JP2009092826A - 加熱部材と定着用回転体と定着装置と画像形成装置及び加熱部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】定着装置の熱伝導性を向上させるとともに高速に立ち上げて温度制御に対する応答性を高める。
【解決手段】定着ローラ９の熱を伝えるシリコーンゴム層１３を、炭素繊維１８を含むシリコーンゴムと複数の単泡１９との副次構造２０と、単泡１９より大きな容積の複数の単泡２１で構成して炭素繊維１８を熱伝導のパスとさせ、さらに小さい単泡１９が多い副次構造２０をもつことで、単に大きな単泡２１があるものより、より小さな熱容量として定着ローラ９の温度上昇を速くする。また、炭素繊維１８によりシリコーンゴムを補強して大きな単泡２１があっても圧縮永久歪を低減して耐久性を高める。
【選択図】 図４

Description

この発明は、例えば静電転写プロセスにより記録媒体に転写されたトナー像を定着する加熱部材と定着用回転体と定着装置と画像形成装置及び定着部材の製造方法、特に熱伝導性の向上に関するものである。

高画質を目的とする電子写真複写機、プリンタ、特にカラー電子写真による出力を行う装置においては、記録媒体に転写されたトナー像を定着する定着部材はトナーへの柔軟な密着性確保、耐熱性のためシリコーンゴムを使用することが多い。これら耐熱性ゴム材料は熱伝導性が低く、熱源からの熱を記録媒体に伝える際には熱抵抗層となる。カラー画像では特に柔らかいゴム層が画質向上の点で重要である。しかし、熱容量が大きく、熱抵抗が高いため立ち上がりの時間が遅くなる。また、高速機の場合にも熱供給が間に合わなくなる。そのため特許文献１や特許文献２に示すように、フィラーを用いて熱伝導率を向上させる試みが行われている。

特許文献１に示された定着部材は、シリコーンゴムに密度２．２０ｇ／ｃｍ３以上の炭素繊維を２０〜４０重量％含有させてシリコーンゴム層の熱伝導率を高めるようにしている。また、特許文献２に示された定着部材は、熱伝導性充填材が配合されたシリコーンゴム発泡体による３次元網目状成形体で連続的な熱の流路を形成し、空孔部にシリコーンゴムより熱伝導率の低い弾性体を占有させて熱伝導性を高めるようにしている。
特開２００５−２９２２１８号公報 特開２００６−１３３５７６号公報

しかしながら特許文献１と特許文献２に示された技術では、定着部材の密度を下げて熱容量を小さくすることはできず、密度を小さくして熱容量を小さくするとともに高熱伝導性を有する定着部材の開発は行われていなく、立ち上がり時間を短縮することはできなかった。
これには次の２つの理由がある。
１．密度を小さくするために発泡倍率（気泡がない状態の体積Ｖｓを分母とし、気泡の体積ＶｆとＶｓの和を分子としたもの）を上げていくと急激に熱伝導性が低下する。これは、もとの物質の熱伝導性が変わらない場合は、起こる。（例えば、熱物性ハンドブック 養賢堂 C.2 p.179 のＥｕｃｋｅｎの式参照）
２．同じく発泡倍率を上げていくと相対的に壁面が薄くなっていくため強度が低下する。
この２つの問題のため、高温環境下で変形を繰り返される定着部材で、低熱容量（低密度）と高熱伝導率及び耐熱性を持つ部材を開発することは困難であった。

この発明は、このような問題を解決し、熱伝導性を向上させるとともに高速に立ち上げて温度制御に対する応答性を高めることができる加熱部材と定着用回転体と定着装置と画像形成装置及び定着部材の製造方法を提供することを目的とするものである。

この発明の加熱部材は、炭素繊維を含むシリコーンゴム中に複数の空孔を有するシリコーンゴム層が熱源側に配置される金属部材の表面に積層された加熱部材において、前記炭素繊維を含むシリコーンゴムと複数の空孔との副次構造に、前記空孔より大きな容積の複数の空孔を有することを特徴とする。

この発明の定着用回転体は、熱源を内蔵する定着用回転体と、該定着用回転体に圧接する加圧部材とを有し、前記定着用回転体と加圧部材のニップ部に未定着トナーを担持した記録媒体を搬送して未定着トナーを記録媒体に定着する定着装置の定着用回転体であって、炭素繊維を含むシリコーンゴムと複数の空孔との副次構造に、前記空孔より大きな容積の複数の空孔を有するシリコーンゴム層を、熱源を内蔵する金属ローラの外表面に設けたことを特徴とする。

前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることが望ましい。

また、前記シリコーンゴム層の発泡倍率は、１．５以上で3.0以下であると良い。

さらに、前記金属ローラは、厚さが0.4ｍｍ〜0.5ｍｍであって、内面に複数の周回凸部補強が一体に形成されていることを特徴とする。

また、前記シリコーンゴム層の外表面のフッ素系高分子よりなる層を有することを特徴とする。

このフッ素系高分子よりなる層の表面の粗さは、十点平均高さＲｚが５μｍ以下であることが望ましい。

この発明の定着装置は、前記いずれかに記載の定着用回転体と該定着用回転体に圧接する加圧部材とを有することを特徴とする。

また、定着装置は、定着用回転体に圧接する接触部分の面積Ｓ（ｃｍ^２）で前記定着用回転体に対する加圧力Ｆ（Ｎ）を割った商が、4.9（Ｎ／ｃｍ^２）以上で39.2（Ｎ／ｃｍ^２）以下となるようにしたことを特徴とする。

この発明の画像形成装置は、前記定着装置と電子写真方式の画像形成部を備え、該画像形成部で記録媒体上にトナー画像を形成し、記録媒体に形成したトナー画像を前記定着装置で定着させることを特徴とする。

この発明の加熱部材の製造方法は、炭素繊維と第１の既発泡粒子を含む未加硫付加型シリコーンゴムに、発泡剤または発泡粒子を含有させて発泡させる工程と、未加硫付加型シリコーンゴムを１次加硫した後、２次加硫する工程とを含むことを特徴とする。

この発明の加熱部材の他の製造方法は、炭素繊維と第１の既発泡粒子を含む未加硫付加型シリコーンゴムに、第１の既発泡粒子より大きな第２の既発泡粒子を含有させ加硫する工程と、その後に２次加硫を行う工程とを含むことを特徴とする。

この発明は、熱を伝えるシリコーンゴム層を、炭素繊維を含むシリコーンゴムと複数の空孔との副次構造と、前記空孔より大きな容積の複数の空孔で構成したから、炭素繊維が熱伝導のパスとなり、さらに小さい空孔が多い副次構造をもつことで、単に大きな空孔があるものより、より低熱容量となって温度上昇を速くすることができる。また、炭素繊維によりシリコーンゴムを補強することにより、大きな空孔があっても圧縮永久歪を低減することができる。

また、炭素繊維としてピッチ系炭素繊維を使用することにより、熱伝導率を500Ｗ／ｍＫ以上にすることができ、ＰＡＮ系の炭素繊維と比べて1桁以上高い熱伝導率により、高熱伝導率を確保することができる。

さらに、シリコーンゴム層の発泡倍率を、１．５以上で3.0以下にすることにより、低熱容量と強度が満たされ、十分な定着動作が可能となる。すなわち、発泡倍率が１．５倍以下では、熱容量が大きいためニップを大きくするための厚さを確保できず、発泡倍率が４．０倍では、副次構造の部分の壁面が極度に薄くなり、強度が低下し、圧縮永久歪が大きくなるが、このような弊害を防ぐことができる。

また、金属ローラを、厚さが0.4ｍｍ〜0.5ｍｍで、内面に複数の周回凸部補強が一体に形成することにより、熱容量を小さくして１０数秒程度の立ち上げが可能にするとともに十分な強度を確保することができ、速い立ち上げの定着装置を得ることができる。

また、シリコーンゴム層の外表面のフッ素系高分子よりなる層を有することにより、離型性と耐久性を高めることができる。

さらに、フッ素系高分子よりなる層の表面の粗さを、十点平均高さＲｚが５μｍ以下にすることにより、トナーが付着することを防いで耐久性を向上することができる。

また、この発明の定着用回転体と、定着用回転体に圧接する加圧部材とを有する定着装置は、熱伝達が均一に行われて立ち上がりが早く、かつ膜強度の高いことにより効率良く加熱することができるとともに耐久性を向上することができる。

また、定着装置は、定着用回転体に圧接する接触部分の面積Ｓ（ｃｍ^２）で前記定着用回転体に対する加圧力Ｆ（Ｎ）を割った商が、4.9（Ｎ／ｃｍ^２）以上で39.2（Ｎ／ｃｍ^２）以下となるようにすることにより、適正な圧力で定着を行うことができ、画像の定着性を向上することができる。

この定着装置と電子写真方式の画像形成部を備えた画像形成装置は、エネルギー効率を高めることができ、省エネルギーを図ることができる。

この発明の加熱部材の製造方法は、炭素繊維と第１の既発泡粒子を含む未加硫付加型シリコーンゴムに、発泡剤または発泡粒子を含有させて発泡させ、未加硫付加型シリコーンゴムを１次加硫した後、２次加硫することにより、第１の既発泡粒子により配向している炭素繊維が圧迫され、炭素繊維同士の接触効率を向上し、炭素繊維間の熱抵抗を非常に小さくすることができるとともに、方向性が揃うことにより、強度が向上し、圧縮永久歪みを低減することができる。

また、炭素繊維と第１の既発泡粒子を含む未加硫付加型シリコーンゴムに、第１の既発泡粒子より大きな第２の既発泡粒子を含有させ加硫し、その後、２次加硫を行うことにより、小さい空孔が多い副次構造をもつことができ、単に大きな空孔があるものより、より低熱容量のシリコーンゴム層を作製することができる。

図１は、この発明の画像形成装置の概略構成図である。画像形成装置１は感光体２と帯電装置３と書き込み装置４と現像装置５と転写装置６とクリーニング装置７及び定着装置８を有する。この画像形成装置１は、感光体２の表面を帯電装置３で一様に帯電し、帯電した感光体２に書き込み装置４で形成する画像情報に応じて光を走査して静電潜像を形成し、形成した静電潜像に現像装置５でトナーを供給して可視化してトナー像を形成する。感光体２に形成されたトナー像は転写装置６で記録媒体に転写され、感光体２に残留しているトナーはクリーニング装置７で除去されて次の画像形成に備える。トナー像を転写した記録媒体は定着装置８に送られる。

定着装置８は、図２の断面図に示すように、定着ローラ９と加圧ローラ１０を有する。定着ローラ９は、熱源であるヒータ１１を内部に有する金属ローラ１２と、金属ローラ１２の外表面に設けられたシリコーンゴム層１３と、シリコーンゴム層１３の表面に設けられたＰＦＡ層１４を有する。加圧ローラ１０は加圧機構１５により定着ローラ９に押圧され、トナー像１６を転写した記録媒体１７は定着ローラ９と加圧ローラ１０のニップ部を通るときに熱と圧力により定着される。

この定着ローラ９の表面部分の断面を図３に示し、シリコーンゴム層１３の拡大断面を図４に示す。シリコーンゴム層１３は、炭素繊維１８を含むシリコーンゴムと小さな容積の単泡１９の副次構造２０と、大きな容積の単泡２１を有する。ここで単泡とは隣の気泡（空孔）と接続していない気泡をいう。この単泡に対して連泡とは、図５に示すように、隣の気泡と接続しているため変形の際に中の気体が流動できるものをいう。

図３は、ヒータ１１からの熱がシリコーンゴム層１３の炭素繊維１８を含むシリコーンゴムと小さな容積の単泡１９の副次構造２０の部分を流れる状態を模式的に示し、曲がった矢印で主な熱流２２を示す。図６は副次構造２０の部分を流れる熱流２２の詳細を示す。シリコーンゴム層１３の熱伝導率の向上には炭素繊維１８の配向性と熱抵抗の低減が重要である。図４と図６に示すように、高熱伝導率の炭素繊維１８が泡１９，２１に平行に壁面部分に配向するため、高い熱伝導率を得ることができる。特に発泡剤を用いる場合には、発泡時の圧力のため、炭素繊維１８同士の接触部分も増えるため熱抵抗を非常に小さくすることが可能である。この炭素繊維１８としては、ピッチ系の日本グラファイトファイバー（株）社製品名:炭素繊維ミルド品番：ＸＮ−１００−０５Ｍ（50ミクロン）が最適である。このＸＮ−１００−０５Ｍ（50ミクロン）の熱伝導率は500Ｗ／ｍＫとされている。これに対し、PAN系の熱伝導率は、最大で50Ｗ／ｍＫである。さらに、ピッチ系の炭素繊維を篩、気流等で分級し、短いものを用いることも有用である。
また、炭素繊維１８はシリコーンゴムとの接着性がよく、発泡化したシリコーンゴム層１３の壁面の引っ張り強度を増すことができる。適当な工程を経ることにより、より高熱伝導率にできる。
さらに副次構造をとることにより熱容量を下げることが可能となり、より、低熱容量の材料を得ることができる。

シリコーンゴム層１３を作製するときは、炭素繊維１８と第１の既発泡粒子を含む未加硫付加型シリコーンゴムに、発泡剤または発泡粒子を含有させた未加硫付加型シリコーンゴムを、あらかじめ内面に接着層を形成したPFAチューブとその内側に0.5ｍｍの内面に凸部補強（リブと呼ぶ）を設けた芯金をセットしその間に、硬化剤と混合しながら、注入液としてPFAチューブと芯金の間に注入する。次に、１次加熱で発泡させ、２次加熱で固定する。
また、同様に作製したシリコーン未架橋液をローラに塗布架橋し、フッ素樹脂のコート層を作製、または、フッ素樹脂チューブにより被覆することもできる。

定着ローラ９のＰＦＡ層１４を形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、比較的融点の低いもの（好ましくは２５０〜３００℃）が好ましく選択される。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。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。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）等が適している。

また、発泡剤としては、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）等が、発泡粒子としては、松本油化製薬のＦ−３０，Ｆ−３０ＶＳ，Ｆ−４６，Ｆ−５０Ｄ，Ｆ−５５Ｄ等がある。また、既発泡粒子としては、松本油脂製薬の１００ＣＡ，８０ＣＡ，Ｆ−８０ＤＥ，Ｆ−３０Ｅ，Ｆ−５０Ｅ，Ｆ−８０ＳＤＥ等がある。

炭素繊維１８には、合成繊維のアクリル長繊維からつくるＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系炭素繊維と、石炭タール、石油ピッチからつくるピッチ系炭素繊維がある。
PAN系炭素繊維は、PANプリカーサー(ポリアクリロニトリル繊維)を炭素化して得られるもので、高強度・高弾性率の性質をもつ。
ピッチ系炭素繊維は、ピッチプリカーサー(コールタールまたは石油重質分を原料として得られるピッチ繊維)を炭素化して得られるもので、製法の諸条件で、低弾性率から超高弾性率・高強度の広範囲の性質が得られる。超高弾性率品は、高剛性用途のほか、優れた熱伝導率や導電性の特性がある。

次に、この発明を実施例により詳細に説明する。

（実施例１）
Ｆ−８０ＳＤＥ(直径30μｍ程度)とＸＮ−１００−０５Ｍ（長さ50μｍ程度）の粉体を未硬化付加型液状シリコーンの中に分散したものを作製する。次に、発泡粒子として、Ｆ−５０Ｄを加え未硬化付加型液状シリコーンを作製する。更に、アルミニウムの金属ローラ１２にプライマーを介して塗布する。この塗布層を厚さ２ｍｍ発泡して形成し１次硬化させる。このとき、Ｆ−５０Ｄは、150μｍから200μｍの大きさとなっていた。さらに、２次硬化させ、その外側にＰＦＡ樹脂チューブを接着して外径を40ｍｍにしたものを作製した。これを、（株）リコー製複写機 ＭＦ4570の定着ユニットにセットし、1000Ｗのハロゲンヒータによる160℃までの温度上昇時間（秒）を測定した。温度測定は、定着用回転体の上部の部分に熱電対を設けて行った。ＰＦＡ樹脂層は、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製のＨＰ−Ｐｌｕｓ ９５０ＨＰの型番の材料によるものを用いた場合、球晶が小さくなり表面粗さが向上する。金属ローラ１２の厚さはリブ付き0.4ｍｍである。配合は、シリコーンゴム１００に対する重量部である。Ｆ−５０Ｄの量は、発泡倍率の調整に用い、アルキメデス法による全体の測定発泡倍率で示す。基本的にＦ−５０Ｄの量が多い方が発泡倍率は高い。

炭素繊維１８としてＸＮ−１００−０５Ｍを使用して発泡倍率を変えた実施例Ａ〜実施例Ｃと、図７に示すように副次構造２０を有しない比較例Ａと発泡倍率を高くした比較例Ｂと炭素繊維としてＰＡＮ系を使用した比較例Ｃの温度上昇時間（ｓｅｃ）と圧縮永久歪（％）を下記表１に示す。

表１に示すように、実施例Ａと実施例Ｂ及び実施例Ｃでは３０秒以内で立ち上がっている。これに対して比較例Ａは炭素繊維の接触効率が低いため、比較例Ｃでは炭素繊維の熱伝導率が低いため立ち上がりが遅いと考えられる。比較例Ｂでは、圧縮永久歪が大きく１００時間での160℃加熱加圧保持で加熱ローラの変形が見られた。

（実施例２）
Ｆ−８０ＳＤＥ(直径30μｍ程度)とＸＮ−１００−０５Ｍ（長さ50μｍ程度）の粉体を付加型液状シリコーンの中に分散したものを作製する。次に、既発泡粒子として、Ｆ−８０ＤＥ(直径100μｍ程度)を加え未硬化付加型液状シリコーンを作製する。アルミニウムの金属ローラ１２にプライマーを介し、粉体分散シリコーン層を厚さ２ｍｍに形成し１次硬化させる。さらに、２次硬化させ、その外側にＰＦＡ樹脂チューブを接着して外径を40ｍｍにしたものを作製した。これを、（株）リコー製複写機 ＭＦ4570の定着ユニットにセットし、1000Ｗハロゲンヒータによる160℃までの温度上昇時間（秒）を測定した。温度測定は、定着用回転体の上部の部分に熱電対を設けて行った。配合は、重量部で行ったが、Ｆ−８０Ｄは、気泡として規定の発泡倍率まで加えた。ＰＦＡ樹脂層は、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製のＨＰ−Ｐｌｕｓ ９５０ＨＰの型番の材料によるものを用いた場合，球晶が小さくなり表面粗さが向上する。金属ローラ１２の厚さはリブ付き0.4ｍｍである。

炭素繊維１８としてＸＮ−１００−０５Ｍを使用して発泡倍率を変えた実施例Ｄ〜実施例Ｆと、副次構造２０を有しない比較例Ｄと発泡倍率を高くした比較例Ｅと炭素繊維としてＰＡＮ系を使用した比較例Ｆの温度上昇時間（ｓｅｃ）と圧縮永久歪（％）を下記表２に示す。

表２に示すように、実施例Ｄ〜実施例Ｆでは３０秒以内で立ち上がっている。また、比較例Ｄと実施例Ｅを比較すると実施例Ｅは比較例Ｄの半分の立ち上がり時間となっている。比較例Ｅでは圧縮永久歪が大きく１００時間での160℃加熱加圧保持で加熱ローラの変形が見られ、比較例Ｆは立ち上がり時間が非常に遅くなっている。

（実施例３）
実施例Ｂの定着部材を芯金の厚さを変えて作製した実施例Ｇと比較例Ｇ〜比較例Ｊの温度上昇時間（ｓｅｃ）と圧縮永久歪（％）を下記表３に示す。

表３に示すように、金属ローラ１２の厚さを0.5ｍｍにした実施例Ｇの場合は立ち上がり時間は２０秒以下であり、金属ローラ１２の厚さが0.6ｍｍ以上の比較例Ｇ〜比較例Ｉと比べて短時間で立ち上がった。また、金属ローラ１２の厚さが0.3ｍｍの比較例Ｊは回転時に破壊が生じた。

（実施例４）
実施例Ｂの金属ローラ１２の表面粗さを変えて（株）リコー製 ＭＦ4570の定着ユニットに装着し、10000枚、（株）リコー製imagio ＭＰ Ｃ4500の黒ベタ画像を通し、金属ローラ１２表面のトナー付着量と紙の巻き付きを調べた結果を下記表４に示す。

表４に示すように、金属ローラ１２の表面粗さ（十点平均粗さ：ＪＩＳ Ｂ0601-1994）Ｒｚで５μｍ以下であればトナー付着量と紙の巻き付きはなく、表面粗さが7μｍのものは、6530枚で、ジャムが多発したため実験を取りやめた。

（実施例５）
（株）リコー製 IPSIO Color 8100で作成した未定着画像の通紙テストを行った。このIPSIO Color 8100のトナーは、離型性が不十分なため定着ローラ９表面にシリコンオイルを塗布するシリコンオイル含侵されたオイル塗布部材を追加している。このIPSIO Color 8100に10000枚、黒ベタ画像を通し、ローラ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、60000枚で定着ローラ９へのトナーの顕著な付着がみられた。

（実施例６）
実施例Ｂの定着ローラ９で、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定着試験機を作製し、imagio ＭＰ Ｃ4500の未定着画像へ加圧力を変えて、この定着ローラ９を用いて通紙したときのローラ表面のトナー付着量と紙の巻き付きと定着性を調べた結果を下記表５に示す。

表５に示すように、加圧力が2.9（Ｎ／ｃｍ^２）以下では、定着性が非常に悪く、加圧力が19.6（Ｎ／ｃｍ^２）以上では、定着ローラ９へのトナー付着が見られた。また、紙の巻き付きは、トナー付着状態がさらに悪化し巻き付きが発生したものである。さらに、加圧力が39.2（Ｎ／ｃｍ^２）以下では紙の巻き付きは見られない。また、定着後のべた画像に面の布を擦りつけ顕著に布にトナーが付いてものを定着不良として簡易判定した結果、加圧力が2.9（Ｎ／ｃｍ^２）の場合は定着不良になった。その結果、加圧力は39.2（Ｎ／ｃｍ^２）以下で4.9（Ｎ／ｃｍ^２）以上にすることが望ましい。

（実施例７）
この発明の加熱部材をベルトタイプの定着装置に適用した例を図８に示す。図８に示す定着装置は、ヒータ３０を内部に持つ加熱ローラ３１と定着ローラ３２に定着ベルト３３が巻き回され、テンションスプリング３４により張った状態に保持される。この定着ベルト３３と加圧スプリング３５により加圧された加圧ローラ３６がニップ部を形成し、入口ガイド板３７により導かれたトナー１６が乗った記録媒体１７がニップ部に導入される。定着ベルト３３はサーミスタ等の温度センサ３８によって温度測定されて温度制御される。この定着ベルト３３は耐熱性の高分子材料又は金属ベルトがその基体として用いられる。

定着ベルト３３を構成する基体として、例えば厚さ50μｍのポリイミドベルトを用い、プライマーを介し、粉体分散シリコーン層を厚さ400μｍで形成し１次硬化させる。さらに２次硬化させ、その外側にＰＦＡ樹脂チューブを接着したものを作製した。これを、（株）リコー製プリンタＩＰＳｉＯ−ＣＸ8800の定着ユニットにセットし、1000Ｗハロゲンヒータによる160℃までの温度上昇時間（秒）を測定した。温度測定はサーミスタを用いて行った。配合は重量部で行ったが、Ｆ−８０Ｄは気泡として規定の発泡倍率まで加えた。ＰＦＡ樹脂層は、三井・デュポンフロロケミカル株式会社製のＨＰ−Ｐｌｕｓ ９５０ＨＰの型番の材料によるものを用いた場合、球晶が小さくなり表面粗さが向上する。加熱ローラ３１の厚さはリブ付き0.4ｍｍである。

炭素繊維としてＸＮ−１００−０５Ｍを使用して発泡倍率を変えた実施例Ｈ〜実施例Ｊと、図７に示すように副次構造２０を有しない比較例Ｋと発泡倍率を高くした比較例Ｌと炭素繊維としてＰＡＮ系を使用した比較例Ｍの温度上昇時間（ｓｅｃ）と圧縮永久歪（％）を下記表６に示す。

表６に示すように、実施例Ｈ〜実施例Ｊでは２０秒以内で立ち上がっている。また、比較例Ｋと実施例Ｉを比較すると実施例Ｉは比較例Ｋの1/5の立ち上がり時間となっている。比較例Ｌではフィラー間の接触不良による熱伝導性の低下により、立ち上がりが遅くなっていると考えられる。さらに、比較例Ｍでは立ち上がり時間が非常に遅くなっている。

この発明の画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の構成を示す断面図である。 定着ローラの表面部分の構成を示す断面図である。 定着ローラのシリコーンゴム層の構成を示す拡大断面図である。 シリコーンゴム層の連泡を有する副次構造を示す拡大断面図である。 シリコーンゴム層の単泡を有する副次構造における熱流を示す拡大断面図である。 炭素繊維を含むシリコーンゴムと単泡の副次構造を有しないシリコーンゴム層の拡大断面図である。 ベルトタイプの定着装置の構成図である。

符号の説明

１；画像形成装置、２；感光体、３；帯電装置、４；書き込み装置、５；現像装置、
６；転写装置、７；クリーニング装置、８；定着装置、９；定着ローラ、
１０；加圧ローラ、１１；ヒータ、１２；金属ローラ、１３；シリコーンゴム層、
１４；ＰＦＡ層、１５；加圧機構、１６；トナー像、１７；記録媒体、
１８；炭素繊維、１９；単泡、２０；副次構造、２１；単泡、２２；熱流。

Claims (12)

1. 炭素繊維を含むシリコーンゴム中に複数の空孔を有するシリコーンゴム層が熱源側に配置される金属部材の表面に積層された加熱部材において、
   前記炭素繊維を含むシリコーンゴムと複数の空孔との副次構造に、前記空孔より大きな容積の複数の空孔を有することを特徴とする加熱部材。
2. 熱源を内蔵する定着用回転体と、該定着用回転体に圧接する加圧部材とを有し、前記定着用回転体と加圧部材のニップ部に未定着トナーを担持した記録媒体を搬送して未定着トナーを記録媒体に定着する定着装置の定着用回転体であって、
   炭素繊維を含むシリコーンゴムと複数の空孔との副次構造に、前記空孔より大きな容積の複数の空孔を有するシリコーンゴム層を、熱源を内蔵する金属ローラの外表面に設けたことを特徴とする定着用回転体。
3. 前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項２に記載の定着用回転体。
4. 前記シリコーンゴム層の発泡倍率は、１．５以上で3.0以下であることを特徴とする請求項２又は３記載の定着用回転体。
5. 前記金属ローラは、厚さが0.4ｍｍ〜0.5ｍｍであって、内面に複数の周回凸部補強が一体に形成されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれかに記載の定着用回転体。
6. 前記シリコーンゴム層の外表面のフッ素系高分子よりなる層を有することを特徴とする請求項２乃至５のいずれかに記載の定着用回転体。
7. 前記フッ素系高分子よりなる層の表面の粗さは、十点平均高さＲｚが５μｍ以下であることを特徴とした請求項６記載の定着用回転体。
8. 請求項２乃至７のいずれかに記載の定着用回転体と該定着用回転体に圧接する加圧部材とを有することを特徴とする定着装置。
9. 請求項８記載の定着装置において、定着用回転体に圧接する接触部分の面積Ｓ（ｃｍ^２）で前記定着用回転体に対する加圧力Ｆ（Ｎ）を割った商が、4.9（Ｎ／ｃｍ^２）以上で39.2（Ｎ／ｃｍ^２）以下となるようにしたことを特徴とする定着装置。
10. 請求項８又は９に記載の定着装置と電子写真方式の画像形成部を備え、該画像形成部で記録媒体上にトナー画像を形成し、記録媒体に形成したトナー画像を前記定着装置で定着させることを特徴とする画像形成装置。
11. 請求項１記載の加熱部材の製造方法であって、
    炭素繊維と第１の既発泡粒子を含む未加硫付加型シリコーンゴムに、発泡剤または発泡粒子を含有させて発泡させる工程と、未加硫付加型シリコーンゴムを１次加硫した後、２次加硫する工程と、を含むことを特徴とする加熱部材の製造方法。
12. 請求項１記載の加熱部材の製造方法であって、
    炭素繊維と第１の既発泡粒子を含む未加硫付加型シリコーンゴムに、第１の既発泡粒子より大きな第２の既発泡粒子を含有させ加硫する工程と、その後に２次加硫を行う工程と、を含むことを特徴とする加熱部材の製造方法。

Images