィルム２３表面から分離されて搬送され、定着装置６から排出される。

本実施例のようなフィルム加熱方式の定着装置６は、熱容量が小さく昇温の速いヒータ２２を用いているために、ヒータ２２が所定の定着温度に達するまでの時間を大幅に短縮できる。そのため、常温からでも容易に高温の定着温度に立ち上げることができる。従って、非プリント時において定着装置６が待機状態にあるときにスタンバイ温調をする必要がなく省電力化できる。

また、回転するフィルム２３にはニップ部Ｎ以外には実質的にテンションが作用しないこと、定着装置６の簡略化等の理由で、フィルム寄り移動規制手段としてフィルム２３の端部を受け止めるだけのフランジ部材（不図示）のみを配設している。

（３）加圧ローラ２４
上記の加圧ローラ２４について、それを構成する材料、成型方法等を以下に詳細に説明する。

３−１）加圧ローラ２４の層構成
図３は加圧ローラの横断側面模型図である。図４の（ａ）は加圧ローラ２４の有する弾性層形成物の全体斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す弾性層形成物の側面図である。図５は図４（ａ）に示す弾性層形成物の縦断側面模型図である。図６は弾性層形成物の高熱伝導弾性層２４ｂの切り出しサンプル２４ｂ１の拡大斜視図である。図７の（ａ）は図６に示す切り出しサンプル２４ｂ１のａ断面の拡大図、（ｂ）は図６に示す切り出しサンプル２４ｂ１のｂ断面の拡大図である。図８は高熱伝導弾性層２４ｂに含有されているピッチ系炭素繊維２４ｆの繊維直径部分Ｄと繊維長部分Ｌを表わす説明図である。

本実施例に示す加圧ローラ２４は、ローラ状の弾性層形成物（図４（ａ）参照）の高熱伝導弾性層２４ｂの外周面の上（高熱伝導弾性層上）に、フッ素樹脂またはフッ素ゴムに代表されるような加圧ローラ表面に好適な材料からなる離型層２４ｃを有する。この弾性層形成物は、丸軸の芯金２４ｄの外周面の上（芯金上）に弾性層（耐熱性ゴム層）２４ａを有し、その弾性層２４ａの外周面の上（弾性層上）に弾性層２４ａよりも高い熱伝導性を有する高熱伝導弾性層２４ｂを有する（図５参照）。

３−１−１）弾性層２４ａ
加圧ローラ２４に用いられる弾性層２４ａ，２４ｂ全体の厚さは所望の幅のニップ部Ｎを形成することができる厚さであれば特に限定されないが、２〜１０ｍｍであることが好ましい。弾性層２４ａの材料としては、シリコーンゴムなど一般的な耐熱性ソリッドゴムや発泡スポンジゴムなどの弾性材を用いる事が出来る。どちらの材料も、定着装置６で使用した場合に充分な耐熱性と耐久性を有し、かつ、好ましい弾性（軟らかさ）を有している。従って、シリコーンゴムなど一般的な耐熱性ソリッドゴムや発泡スポンジゴムなどは弾性層２４ａの主たる材料として好適である。ここで、厚さとは加圧ローラ２４の径方向の寸法をいう。

弾性層２４ａの形成方法としては特に限定されないが、一般的な型成型が好適に用いる事ができる。

３−１−２）高熱伝導弾性層２４ｂ
高熱伝導弾性層２４ｂは、弾性層２４ａと離型層２４ｃの間に形成されている。そしてその高熱伝導弾性層２４ｂの少なくとも一部を芯金２４ｄに接触させている。本実施例では、高熱伝導弾性層２４ｂの記録材搬送方向と直交する長手方向両端部を芯金２４ｄの外周面（表面）に接触させている。即ち、図５に示すように、弾性層２４ａの長手方向両端部に芯金２４ｄの長手方向両端部の内側部分を露出させるように傾斜面２４ａ１，２４ａ２を形成している。そしてその芯金２４ｄの長手方向両端部の外周面と弾性層２４ａの傾斜面２４ａ１，２４ａ２とその弾性層２４ａの傾斜面２４ａ１，２４ａ２間の外周面を覆うように高熱伝導弾性層２４ｂを設けている。従って、高熱伝導弾性層２４ｂは、芯金２４ｄの長手方向両端部の内側部分（露出部分）で芯金２４ｄの外周面に接触している。

また、高熱伝導弾性層２４ｂは、弾性層２４ａよりも熱伝導率が高く設定されている。高熱伝導弾性層２４ｂの熱伝導率を高く設定するためには、弾性材としてのシリコーンゴム２４ｅ中にそのシリコーンゴム２４ｅよりも高い熱伝導性を有する高熱伝導ピッチ系炭素繊維（高熱伝導性針状フィラー）２４ｆを含有させると好適である。ピッチ系炭素繊維２４ｆは、ピッチ系炭素繊維中で熱伝導異方性を有している。ここで、熱伝導異方性とは、ピッチ系炭素繊維２４ｆでは、例えば長軸方向のみ熱伝導が高く短軸方向では熱伝導が低いことをいう。

以下、シリコーンゴム２４ｅ中にピッチ系炭素繊維２４ｆを含有させた高熱伝導弾性層２４ｂを成型するときのピッチ系炭素繊維２４ｆの配向について説明する。

ピッチ系炭素繊維２４ｆは繊維形状を有している。ピッチ系炭素繊維２４ｆを硬化前の液状シリコーンゴムと混練すると、ピッチ系炭素繊維２４ｆは高熱伝導弾性層２４ｂを成型する際の液状シリコーンゴムの流れの方向、即ち弾性層２４ａの長手方向の外形形状に沿って配向し易い。高熱伝導弾性層２４ｂの成型を芯金２４ｄの長手方向一端部側から行なった場合、その芯金２４ｄの長手方向一端部から弾性層２４ａの傾斜面２４ａ１と外周面との交差位置付近までの領域では、ピッチ系炭素繊維２４ｆは傾斜面２４ａ１に沿って配向し易い。つまり、ピッチ系炭素繊維２４ｆは、Ａ部拡大詳細図に示すように、傾斜面２４ａ１の傾斜方向即ち芯金２４ｄの外周面と交差する方向に配向し易い。また、弾性層２４ａの傾斜面２４ａ１，２４ａ２間の外周面に対応する領域では、Ｂ部拡大詳細図に示すように、ピッチ系炭素繊維２４ｆは弾性層２４ａの長手方向に沿って配向し易い。また、弾性層２４ａの傾斜面２４ａ２と外周面との交差位置付近から芯金２４ｄの長手方向他端部までの領域では、ピッチ系炭素繊維２４ｆは傾斜面２４ａ２に沿って配向し易い。つまり、ピッチ系炭素繊維２４ｆは、Ｃ部拡大詳細図に示すように、傾斜面２４ａ２の傾斜方向即ち芯金２４ｄの外周面と交差する方向に配向し易い。

液状シリコーンゴム硬化後の高熱伝導弾性層２４ｂは、弾性層２４ａの傾斜面２４ａ１，２４ａ２間の領域に対応する長手方向中央部の厚みが一定である。弾性層２４ａの傾斜面２４ａ１から芯金２４ｄの長手方向一端部までの領域に対応する高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向一端部（長手方向端部）の厚みは弾性層２４ａの傾斜面２４ａ１から芯金２４ｄの長手方向一端部に向けて徐々に厚くなっている。同様に、弾性層２４ａの傾斜面２４ａ２から芯金２４ｄの長手方向他端部までの領域に対応する高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向他端部（長手方向端部）の厚みは弾性層２４ａの傾斜面２４ａ２から芯金２４ｄの長手方向他端部に向けて徐々に厚くなっている。

高熱伝導弾性層２４ｂは、高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向中央部よりも芯金２４ｄと接触している長手方向両端部（長手方向一端部と長手方向他端部）の方が厚みが厚い。そのため、高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向中央部よりも長手方向両端部にピッチ系炭素繊維２４ｆをより多く存在させることができ高熱伝導弾性層２４ｂの熱を芯金２４ｄへ伝導させることができる（熱伝導性の向上）。

高熱伝導弾性層２４ｂの芯金２４ｄへの接触は高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向両端部だけに限られず、高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向両端部及びその他の部位で高熱伝導弾性層２４ｂを芯金２４ｄに接触させるように構成してもよい。

高熱伝導弾性層２４ｂの厚さとしては０．５〜２．０ｍｍが性能上、成形上において好ましい。高熱伝導弾性層２４ｂの厚さは０．５〜２．０ｍｍに限られず適宜調整することができる。

ここで、高熱伝導弾性層２４ｂにおいて、ピッチ系炭素繊維２４ｆはシリコーンゴム２４ｅに対する体積率で５Ｖｏｌ％以上含まれている。ピッチ系炭素繊維の体積率は、（シリコーンゴム中に含有させた全ピッチ系炭素繊維の体積）／（シリコーンゴムの体積＋全ピッチ系炭素繊維の体積）×１００Ｖｏｌ％の式により求めている。また、ピッチ系炭素繊維２４ｆの長手方向の熱伝導率は５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である（測定法：レーザーフラッシュ法）。そして、高熱伝導弾性層２４ｂの記録材搬送方向と直交する長手方向の熱伝導率は２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である。高熱伝導弾性層２４ｂの熱伝導率の測定法は、ホットディスク法熱物性測定装置を用いて高熱伝導弾性層２４ｂのみの熱伝導率を求めている。

次に高熱伝導弾性層２４ｂの中でピッチ系炭素繊維２４ｆが配向している様子について詳しく説明する。

図４の（ａ）に示す弾性層形成物において、高熱伝導弾性層２４ｂをｘ方向（周方向）、ｙ方向（長手方向）にてカットして切り出しサンプル２４ｂ１を切り出す。そしてその高熱伝導弾性層２４ｂの切り出しサンプル２４ｂ１において、図６のようにｘ方向のａ断面及びｙ方向のｂ断面をそれぞれ観察する。すると、ｘ方向のａ断面では図７の（ａ）のようにピッチ系炭素繊維２４ｆの繊維直径部分Ｄ（図８参照）が主に観察されるのに対し、ｙ方向のｂ断面ではピッチ系炭素繊維２４ｆの繊維長部分Ｌ（図８参照）が多く観察される。

３−１−３）離型層２４ｃ
離型層２４ｃは、高熱伝導弾性層２４ｂ上にＰＦＡチューブなどを被せることにより形成する。離型層２４ｃの厚さは加圧ローラ２４に充分な離型性を付与することができる厚さであれば特に限定されないが、好ましくは２０〜１００μｍである。

３−２）加圧ローラ２４の実施例
図９は実施例１に係る加圧ローラ２４−１の成型手順を表わす説明図である。図１０は実施例２に係る加圧ローラ２４−２の成型手順を表わす説明図である。図１１は実施例３に係る加圧ローラ２４−３の成型手順を表わす説明図である。

まず、実施例１、実施例２、実施例３に係る各加圧ローラに使用するピッチ系炭素繊維２４ｆを示す。ピッチ系炭素繊維２４ｆとして下記に示す２種類のピッチ系カーボンファイバーが用いられる。

・ １００−１５Ｍ：ピッチ系カーボンファイバー、商品名：ＸＮ−１００−１５Ｍ、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）。

・ １００−２５Ｍ：ピッチ系カーボンファイバー、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：２５０μｍ、熱伝導率９００Ｗ／（ｍ・Ｋ）。

（実施例１）
図９において、まず、φ２２のＡｌ製芯金２４ｄ（（ａ）参照）の外周面上に、密度が１．２０ｇ／ｃｍ^３である付加反応硬化型のシリコーンゴムを用いて型成型法により弾性層２４ａを形成することにより弾性層形成物１を得る。このとき、芯金２４ｄから表層方向（弾性層２４ａの外周面方向）にかけて厚みが傾斜するようなコマ型（不図示）を芯金２４ｄの長手方向両端部に用いた。これにより、芯金２４ｄの長手方向両端部を露出するとともに芯金２４ｄの長手方向両端部の内側に傾斜面２４ａ１，２４ａ２を有する肉厚３ｍｍの弾性層２４ａを備えたφ２８の弾性層形成物１を得た（（ｂ）参照）。ここで温度条件としては１５０℃×３０分にて加熱硬化させた。

次に高熱伝導弾性層２４ｂの成型法を説明する。

まず、
重量平均分子量Ｍｗ＝６５０００
数平均分子量 Ｍｎ＝１５０００
Ａ液‥ビニル基濃度（０．８６３ｍｏｌ％）、ＳｉＨ濃度（無し）
粘度（７．８Ｐａ・ｓ）
Ｂ液‥ビニル基濃度（０．９５５ｍｏｌ％）、ＳｉＨ濃度（０．７８０ｍｏｌ％）
粘度（６．２Ｐａ・ｓ）
Ａ／Ｂ＝１／１のときＨ／Ｖｉ＝０．４３
となるＡ、Ｂ両液を１：１の割合になるように配合し、触媒の白金化合物を加えて付加硬化型シリコーンゴム原液を得る。

この付加硬化型シリコーンゴム原液に対し、ピッチ系カーボンファイバー１００−１５Ｍを体積比率で３０％の割合になるように均一に配合・混練して、シリコーンゴム組成物１を得た。

次に内径φ３０の金型に弾性層形成物１を芯軸が等しくなるようセットし、金型と弾性層形成物１との間にシリコーンゴム組成物１を注入し、１５０℃×６０分の加熱硬化を経て外径φ３０の高熱伝導弾性層２４ｂを備えた弾性層形成物２を得る（（ｃ）参照）。

さらにその弾性層形成物２の高熱伝導弾性層２４ｂの外周面に離型層２４ｃとしてＰＦＡチューブ（厚み５０μｍ）を被覆し、両端部を切断して、（ｄ）のような長手方向の長さ３２０ｍｍの加圧ローラ２４−１を得た。ここで、ＰＦＡとは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である。

なお、別途、上記と同様にして弾性層形成物１上に高熱伝導弾性層２４ｂを形成した。この高熱伝導弾性層２４ｂを切出し厚みが１５ｍｍになるように１５枚を重ね合わせた状態で測定したＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度は３５°であった。そして、高熱伝導弾性層２４ｂを切出し、前述した方法にてｙ方向（長手方向）の熱伝導率を測定したところ６５．８Ｗ／（ｍ・ｋ）であった。

（実施例２）
図１０において、まず実施例１と同様に弾性層形成物１を得る。

次に高熱伝導弾性層２４ｂの成型法を説明する。

重量平均分子量Ｍｗ＝３３０００
数平均分子量 Ｍｎ＝１６０００
Ａ液‥ビニル基濃度（０．８２０ｍｏｌ％）、ＳｉＨ濃度（無し）
粘度（１．１Ｐａ・ｓ）
Ｂ液‥ビニル基濃度（０．８２７ｍｏｌ％）、ＳｉＨ濃度（０．７４１ｍｏｌ％）
粘度（１．１Ｐａ・ｓ）
Ａ／Ｂ＝１／１のときＨ／Ｖｉ＝０．４５
となるＡ、Ｂ両液を１：１の割合になるように配合し、触媒の白金化合物を加えて付加硬化型シリコーンゴム原液を得る。

この付加硬化型シリコーンゴム原液に対し、ピッチ系カーボンファイバー１００−２５Ｍを体積比率で３０％の割合になるように均一に配合・混練して、シリコーンゴム組成物２を得た。

次に内径φ３０の金型に弾性層形成物１を芯軸が等しくなるようセットし、金型と弾性層形成物１との間にシリコーンゴム組成物２を注入し、１５０℃×６０分の加熱硬化を経て外径φ３０の高熱伝導弾性層２４ｂを備えた弾性層形成物２を得る（（ｃ）参照）。

さらにその弾性層形成物２の高熱伝導弾性層２４ｂの外周面に離型層２４ｃとしてＰＦＡチューブ（厚み５０μｍ）を被覆し、両端部を切断して、（ｄ）のような長手方向の長さ３２０ｍｍの加圧ローラ２４−２を得た。

なお、別途、上記と同様にして弾性層形成物１上に高熱伝導弾性層２４ｂを形成した。この高熱伝導弾性層２４ｂを切出し厚みが１５ｍｍになるように１５枚を重ね合わせた状態で測定したＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度は３９°であった。そして、高熱伝導弾性層２４ｂを切出し、前述した方法にてｙ方向（長手方向）の熱伝導率を測定したところ８０．２Ｗ／（ｍ・ｋ）であった。

（実施例３）
実施例３の加圧ローラ２４−３は、芯金２４ｄの外形形状が実施例１の加圧ローラ２４−１における芯金２４ｄの外形形状と異なっている。加圧ローラ２４−３の芯金２４ｄは、Ａｌ製芯金２４ｄ（図１１の（ａ）参照）の長手方向両端部（長手方向一端部と長手方向他端部）の内側にφ２８のフランジ２４ｄ１，２４ｄ２を有する。そしてそのフランジ２４ｄ１，２４ｄ２間の長手方向中央部はφ２２に設定してある。

図１１において、まず、φ２２のＡｌ製芯金２４ｄ（（ａ）参照）の長手方向中央部の外周面に、密度が１．２０ｇ／ｃｍ^３である付加反応硬化型のシリコーンゴムを用いて型成型法により弾性層２４ａを形成する。これによりφ２８の弾性層形成物３を得た（(ｂ)参照）。芯金２４ｄのフランジ２４ｄ１，２４ｄ２には芯金２４ｄの長手方向に貫通する貫通孔２４ｈ（（ａ）参照）が複数設けられ、その貫通孔２４ｈからシリコーンゴムを注入して型成型することにより弾性層２４ａを形成できる。ここで温度条件としては１５０℃×３０分にて加熱硬化させた。

そして、実施例１と同じ付加硬化型シリコーンゴム原液に対し、ピッチ系カーボンファイバー１００−１５Ｍを体積比率で３０％の割合になるように均一に配合・混練して、シリコーンゴム組成物１を得た。

次に内径φ３０の金型に弾性層形成物３を芯軸が等しくなるようセットし、金型と弾性層形成物１との間にシリコーンゴム組成物１を注入し、１５０℃×６０分の加熱硬化を経て外径φ３０の高熱伝導弾性層２４ｂを備えた弾性層形成物４を得る（（ｃ）参照）。図１２に弾性層形成物４の縦断側面模型図を示す。図１２に示すように、高熱伝導弾性層２４ｂは芯金２４ｄの長手方向両端部と対応する領域でフランジ２４ｄ１，２４ｄ２の外周面と接触している。これにより高熱伝導弾性層２４ｂの熱を芯金２４ｄへ伝導させることができる（熱伝導性の向上）。

さらにその弾性層形成物４の高熱伝導弾性層２４ｂの外周面に離型層２４ｃとしてＰＦＡチューブ（厚み５０μｍ）を被覆し、両端部を切断して、（ｄ）のような長手方向の長さ３２０ｍｍの加圧ローラ２４−３を得た。

なお、別途、上記と同様にして弾性層形成物１上に高熱伝導弾性層２４ｂを形成した。この高熱伝導弾性層２４ｂを切出し厚みが１５ｍｍになるように１５枚を重ね合わせた状態で測定したＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度は実施例１と同じであった。そして、高熱伝導弾性層２４ｂを切出し、前述した方法にてｙ方向（長手方向）の熱伝導率を測定したところ実施例１と同じであった。

（比較例１）
本比較例に係る加圧ローラ（不図示）は、高熱伝導弾性層２４ｂを設けていない点を除いて、実施例１の加圧ローラ２４−１と同じ構成としてある。

本比較例の加圧ローラは、弾性層２４ａに熱伝導率０．４Ｗ／（ｍ・ｋ）からなるシリコーンゴムを肉厚４ｍｍで構成した。

本比較例に使用しているシリコーンゴムは熱伝導率が一般的な０．２Ｗ／（ｍ・ｋ）以下というものよりもフィラーを若干多く添加することで熱伝導率を高めに設定してある。フィラーは補強剤としても用いられているシリカを用いた。

（比較例２）
本比較例に係る加圧ローラ（不図示）は、高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向両端部を芯金に接触させていない点を除いて、実施例１の加圧ローラ２４−１と同じ構成としてある。

本比較例の加圧ローラは、φ２２のＡｌ製芯金の外周に、密度が１．２０ｇ／ｃｍ^３である付加反応硬化型のシリコーンゴムを用いて型成型法により肉厚３ｍｍの弾性層を形成することによりφ２８の弾性層形成物を得た。ここで温度条件としては１５０℃×３０分にて加熱硬化させた。

［性能評価］
＜非通紙領域昇温＞
性能評価には、上記手法にて作製した実施例１、実施例２、実施例３、比較例１、比較例２に係る加圧ローラをそれぞれ有する５つのフィルム加熱方式の定着装置を同じ構成のプリンタに搭載した。そして各プリンタにおいて、定着装置の加圧ローラの周速度（プロセススピード）を２３４ｍｍ／ｓｅｃとなるように調整し、定着温度を２２０℃に設定し、そのときの非通紙領域の温度を測定した。即ち、定着装置のニップ部Ｎに記録材Ｐとして通紙（導入）させた紙はＬＴＲ横サイズ紙（７５ｇ／ｍ^２）であり、５０枚／分にて連続５００枚通紙した時の非通紙領域（ＬＴＲ横サイズ紙が通過しない領域）のフィルム２３表面の温度を測定した。

＜耐久性＞
定着温度を２２０°にして、ＬＴＲ横サイズ紙（７５ｇ／ｍｍ^２）を５０枚／分にて１５万枚通紙して非通紙領域を過昇温させ、そのときの非通紙領域におけるゴム状態の評価を行った。

＜搬送性＞
高温高湿環境下（３２℃／８０％）にて充分に放置され、吸湿したＬＴＲ横サイズ紙（７５ｇ／ｍｍ^２）を定着装置が充分に冷えている状態からのプリント、所謂コールドスタートから定着温度を２２０°にして２０枚連続通紙させたときの搬送性評価を行った。ここで、定着装置が充分に冷えている状態とは室温（２５℃）の状態である。

＜評価の結果＞
比較例１に係る加圧ローラを具備する定着装置では、未定着トナー画像の加熱定着に必要なニップ形成に支障をきたさず充分な定着性を確保でき、また耐久性、搬送性も良好であった。しかし、非通紙領域昇温は３１０℃と高いため、定着装置内の各パーツにダメージが発生するなどの問題が起きてしまう。

実施例１に係る加圧ローラ２４−１では、高熱伝導弾性層２４ｂにカーボンファイバーを含有させてある。従って高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向（ｙ方向）の熱伝導率は６５．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。また、加圧ローラ２４−１では、高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向両端部が芯金２４ｄと接触しているので、高熱伝導弾性層２４ｂの芯金２４ｄへの熱伝導性を向上でき、加圧ローラ２４−１の長手方向両端部での放熱性がよい。

従って、実施例１に係る加圧ローラ２４−１を具備する定着装置では、ヒータの非通紙領域温度は２４５．６℃であり充分な昇温抑制効果が見られた。なお、この時非通紙領域ではないフィルム中央部表面温度は２０５℃であった。

一方、トナー定着プロセスに必要なニップ形成に支障をきたさず充分な定着性を確保できる。また耐久性、搬送性も良好であった。

実施例２に係る加圧ローラ２４−２も、高熱伝導弾性層２４ｂにカーボンファイバーを含有させてある。従って高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向（ｙ方向）の熱伝導率は８０．２Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。また、加圧ローラ２４−２においても、高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向両端部が芯金２４ｄと接触しているので、高熱伝導弾性層２４ｂの芯金２４ｄへの熱伝導性を向上でき、加圧ローラ２４−２の長手方向両端部での放熱性がよい。

従って、実施例２に係る加圧ローラ２４−２を具備する定着装置では、ヒータの非通紙領域温度は２４４．２℃であり充分な昇温抑制効果が見られた。なお、この時非通紙領域ではないフィルム中央部表面温度は２０５℃であった。

一方、トナー定着プロセスに必要なニップ形成に支障をきたさず充分な定着性を確保できる。また耐久性、搬送性も良好であった。

実施例３に係る加圧ローラ２４−３も、高熱伝導弾性層２４ｂにカーボンファイバーを含有させてある。従って高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向（ｙ方向）の熱伝導率は６５．８Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。また、加圧ローラ２４−３においても、高熱伝導弾性層２４ｂの長手方向両端部が芯金２４ｄと接触しているので、高熱伝導弾性層２４ｂの芯金２４ｄへの熱伝導性を向上でき、加圧ローラ２４−３の長手方向両端部での放熱性がよい。

従って、実施例３に係る加圧ローラ２４−３を具備する定着装置では、ヒータの非通紙領域温度は２４６．５℃であり充分な昇温抑制効果が見られた。なお、この時非通紙領域ではないフィルム中央部表面温度は２０５℃であった。

一方、トナー定着プロセスに必要なニップ形成に支障をきたさず充分な定着性を確保できる。また耐久性、搬送性も良好であった。

比較例２に係る加圧ローラは、高熱伝導弾性層にカーボンファイバーを含有させてある。従って高熱伝導弾性層の長手方向（ｙ方向）の熱伝導率は６０．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）である。

比較例２の加圧ローラを具備する定着装置では、ヒータの非通紙領域温度は２５０．４℃であり昇温抑制効果が見られたが、実施例１の加圧ローラ２４−１のほうがより効果が高い。なお、この時非通紙領域ではないフィルム中央部表面温度は２０５℃であった。

以上説明したように、本実施例の加圧ローラ２４は、高熱伝導弾性層２４ｂの少なくとも一部を芯金２４ｄに接触させることで、非通紙領域昇温の緩和、適度な放熱性、耐久性能の向上、コールドスタート時の搬送不良の解消などを達成することが可能となる。

（４）その他
４−１）上記実施例の加圧ローラ２４は、弾性層２４ａと高熱伝導弾性層２４ｂとの間に所定の弾性層を有する構成であってもよい。

４−２）上記実施例におけるフィルム加熱方式の加熱定着装置６において、加熱体２２はセラミックヒータに限られるものではない。例えば、ニクロム線等を用いた接触加熱体等や、鉄板片等の電磁誘導発熱性部材等であってもよい。加熱体２２は必ずしも定着ニップ部（圧接ニップ部）に位置していなくてもよい。

フィルム２３自体を電磁誘導発熱性の金属フィルムにした電磁誘導加熱方式の加熱定着装置にすることもできる。

フィルム２３は複数本の懸架部材間に懸回張設して駆動ローラで回動駆動させる装置構成にすることもできる。またフィルム２３は繰り出し軸にロール巻きにした有端の長尺部材にして巻取り軸側に走行移動させる装置構成にすることもできる。

４−３）加熱定着装置はフィルム加熱方式に限られず、熱ローラ方式であってもよい。

４−４）加熱定着装置は、実施例の加熱定着装置に限られず、その他、未定着画像を仮定着する像加熱装置、画像を担持した記録媒体を再加熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置であってもよい。

画像形成装置の一例の概略模型図 定着装置の横断側面模型図 加圧ローラの横断側面模型図 （ａ）は加圧ローラの有する弾性層形成物の全体斜視図、（ｂ）は（ａ）に示す弾性層形成物の側面図 図４（ａ）に示す弾性層形成物の縦断側面模型図 弾性層形成物の高熱伝導弾性層の切り出しサンプルの拡大斜視図 （ａ）は図６に示す切り出しサンプルのａ断面の拡大図、（ｂ）は図６に示す切り出しサンプルのｂ断面の拡大図 ピッチ系炭素繊維の繊維直径部分Ｄと繊維長部分Ｌを表わす説明図 実施例１に係る加圧ローラの成型手順を表わす説明図 実施例２に係る加圧ローラの成型手順を表わす説明図 実施例３に係る加圧ローラの成型手順を表わす説明図 実施例３に係る加圧ローラの弾性層形成物の縦断面構成模型図

符号の説明

６‥定着装置、２２‥ヒータ、２４‥加圧ローラ、２４ａ‥弾性層、２４ｂ‥高熱伝導弾性層、２４ｅ‥シリコーンゴム、２４ｆ‥ピッチ系炭素繊維、Ｎ‥ニップ部、Ｐ‥記録材

Claims (8)

1. 加熱部材と接触して記録材を挟持搬送しつつ加熱するためのニップ部を形成する加圧部材であって、芯金と、前記芯金上に設けられている弾性層と、前記弾性層上に設けられ前記弾性層よりも高い熱伝導性を有する高熱伝導弾性層と、を有する加圧部材において、
   前記高熱伝導弾性層の少なくとも一部は前記芯金に接触していることを特徴とする加圧部材。
2. 前記高熱伝導弾性層は、前記弾性層よりも記録材搬送方向と直交する長手方向の熱伝導率が高く設定されていることを特徴とする請求項１に記載の加圧部材。
3. 前記高熱伝導弾性層は、弾性材と、前記弾性材に含まれているピッチ系炭素繊維であって、ピッチ系炭素繊維中で熱伝導異方性を持ったピッチ系炭素繊維と、を有することを特徴とする請求項２に記載の加圧部材。
4. 前記ピッチ系炭素繊維は、前記弾性材に対する体積率で５Ｖｏｌ％以上含まれていることを特徴とする請求項３に記載の加圧部材。
5. 前記ピッチ系炭素繊維の長手方向の熱伝導率は５００Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の加圧部材。
6. 前記高熱伝導弾性層の記録材搬送方向と直交する長手方向の熱伝導率は２．０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを特徴とする請求項２に記載の加圧部材。
7. 加熱部材と、前記加熱部材と接触してニップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記ニップ部で画像を担持している記録材を挟持搬送しつつ画像を加熱する像加熱装置において、
   前記加圧部材は、芯金と、前記芯金上に設けられている弾性層と、前記弾性層上に設けられ前記弾性層よりも高い熱伝導性を有する高熱伝導弾性層と、を有し、前記高熱伝導弾性層の少なくとも一部は前記芯金に接触していることを特徴とする像加熱装置。
8. 像担持体と、前記像担持体が担持する未定着画像を記録材に転写して担持させる転写手段と、前記記録材に担持させた未定着画像を記録材に固着させる定着手段と、を有する画像形成装置において、
   前記定着手段として請求項７に記載の像加熱装置を有することを特徴とする画像形成装置。