JP2007292874A - 定着ローラ、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】局所的な温度上昇の発生を防止する定着ローラを提供する。
【解決手段】本実施形態における定着ローラ（１１）は、導電体層（１１−１）と、弾性体層（１１−２）と、発熱層（１１−３）と、を順に積層してなる定着ローラであり、弾性体層（１１−２１，２２）は、図１（ｂ）に示すように、整磁合金粒子が分散されてなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、定着ローラ、定着装置及び画像形成装置に関し、特に、誘導発熱を利用した定着ローラ、定着装置及び画像形成装置に関するものである。

電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンタなど、トナー像を用いた画像形成装置の定着装置としては、熱ローラ定着装置が一般的に用いられている。

なお、熱ローラ定着装置は、内部に熱源を有する定着ローラと、定着ローラに押圧される機構を備えた加圧ローラと、を有して構成される。そして、熱ローラ定着装置は、定着ローラと加圧ローラとから構成される熱ローラ対の間に形成されるニップ部に対し、未定着のトナー像を担持した被加熱体を通過させることで、トナー像を加熱溶融し、被加熱体上にトナー像を固着させる機構となっている。

また、定着ローラの熱源としては、赤外線ヒータを用いることが一般的であるが、投入した電力の一部が可視光線となってしまうことが避けられないことと、赤外線を受光する定着ローラの内壁での受光ロス等により、熱効率の限界がある。

一方、定着ローラの熱源として、電磁誘導発熱を利用する定着装置は、回転駆動される定着ローラと、この定着ローラを誘導発熱させるための誘導コイルと、を備えた電磁誘導発熱機構により構成されており、誘導コイルは、外部に設けられた交流電源に接続され、誘導コイルが交流電源により励磁されると定着ローラの外側に交流渦電流が誘起され、定着ローラの外側近傍が発熱する仕組みになっている。この場合、定着ローラの外側そのものが発熱源となるため、赤外線ヒータを用いる場合よりも熱効率を向上させることが可能となる。

なお、本発明より先に出願された技術文献として、弾性を有する材料からなる第１の弾性層と、前記第１の弾性層の外周に設けられる導電層と、前記導電層の外周に設けられ、弾性を有する材料からなる第２の弾性層と、前記第２の弾性層の外周に設けられる離型層とを有する加熱回転部材と、前記加熱回転部材に圧接して設けられ、加熱回転部材との間にシート状の被加熱材を挟圧して搬送する加圧部材と、前記加熱回転部材の導電層を加熱する加熱手段と、を含み、ウォームアップ時間が短縮でき、定着性および光沢性の確保が可能な加熱装置およびそれを備える画像形成装置について開示された文献がある（例えば、特許文献１参照）。

また、中心軸を含む芯材と、該芯材外周に形成された弾性体層と、該弾性体層の外周に形成された金属スリーブとを備えたローラにおいて、該弾性体層は、その外周に設けられた前記金属スリーブを含む被覆部材により密閉されているとともに、それぞれの空気密度が大気中の空気密度よりも低い複数の気泡を有する発泡体であり、断熱性に優れ、加熱による立ち上がりが速く、弾性を必要とするローラにも適用可能な弾性及び断熱性を備えたローラ及びこれを用いた加熱装置について開示された文献がある（例えば、特許文献２参照）。

記録媒体に接触する離型層と、磁性ローラに接触する積層部と、前記離型層と前記積層部との間に位置する弾性層とを備え、前記積層部は、非磁性導電性金属を含む、複数の発熱層と、前記発熱層を支持する支持層とを有し、発熱効率を向上でき、厚みムラを吸収でき、製造時の破損を抑制できる定着ベルトについて開示された文献がある（例えば、特許文献３参照）。
特開２００３−１２２１５２号公報 特開２００２−２９５４５２号公報 特開２００４−２２６８２２号公報

ところで、上述したように、電磁誘導発熱を利用した定着ローラの温度上昇の立ち上がりを早めるためには、定着ローラを構成する発熱層（金属層）を薄く構成し、低熱容量発熱体を形成することが重要である。しかしながら、低熱容量が故に、定着紙等の記録媒体との接触状態、磁束の不均一性などによる局所的な温度上昇が発生し易いことになる。このため、局所的な温度上昇の発生を防止する定着ローラの開発が必要となる。

しかしながら、上記特許文献１〜３においては、上述した局所的な温度上昇の発生を防止することについては何ら考慮されたものではない。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、局所的な温度上昇の発生を防止する定着ローラ、定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。

かかる目的を達成するために、本発明は、以下の特徴を有することとする。

本発明にかかる定着ローラは、導電体層と、弾性体層と、発熱層と、を順に積層してなる定着ローラであって、弾性体層は、整磁合金粒子が分散されてなることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる定着ローラにおいて、発熱層は、電磁誘導により発熱する層であることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる定着ローラにおいて、弾性体層は、断熱弾性体層と、整磁合金粒子が分散された整磁合金含有弾性体層と、からなり、断熱弾性体層が導電体層に積層されてなることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる定着ローラにおいて、断熱弾性体層は、整磁合金含有弾性体層よりも熱伝導率が小さいことを特徴とするものである。

また、本発明にかかる定着ローラにおいて、導電体層は、導電性の芯金であることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる定着ローラにおいて、弾性体層は、シロキサン結合を有する材質からなることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる定着ローラは、発熱層の外側に、フッ素系高分子よりなる離型層が積層されてなることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる定着ローラにおいて、離型層は、表面粗さ：Ｒｚが５μｍ以下であることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる定着装置は、上記記載の定着ローラを搭載したことを特徴とするものである。

また、本発明にかかる定着装置は、定着ローラに離型剤が塗布されてなることを特徴とするものである。

また、本発明にかかる定着装置は、定着ローラに圧接する接触部分の面積Ｓ[ｃｍ²]で被定着ローラに対する加圧力Ｆ［ｋｇｆ］を割った商が、４．９Ｎ／ｃｍ²以上となるようにしたことを特徴とするものである。

また、本発明にかかる定着装置は、定着ローラに圧接する接触部分の面積Ｓ[ｃｍ²]で被定着ローラに対する加圧力Ｆ［ｋｇｆ］を割った商が、３９．２Ｎ／ｃｍ²以下となるようにしたことを特徴とするものである。

また、本発明にかかる画像形成装置は、上記記載の定着装置と、画像形成部と、を有し、画像形成部において記録媒体上にトナー像を形成し、記録媒体上に形成したトナー像を定着装置において定着させることを特徴とするものである。

本発明にかかる定着ローラは、導電体層と、弾性体層と、発熱層と、を順に積層してなる定着ローラであって、弾性体層は、整磁合金粒子が分散されてなることを特徴とするものである。このように、整磁合金粒子を分散させて弾性体層を構成することで、キュリー点近傍の温度までは、整磁合金粒子を含む弾性体層は、磁気回路、もしくは、磁気的な交番電場に対する遮蔽体となり、発熱層への電磁界を集中させ加熱効率を向上させることになるが、キュリー点近傍以上の温度では、遮蔽効果が小さくなり、弾性体層の内側の導電体層に発生する渦電流が大きくなり、発熱効率が低下することになる。これにより、キュリー点近傍以上の温度の場合には、温度制御機能が働くことになるため、局所的な温度上昇の発生を防止することが可能となる。

まず、図１、図２を参照しながら、本実施形態における定着ローラの特徴について説明する。

本実施形態における定着ローラ（１１）は、図１（ａ）に示すように、導電体層（１１−１）と、弾性体層（１１−２）と、発熱層（１１−３）と、を順に積層してなる定着ローラであり、弾性体層（１１−２）は、図１（ｂ）に示すように、整磁合金粒子が分散されてなることを特徴とするものである。このように、整磁合金粒子を分散させて弾性体層（１１−２）を構成することで、図２（ａ）に示すように、キュリー点近傍の温度までは、整磁合金粒子を含む弾性体層（１１−２）は、磁気回路、もしくは、磁気的な交番電場に対する遮蔽体となり、発熱層（１１−３）への電磁界を集中させ加熱効率を向上させることになるが、図２（ｂ）に示すように、キュリー点近傍以上の温度では、遮蔽効果が小さくなり、弾性体層（１１−２）の内側の導電体層（１１−１）に発生する渦電流が大きくなり、発熱効率が低下することになる。これにより、キュリー点近傍以上の温度の場合には、温度制御機能が働くことになるため、局所的な温度上昇の発生を防止することが可能となる。以下、添付図面を参照しながら、本実施形態における定着ローラについて詳細に説明する。

まず、図１を参照しながら、本実施形態における定着装置の構成について説明する。なお、図１（ａ）は、本実施形態における定着装置の構成を示す概略断面図である。なお、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示す定着ローラ（１１）を構成する各層（１１−１〜３）の構成を示す図である。

本実施形態における定着装置は、図１（ａ）に示すように、定着ローラ（１１）と、加圧ローラ（１２）と、ＩＨ磁界発生手段（１３）と、を有して構成される。なお、ＩＨ磁界発生手段（１３）としては、ＩＨ用コイルなどが適用可能である。

なお、定着ローラ（１１）は、図１に示すように、内側から導電体層（１１−１）と、弾性体層（１１−２）と、ＩＨ（Induction Heating）発熱層（１１−３）と、離型層（１１−４）と、を有して構成される。

導電体層（１１−１）は、芯金を構成する層であり、導電性の材質から構成される。

弾性体層（１１−２）は、シロキサン結合を有する材質から構成される。なお、シロキサン結合を有する材質としては、例えば、シリコーンゴム等が挙げられる。シリコーンゴムは、通常、熱伝導率が、０．２〜０．５Ｗ／ｍＫレベルである。なお、弾性体層（１１−２）は、発泡シリコーンゴム等を用いて構成することで、より高い断熱性を得ることが可能となる。なお、本実施形態における弾性体層（１１−２）は、図１（ｂ）に示すように、断熱性を有する断熱弾性体層（１１−２１）と、整磁合金（Ｆｅ−Ｎｉ合金等）粒子が分散された整磁合金含有弾性体層（１１−２２）と、を有して構成される。

ＩＨ（Induction Heating）発熱層（１１−３）は、金属箔、または、金属粉体とポリイミド等の樹脂で導体としたものにて構成される。

離型層（１１−４）は、離型性を有するフッ素系高分子よりなるフッ素樹脂等で構成される。

上記構成からなる定着ローラ（１１）は、その定着ローラ（１１）の表面に対向するように外部に配置されているＩＨ磁界発生手段（１３）により加熱されることになり、ＩＨ磁界発生手段（１３）により一定温度で加熱された定着ローラ（１１）と加圧ローラ（１２）とのニップ部に対し、未定着のトナー像（１４）を有する転写紙などの記録媒体（１５）を通過させることで記録媒体（１５）上にトナー像（１４）を定着させることになる。

次に、図２を参照しながら、図１（ｂ）に示す定着ローラ（１１）を構成する各層（１１−１〜３）を通過する磁束の流れについて説明する。なお、図２（ａ）は、キュリー点近傍以下の温度の場合における磁束の流れを示し、図２（ｂ）は、キュリー点近傍以上の温度の場合における磁束の流れを示す図である。

図２（ａ）に示すように、キュリー点近傍以下の温度の場合（整磁合金が磁性を有する場合）は、磁束は、整磁合金含有弾性体層（１１−２２）を通過し易いため、弾性体層（１１−２）の内側の導電体層（１１−１）には、磁束が行きにくく、それによる反磁界が生じにくい。

しかしながら、図２（ｂ）に示すように、キュリー点近傍以上の温度の場合（整磁合金の磁性をなくした場合）には、整磁合金含有弾性体層（１１−２２）は、常磁性体となり磁束を通過させることになる。なお、弾性体層（１１−２）は、層全体としては、非導電体であるため渦電流が流れず、反磁界は生じない。そして、弾性体層（１１−２）の内側の導電体層（１１−１）に電流が流れ、ＩＨ発熱層（１１−３）の発熱効率が低下することになる。

このように、本実施形態における定着ローラ（１１）は、図２（ａ）に示すように、キュリー点近傍の温度までは、整磁合金粒子を含む弾性体層（１１−２）は、磁気回路、もしくは、磁気的な交番電場に対する遮蔽体となり、発熱層（１１−３）への電磁界を集中させ加熱効率を向上させることになるが、図２（ｂ）に示すように、キュリー点近傍以上の温度では、遮蔽効果が小さくなり、弾性体層（１１−２）の内側の導電体層（１１−１）に発生する渦電流が大きくなり、発熱効率が低下することになる。これにより、キュリー点近傍以上の温度の場合には、温度制御機能が働くことになるため、局所的な温度上昇の発生を防止することが可能となる。

次に、図３を参照しながら、局所的な高温部分が発生した場合の温度制御機能による効果について説明する。なお、図３（ａ）は、局所的な高温部分が発生する前の状態における磁束の流れを示し、図３（ｂ）は、局所的な高温部分が発生した後の状態における磁束の流れを示す図である。

低温時は、図３（ａ）に示すように、磁性体となる整磁合金（Ｆｅ−Ｎｉ合金等）粒子が分散された整磁合金含有弾性体層（１１−２２）の部分を磁束が通過し、表面部分の発熱部分に効率よく磁束を集中させて発熱効率を向上させることが可能となる。しかしながら、図３（ｂ）に示すように、局所的な高温部分が発生すると、磁束は、より透磁率の高いところを通過することになるため高温部分を避けるようになる。このようなことは、例えば、定着紙の端の部分で発生することになる。

なお、高温部分は、上下ローラの部分に対して隙間ができることになるため、熱の伝達が悪く、連続通紙を行うと温度上昇が発生しやすいことになる。通常は、温度を測定し、通紙速度を落として対応することになる。

これに対し、本実施形態では、弾性体層（１１−２）に整磁合金粒子が分散されているため、その弾性体層（１１−２）に分散されている整磁合金粒子が自立的に温度調整を行うことになり、より生産性の高い画像形成装置を行うことが可能となる。

次に、図１を参照しながら、本実施形態の定着ローラ（１１）を作製する際の作製工程について詳細に説明する。なお、以下に説明する作製工程は、一例であり、本実施形態の定着ローラ（１１）は、以下に説明する作製工程に限定されるものではない。

まず、アルミニウムの中空芯金にて導電体層（１１−１）を形成し、その導電体層（１１−１）上に、発泡シリコーンゴムを積層し、断熱弾性体層（１１−２１）を形成する。次に、プライマーを介し、粉体分散シリコーンを形成し硬化させ、整磁合金含有弾性体層（１１−２２）を形成する。

次に、シリコーン接着剤を約１０μｍ塗布した箔テープ（以下、塗布箔テープと呼ぶ）を作製し、この作製した塗布箔テープを整磁合金含有弾性体層（１１−２２）上に２層巻き付け、塗布箔テープを硬化し、ＩＨ発熱層（１１−３）を形成する。そして、ＩＨ発熱層（１１−３）の上に、シリコーンゴムを加熱硬化させ、弾性体層を形成し、その弾性体層の外側に、離型性を向上させることを鑑み、フッ素樹脂を形成し、離型層（１１−４）を構成する。これにより、図１に示す定着ローラ（１１）を作製することになる。

なお、本実施形態の定着ローラ（１１）の離型層（１１−４）を構成するフッ素樹脂としては、焼成による溶融成膜性のよい、融点の比較的低いもの（２５０〜３００℃）が好ましい。具体的には、低分子量ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフロオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキアルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）の微粉末が挙げられる。

なお、低分子量ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末は、ルブロンＬ−５、Ｌ−２（ダイキン工業）、ＭＰ１１００、１２００、１３００、ＴＬＰ−１０Ｆ−１（三井デュポンフロロケミカル）が知られている。また、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）粉末は、５３２−８０００（デュポン）が知られている。

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）は、ＭＰ−１０、ＭＰ１０２、（三井デュポンフロロケミカル）が知られている。特にＭＦＲ（メルトフローレート）が小さい流動性の低いものとして、ＭＰ１０３、ＭＰ３００（三井デュポンフロロケミカル）、ＡＣ−５６００、ＡＣ５５３９（ダイキン工業）等が好適である。

次に、図４を参照しながら、上述した図１に示す定着装置を搭載した画像形成装置について説明する。

図４に示すように、デジタル複写機（３０）は、主に、複写機本体（３１）と、原稿自動送り装置（以下、ＡＤＦという）（３２）と、自動仕分け装置（３３）と、を有して構成される。

また、複写機本体（３１）は、スキャナ部（３４）と、書込ユニット（３５）、エンジン部（３６）及び給紙ユニット（３７）を有するプリンタ部（３８）と、を有して構成される。

更に、ＡＤＦ（３２）は、原稿をスキャナ部（３４）に送り、スキャナ部（３４）で読み取った原稿を回収する。また、スキャナ部（３４）は、光源と複数のミラーとを有するキャリッジ（３９）、レンズ（４０）及びＣＣＤ（４１）を有し、ＡＤＦ（３２）で送られた原稿を走査して読み取る。

書込ユニット（３５）は、レーザ光源やポリゴンミラー等を有し、画像情報を含むレーザビーム（４２）をエンジン部（３６）に出射する。

エンジン部（３６）は、画像形成ユニット（４３）、１次転写ユニット（４４）、２次転写ユニット（４５）、そして図１に示す本実施形態における定着装置（４６）を有する。また、画像形成ユニット（４３）は、感光体（４７）の周囲に配置された帯電チャージャ（４８）、シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），ブラック（Ｋ）からなるカラー現像部（４９）及びドラムクリーニング部（５０）を有し、帯電チャージャ（４８）で帯電した感光体（４７）上に書込みユニット（３５）から出射されるレーザビーム（４２）で静電潜像を形成し、該形成した静電潜像をカラー現像部（４９）で可視化してトナー像を形成する。

更に、１次転写ユニット（４４）は、中間転写ベルト（５１）、１次転写部（５２）、テンションローラ（５３）、２次転写ローラ（５４）、クリーニング部（５５）及び基準位置センサ（５６）を有し、感光体（４７）に形成されたトナー像を中間転写ベルト（５１）に１次転写して各色のトナー像を重ね合わす。

中間転写ベルト（５１）は感光体（４７）上のトナー像を１次転写するとき以外は接離機構によって感光体（４７）の表面から離れ、中間転写ベルト（５１）に画像を１次転写するときだけ感光体（４７）の表面に圧接される。２次転写ユニット（４５）は中間転写ベルト（５１）に転写されたトナー像を記録紙に２次転写する。定着装置（４６）は記録紙に転写されたトナー像を熱と圧力で定着する。また、給紙ユニット（３７）は複数の給紙カセット（５７ａ〜５７ｃ）と手差トレイ（５８）を有し、記録紙を２次転写ユニット（４５）に送る。

更に、自動仕分け装置（３３）は複数段の仕分けビン（５９ａ〜５９ｎ）を有し、画像が形成された記録紙を仕分けして排出する。

このように、記録媒体上にトナー像を形成し、その記録媒体上に形成したトナー像を、上述した定着装置を用いて定着することで、高画質な画像形成を行うことが可能となる。

（実施例）
次に、上述した実施形態の実施例について説明する。

（第１の実施例）
第１の実施例は、Ｆｅ−Ｎｉ３３％の１５μｍの粉体を、シリコーンゴム（ＬＴＶ）の中に分散したものを作製する。

まず、アルミニウムの中空芯金（１１−１）に発泡シリコーンゴム（１１−２１）を形成したものを準備し、プライマーを介し、粉体分散シリコーン層（１１−２２）を形成し硬化させる。次に、シリコーン接着剤を約１０μｍ塗布した箔テープ（以下、塗布箔テープと呼ぶ）を作製する。そして、この作製した塗布箔テープを粉体分散シリコーン層（１１−２２）上に２層巻き付け硬化し、ＩＨ発熱層（１１−３）を形成する。そして、ＩＨ発熱層（１１−３）上にシリコーンゴムを加熱硬化させ、その外側に、ＰＦＡ樹脂チューブを接着し、離型層（１１−４）を形成する。なお、本実施例においては、外径をφ４０にした定着ローラ（１１）を作製した。

なお、上記作製した定着ローラ（１１）を、（株）リコー製複写機 ＭＦ４５７０をＩＨ発熱用に改造した定着部を持つものに２００℃設定で、１０，０００枚連続通紙したが、特に壊れたものはなかった。また、紙端部で２２０℃を超えることはなかった。

（第１の比較例）
第１の比較例は、第１の実施例と同様の構成で、１５μｍのニッケル−亜鉛系フェライト粉を用いて作製した。この構成では、１００枚通紙で、紙端部において、２６０℃まで上昇し、通紙試験を停止した。

（第２の実施例）
第２の実施例は、Ｆｅ−Ｎｉ３３％の１５μｍの粉体を、シリコーンゴム（ＬＴＶ）の中に分散したものを作製する。

まず、アルミニウムの中空芯金（１１−１）に発泡シリコーンゴム（１１−２１）を形成したものを準備し、プライマーを介し、粉体分散シリコーン層（１１−２２）を形成し硬化させる。これを内ローラとする。次に、ステンレススリーブを用いてＩＨ発熱層（１１−３）を形成する。そして、ＩＨ発熱層（１１−３）上にシリコーンゴムを加熱硬化させ、その外側に、ＰＦＡ樹脂チューブを接着し、離型層（１１−４）を形成する。なお、本実施例においては、ステンレススリーブを、内ローラに圧入し、外径をφ４０にした転写ローラ（１１）を作製した。

なお、上記作製した定着ローラ（１１）を、（株）リコー製複写機 ＭＦ４５７０をＩＨ発熱用に改造した定着部を持つものに２００℃設定で、１０，０００枚連続通紙したが、特に壊れたものはなかった。また、紙端部で２２０℃を超えることはなかった。

（第２の比較例）
第２の比較例は、第２の実施例と同様の構成で、１５μｍのニッケル−亜鉛系フェライト粉を用いて作製した。この構成では、５６枚通紙で、紙端部において、２６０℃まで上昇し、通紙試験を停止した。

（第３の実施例）
第３の実施例は、Ｆｅ−Ｎｉ３３％の１５μｍの粉体を、シリコーンゴム（ＬＴＶ）の中に分散したものを作製する。

まず、アルミニウムの中空芯金（１１−１）にシリコーンゴム（１１−２１）を形成したものを準備し、プライマーを介し、粉体分散シリコーン層（１１−２２）を形成し硬化させる。次に、シリコーン接着剤を約１０μｍ塗布した箔テープ（以下、塗布箔テープと呼ぶ）を作製する。そして、この作製した塗布箔テープをシリコーンゴム（１１−２１）上に２層巻き付け硬化し、ＩＨ発熱層（１１−３）を形成する。そして、ＩＨ発熱層（１１−３）上にシリコーンゴムを加熱硬化させ、その外側に、ＰＦＡ樹脂チューブを接着し、離型層（１１−４）を形成する。なお、本実施例においては、外径をφ４０にした定着ローラ（１１）を作製した。

なお、上記作製した定着ローラ（１１）を、（株）リコー製複写機 ＭＦ４５７０をＩＨ発熱用に改造した定着部を持つものに２００℃設定で、１０，０００枚連続通紙したが、特に壊れたものはなかった。また、紙端部で２２０℃を超えることはなかった。

（第４の実施例）
第４の実施例は、第１の実施例の定着ローラを（株）リコー製 ＭＦ４５７０に装着し、１０，０００枚、黒ベタ画像を通し、定着ローラ（１１）の表面のトナーの付着状態を観察した。

また、この第１の実施例の定着ローラ（１１）を（株）リコー製 ＭＦ４５７０に装着し、１０，０００枚、黒ベタ画像を通し、定着ローラ（１１）の表面のトナー付着量と、紙の巻き付きと、を観測した。この観測結果を以下の『表１』に示す。

表面粗さによる比較

上述した『表１』から明らかなように、表面粗さ（十点平均粗さ：ＪＩＳ Ｂ０６０１-１９９４）Ｒｚが５μｍ以下であれば、トナー付着量と、紙の巻き付きが発生しないことが確認された。なお、紙の巻き付きとは、定着ローラ（１１）のトナーの付着量が非常に多く、定着ローラ（１１）への紙の巻き付きが発生した状態を示す。

なお、表面粗さ（十点平均粗さ：ＪＩＳ Ｂ０６０１-１９９４）Ｒｚが７μｍのものは、８７６０枚で、ジャムが多発したため実験を停止した。

（第５の実施例）
第５の実施例は、第１の実施例と同様の定着ローラ（１１）を用い、（株）リコー製 ＩＰＳＩＯ Ｃｏｌｏｒ ８１００で作成した未定着トナー像の通紙テストを行った。このＩＰＳＩＯ Ｃｏｌｏｒ ８１００のトナー像は、離型性が不十分なため、定着ローラ（１１）に対し、シリコンオイルが含浸されたオイル塗布部材を追加している。このＩＰＳＩＯ Ｃｏｌｏｒ ８１００に１０，０００枚、黒ベタ画像を通し、定着ローラ（１１）の表面のトナーの付着状態を観察した。特に、大きな付着は観察されず、通常のものと何ら変わりがなかった。塗布部材を外したものは、６０，０００枚で定着ローラ（１１）へのトナーの顕著な付着がみられた。

（第６の実施例）
第６の実施例は、第１の実施例の定着ローラ（１１）と同様な構成で、その定着ローラ（１１）の表面粗さＲｚが、２μｍ以下としたものを作製した。ＭＦ４５７０の定着ユニットを用いたＩＨ定着試験機を作製し、ＭＦ４５７０の未定着画像の加圧力を変えて、この定着ローラ（１１）を通紙させた場合の定着ローラ（１１）の表面のトナー付着量と、紙の巻き付きと、定着性（綿布による拭き取り）と、を観測した。この観測結果を以下の『表２』に示す。

加圧力による比較

上述した『表２』から明らかなように、１９．６（Ｎ／ｃｍ²）[２．０（ｋｇｆ／ｃｍ²）]以上では、定着ローラ（１１）へのトナーの付着が確認された。

また、３９．２（Ｎ／ｃｍ²）以下では紙の巻き付きが発生しないことが確認された。

また、２．９（Ｎ／ｃｍ²）[０．３（ｋｇｆ／ｃｍ²）]以下では、定着不良が発生することが判明した。なお、定着不良の有無の判定方法については、スミア法を適用した。なお、本実施例におけるスミア法としては、ハーフトーングレーパターン（画像濃度０．７〜０．８）の定着サンプルに対し、８．８Ｎでφ１５ｍｍの重りに付着した綿布を定着画像の上に載せ、５往復擦ったときの綿布上の濃度で評価を行った。その綿布を、マクベス濃度計で濃度を測定し、問題の無いレベル０．３以下の場合は『付着なし』とした。なお、４１．２（Ｎ／ｃｍ²）の定着不良の有無の判定は、巻き付きジャムが発生しなかった状態のサンプルを用いて測定した。

以上の結果を鑑みて、定着ローラ（１１）に圧接する接触部分の面積Ｓ[ｃｍ²]で被定着ローラ（１１）に対する加圧力Ｆ［ｋｇｆ］を割った商が、４．９Ｎ／ｃｍ²以上となるように構成することで、トナー像の定着性を向上させることが可能であると判明した。

また、定着ローラ（１１）に圧接する接触部分の面積Ｓ[ｃｍ²]で被定着ローラ（１１）に対する加圧力Ｆ［ｋｇｆ］を割った商が、３９．２Ｎ／ｃｍ²以下となるように構成することが好ましい。３９．２Ｎ／ｃｍ²（４．０［ｋｇｆ／ｃｍ２］）よりも大きい条件では、トナーに含有されるワックス、または、シリコンオイルなどの離型剤が、トナー樹脂と定着ローラ（１１）との間から出てしまい、離型剤による離型性を維持することができないことになるが、３９．２Ｎ／ｃｍ²以下の圧力の場合には、離型性を維持することが可能であると判明した。

このように、本実施形態における定着ローラ（１１）は、図１（ａ）に示すように、導電体層（１１−１）と、弾性体層（１１−２）と、発熱層（１１−３）と、を順に積層して構成し、弾性体層（１１−２）は、図１（ｂ）に示すように、整磁合金粒子を分散して構成することで、図２（ａ）に示すように、キュリー点近傍の温度までは、整磁合金粒子を含む弾性体層（１１−２）は、磁気回路、もしくは、磁気的な交番電場に対する遮蔽体となり、発熱層（１１−３）への電磁界を集中させ加熱効率を向上させることになるが、図２（ｂ）に示すように、キュリー点近傍以上の温度では、遮蔽効果が小さくなり、弾性体層（１１−２）の内側の導電体層（１１−１）に発生する渦電流が大きくなり、発熱効率が低下することになる。これにより、キュリー点近傍以上の温度の場合には、温度制御機能が働くことになるため、局所的な温度上昇の発生を防止することが可能となる。

また、整磁合金粒子が分散された整磁合金含有弾性体層（１１−２２）を定着ローラ（１１）の表面側に設けることで、定着ローラ（１１）が実際に発熱した際に、迅速に温度制御機能が働くことになるため、局所的な温度上昇の発生を迅速に防止することが可能となる。

また、定着ローラ（１１）は、温度上昇の立ち上がりを早くすることが重要である。このため、整磁合金含有弾性体層（１１−２２）よりも内側に、熱伝導率の低い断熱弾性体層（１１−２１）を設けることが好ましい。これにより、温度上昇の立ち上がりを早くすることが可能となる。

また、導電性の芯金を用いて導電体層（１１−１）を構成することで、少ない層構成で、温度上昇の立ち上がりの早い定着ローラ（１１）を構成することが可能となる。

また、弾性体層（１１−２）は、大きい温度変化および歪みが発生するため、耐熱性と柔軟性とを併せ持つシロキサン結合を持つ材質を適用することが好ましい。これにより、耐久性の高い定着ローラ（１１）を構成することが可能となる。

また、定着ローラ（１１）の表面に、フッ素樹脂による離型性を付与することが好ましい。これにより、オイルレストナーであっても離型性のある耐久性の高い定着ローラ（１１）を構成することが可能となる。

また、ベタ画像は、定着ローラ（１１）の表面の凹凸には、トナーが付着し易くなるため、定着ローラ（１１）の表面を滑らかにすることが好ましい。これにより、定着ローラ（１１）の耐久性を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の定着ローラ（１１）を用いてトナー像の定着を行う場合には、ワックスを含有したトナー像を用いることが好ましい。ワックスが含有されたトナー像を用いることで、そのワックスが含有されたトナー像と接する定着ローラ（１１）の離型性を向上させることが可能となる。

また、本実施形態の定着ローラ（１１）を用いてトナー像の定着を行う場合には、定着ローラ（１１）に対して、離型剤を塗布することが好ましい。定着ローラ（１１）に対して、離型剤を塗布することで、トナー像と接する定着ローラ（１１）の離型性を向上させることが可能となる。

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

本発明にかかる定着ローラ、定着装置、画像形成装置は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどに適用可能である。

本実施形態における定着装置の構成を示す図であり、（ａ）は、定着装置の構成を示す図であり、（ｂ）は、定着ローラ（１１）の層構成を示す図である。 定着ローラ（１１）に流れる磁束を示す図であり、（ａ）は、キュリー点近傍以下の温度の場合における磁束の流れを示し、（ｂ）は、キュリー点近傍以上の温度の場合における磁束の流れを示す図である。 局所的な高温部分が発生した場合の温度制御機能による効果を説明するための図であり、（ａ）は、局所的な高温部分が発生する前の状態における磁束の流れを示し、（ｂ）は、局所的な高温部分が発生した後の状態における磁束の流れを示す図である。 本実施形態における定着装置を搭載した画像形成装置の構成を示す図である。

符号の説明

１１ 定着ローラ
１１−１ 導電体層（芯金）
１１−２ 弾性体層（シリコーンゴム）
１１−２１ 断熱弾性体層
１１−２２ 整磁合金含有弾性体層
１１−３ ＩＨ発熱層
１１−４ 離型層
１２ 加圧ローラ
１３ ＩＨ磁界発生手段（ＩＨ用コイル）
１４ トナー像
１５ 記録媒体

Claims (13)

1. 導電体層と、弾性体層と、発熱層と、を順に積層してなる定着ローラであって、
   前記弾性体層は、整磁合金粒子が分散されてなることを特徴とする定着ローラ。
2. 前記発熱層は、電磁誘導により発熱する層であることを特徴とする請求項１記載の定着ローラ。
3. 前記弾性体層は、断熱弾性体層と、前記整磁合金粒子が分散された整磁合金含有弾性体層と、からなり、前記断熱弾性体層が前記導電体層に積層されてなることを特徴とする請求項１記載の定着ローラ。
4. 前記断熱弾性体層は、
   前記整磁合金含有弾性体層よりも熱伝導率が小さいことを特徴とする請求項３記載の定着ローラ。
5. 前記導電体層は、導電性の芯金であることを特徴とする請求項１記載の定着ローラ。
6. 前記弾性体層は、シロキサン結合を有する材質からなることを特徴とする請求項１または３記載の定着ローラ。
7. 前記発熱層の外側に、フッ素系高分子よりなる離型層が積層されてなることを特徴とする請求項１記載の定着ローラ。
8. 前記離型層は、表面粗さ：Ｒｚが５μｍ以下であることを特徴とする請求項７記載の定着ローラ。
9. 請求項１から８の何れか１項に記載の定着ローラを搭載したことを特徴とする定着装置。
10. 前記定着ローラに離型剤が塗布されてなることを特徴とする請求項９記載の定着装置。
11. 前記定着ローラに圧接する接触部分の面積Ｓ[ｃｍ²]で被定着ローラに対する加圧力Ｆ［ｋｇｆ］を割った商が、４．９Ｎ／ｃｍ²以上となるようにしたことを特徴とする請求項９記載の定着装置。
12. 前記定着ローラに圧接する接触部分の面積Ｓ[ｃｍ²]で被定着ローラに対する加圧力Ｆ［ｋｇｆ］を割った商が、３９．２Ｎ／ｃｍ²以下となるようにしたことを特徴とする請求項９記載の定着装置。
13. 請求項９から１２の何れか１項に記載の定着装置と、画像形成部と、を有し、
    前記画像形成部において記録媒体上にトナー像を形成し、前記記録媒体上に形成したトナー像を前記定着装置において定着させることを特徴とする画像形成装置。

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