JP6146697B2 - 定着部材、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に備える定着装置、該定着装置に備える定着部材に関する。

従来、電子写真方式を採用した装置、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置においては、通常、回転する感光体ドラムを有し、この感光体ドラムの感光層を一様に帯電させた後でレーザ走査ユニットからのレーザービームによって露光して静電潜像を形成する。さらに、静電潜像をトナーによって現像した後、記録材としての転写紙上に転写し、さらに、その転写紙を熱定着装置に通過させ、熱定着させる機構が設けられている。

一般に、定着方式としてはトナーを加熱する定着部材（定着ローラ、定着ベルト、又は定着スリーブ）と、これを圧接する加圧ローラとの間に記録シートを通過させることによって記録シート上に付着しているトナーを熱により軟化させつつ加圧することにより、記録シート上にトナー像を定着させる定着方式が採用されている。この定着方式では、用紙に融着したトナー像が定着部材に接触するので、離型性のよい材料（たとえばフッ素系樹脂）が表面に５〜３０μｍの膜厚にて形成される。

従来はローラ方式が用いられていたが、近年ではカラー画像に適した加熱時間と追従性を得るために中間層として十分な弾性を保有する弾性層を形成する必要があり、ベルト方式の定着部材が実用化されている（特許文献１（米国特許３５７８７９７号））。

さらに近年は、耐熱性スリーブの中に、金属や樹脂性のホルダに固定された加熱体、加圧部材を有し、スリーブを通して記録シートを加熱することで記録シート状にトナー像を定着させる方式（スリーブ定着方式）が考案されている。
図５におけるＡの構成は、たとえば、特許文献２（特開２０１１−５９２４７号公報）に開示されている。加熱体３０４としてはハロゲンヒータが用いられ、ホルダ３０５に加圧部材３０６が固定され、加熱源と加圧部材を分離した構成を持ち、加圧ローラ３０７−３０９にてニップを形成している。またＢ構成としては、たとえば、特許文献３（特開昭６３−３１３１８２号公報）に開示されている。耐熱スリーブの中に、ホルダに固定された面状加熱体３１０と加圧部材３０６があり、同様に加圧ローラでニップを形成している。この構造は加熱体と加圧部材が一体となっており、定着設定温度までの到達時間の短縮に優れる。また、必ずしも加熱体と加圧部材が同一スリーブに入っている必要はなく、対抗したローラの中に形成することも可能である。すなわち図５におけるＣの構成として、たとえば特許文献４（特許第３２９８３５４号公報）に開示されている。この方式は紙分離性に優れる。

この種の装置では一般的に、定着ロ−ラと加圧ロ−ラとで用紙を挟持しこれを搬送処理するが、そのときに用紙に含まれている水分を蒸発させるため、用紙の定着部分と未定着部分で水分量が変化することによるシワ発生が問題となっている。用紙のシワ発生を防止する方法として、ロ−ラの中央部が最小径で両端に向かって漸次大径となるように、ロ−ラを鼓形状（断面逆クラウン形状）にして、ローラ端部の用紙搬送速度を中央部の搬送速度より速くして、用紙両端に拡がる力（鼓効果）を与える方法がある。これは両端部の外径が中央部の外径よりも大きくなっていることで、ローラ端部の搬送速度が中央部の搬送速度よりも大きく、用紙Ｐにその両端部を外側に引っ張る力が与えられることに起因する。しかしながらこの方法だと、まず弾性層をクラウン状に加工することが難しく、高精度、高コストである課題に加えて、熱膨張差により正確な鼓形状を維持できず、しわ防止効果が安定しないのみならず、最悪の場合、表層離型層が剥離し、部品が破損し、転写紙ジャムなどの不具合が生じる。

さらに、軸方向に硬度差を設けたローラを使用することで、同様のシワ防止効果を提案した案件がある。
たとえば特許文献５（特開２００９−２７６４９９号公報）には「両端部アスカーＣ硬度がその中央部のアスカーＣ硬度よりも大きいことを特徴とする弾性ローラ」とされている。しかしながら、弾性層膜厚が２〜２０ｍｍかつ軸体上に形成され、発泡倍率を制御するとされており、軸方向で断熱性能が変化し、熱の滞留（特に通紙部と非通紙部の温度差）に差異が生じることにより、ローラ径が変化するなど、安定したシワ防止効果が得られない。

さらには特許文献６（特開平７−２１９３７４号公報）には「加圧ローラの外周面の硬度を軸方向中央部と軸端部とで異ならせ、軸方向中央部の外周面の硬度を軸端部の外周面の硬度よりも低下させた」とされている。しかしながら、前述の文献は加圧ローラに関する案件であり本件と構成が異なる。さらに熱伝導フィラーを含まない発泡ゴムを使用していることから、熱が滞留し、ローラ径が変化し、通紙時熱ムラによる異常画像が発生すると予想される。

本発明は、転写紙の定着時のシワおよび異常画像をともに防止することができる定着部材を提供することを目的とする。

本発明者らは鋭意検討を行った結果、以下の定着部材により、上記課題が解決されることを見い出し、本発明に至った。
即ち、本発明は以下のとおりである。
記録材上に担持されるトナー像を加熱して該トナー像を定着させるための定着部材と、前記定着部材に圧接する加圧ローラとを備えた定着装置において使用される定着部材であって、少なくとも基材上に弾性層を有し、該弾性層が高熱伝導繊維状フィラーを含む耐熱性ゴムから構成され、該耐熱性ゴム中に空孔部を有し、
前記弾性層の定着部材軸方向端部に含有される高熱伝導繊維状フィラーの含有量を、中央部に含有される高熱伝導繊維状フィラーの含有量より多くして、定着部材軸方向端部表面のユニバーサル硬度が中央部表面のユニバーサル硬度より大きくしたことを特徴とする定着部材。

本発明の定着部材は、転写紙の定着時のシワおよび異常画像をともに防止できる。

画像形成装置及び、ベルト方式の定着装置の概略を示す図である。 定着部材の構成の一例の概略を示す断面図である。 本発明における定着部材の一例の概図である。 本発明の定着部材の作製方法の一例の概図である。 定着部材の構成の概略を示す断面図である。

以下本発明についてその詳細を説明する。
本発明の定着部材は、記録材上に担持されるトナー像を加熱して該トナー像を定着させるための定着部材と、前記定着部材に圧接する加圧ローラとを備えた定着装置において使用される定着部材であって、少なくとも基材上に弾性層を有し、該弾性層が高熱伝導繊維状フィラーを含む耐熱性ゴムから構成され、該耐熱性ゴム中に空孔部を有し、 前記弾性層の定着部材軸方向端部に含有される高熱伝導繊維状フィラーの含有量が、中央部に含有される高熱伝導繊維状フィラーの含有量より多く、定着部材軸方向端部表面のユニバーサル硬度が中央部表面のユニバーサル硬度より大きい。
本発明は、加熱定着部材の材料構成に関する発明であり、高熱伝導率かつ低熱容量である部材の端部表面のユニバーサル硬度を中央部表面のユニバーサル硬度よりも大きくすることで、転写紙のシワおよび異常画像をともに防止することができる。

定着部材のユニバーサル硬度は、市販の硬度測定装置を用いて、ＤＩＮ５０３５９に準拠して測定することができる。例えば、超微小硬度計などを用いて測定することができる。超微小硬度計としては、フィッシャースコープＨ１００（株式会社フィッシャー・インストルメンツ製）等が挙げられる。
超微小硬度計を用いてユニバーサル硬度を測定する場合、例えば下記条件で所定の押し込み深さまで徐々に圧子を定着部材に押し込んでいき、押し込み深さが所望の深さに達した時点での荷重と圧子の接触面積とからユニバーサル硬度を求める。本件では１０μｍ押込み時のユニバーサル硬度を比較した。
−測定条件−
・圧子：対面角度１３６度の四角錐ダイヤモンド圧子
・初期荷重：０．０２ｍＮ
・最大荷重：５ｍＮ〜４００ｍＮ
・初期荷重から最大荷重までの荷重増加時間：１０秒〜６０秒
尚、ユニバーサル硬度を測定する定着部材の表面は、定着部材が上記弾性層上に離型層を有する場合は、離型層となる。表面が離型層の場合、ユニバーサル硬度は１０μｍ押込み時を測定するが、離型層はその膜厚を有する必要はなく、弾性層の影響込みで硬度測定すればよい。離型層の有無に関わらず、定着部材端部表面のユニバーサル硬度が中央部表面のユニバーサル硬度より大きければ本発明の効果が発現する。

上述したように特許文献５では、軸方向に硬度差を設けたローラを使用し、同様のシワ防止効果を提案しているが、弾性層膜厚が２〜２０ｍｍかつ軸体上に形成され、発泡倍率を制御することにより硬度差を設けているのでローラ径が変化し、安定したシワ防止効果が得られない。
本発明の定着部材は、弾性層が高熱伝導繊維状フィラーを含有し空孔部を有することにより、軸方向に高熱伝導かつ低熱容量（高熱拡散率）である部材とすることができ、熱の滞留を防止することができる。さらに、本発明の定着部材は、弾性層を薄膜（約１００〜３００μｍ）とすることができ、径の大きな変化は生じない。さらにこれらの機能が付与されることで、安定したシワ防止効果が得られる。そして、薄膜であるため、アスカーＣ硬度に差異は生じず、ユニバーサル硬度で確認されるような微小領域硬度差をつけることによりシワ防止効果が得られることを確認した。さらに立上り時間短縮、異常画像防止、端部温度上昇の抑制などの効果を同時に実現することが可能となる。

定着部材軸方向端部表面のユニバーサル硬度を中央部表面のユニバーサル硬度より大きくする方法としては、発泡倍率を変えて硬度を変えることができるが、弾性層の定着部材軸方向端部に含有される高熱伝導繊維状フィラーの含有量を、中央部に含有される高熱伝導繊維状フィラーの含有量より多くすることにより達成することが好ましい。
前記中央部に含有される高比重である高熱伝導繊維状フィラーの添加量を下げることで、さらに、立上り時間の短縮に貢献する。
また、前記定着部材の軸方向端部表面の１０μｍ押込み時のユニバーサル硬度が０．５Ｎ／ｍｍ²以下であり、かつ、軸方向端部と中央部の硬度差が１０μｍ押込み時のユニバーサル硬度で０．１Ｎ／ｍｍ²以上０．４Ｎ／ｍｍ²以下であることが好ましい。
硬度を制御することにより、異常画像の発生を抑制することができる。
前記端部の硬度が０．５Ｎ／ｍｍ²以下であり、かつ、前記軸方向端部と中央部の硬度差が０．１Ｎ／ｍｍ²以上０．４Ｎ／ｍｍ²以下であると、紙への追従性が悪化することによる異常画像コールドオフセットが発生することを防ぐことができる。
さらに、前記中央部の硬度が０．１Ｎ／ｍｍ²以上であることがより好ましい。前記中央部の硬度が０．１Ｎ／ｍｍ²以上であると、ニップ幅増加、紙への追従が適切となり、トナーに過剰な熱を与えることによる異常画像ホットオフセットの発生を防ぐことができる。

前記高熱伝導繊維状フィラーが定着部材の軸方向に配向していることが好ましく、高熱伝導繊維状フィラーが定着部材の軸方向に配向していることにより、軸方向の熱伝導率が向上し、端部温度上昇を抑制し、それに起因したシワや加圧ローラの破損を防止できる。
従って、本発明の定着部材を用いることで、耐久性・信頼性の向上を実現した定着装置を提供できる。
また、本発明の定着装置を用いることで、高耐久、高信頼を有する電子写真方式の複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンター等の画像形成装置が可能であり、「顧客満足の向上」に寄与できる。

まず、本発明の定着部材が使用される画像形成装置の概要について説明する。
図１は画像形成装置の感光体とその作像系及び定着装置の構成を概念的に示した一例である。この電子写真方式の画像形成装置における画像作成プロセスは、回転する感光体ドラム１０１の感光層を帯電ローラ１０２を用いて一様に帯電させた後、図示しないレーザ走査ユニットからのレーザービーム１０３によって露光し、静電潜像を形成する。次に感光体ドラム１０１上の静電潜像をトナーによって現像してトナー像とし、そのトナー像を記録シート１０７上に転写し、さらにその記録シート１０７を定着装置に通してトナー像を加熱、加圧して記録シートに定着させるように構成する。
なお図１（ａ）中１０４は現像ローラ、１０５はパワーパック（電源）、１０６は転写ローラ、１０８はクリーニング装置、１０９は表面電位計である。

定着装置は、基材とこの基材上に設けた弾性層とからなる加熱定着ローラ１１０を使用する。このような加熱定着ローラ１１０は、芯金の中空部に回転中心線に沿ってハロゲンランプ等のヒータを配置し、その輻射熱によって加熱定着ローラ１１０を内側から加熱するようにする。また加熱定着ローラ１１０と平行に、これに圧接する加圧ローラ１１１を設け、加圧ローラ１１１と加熱定着ローラ１１０との間に記録シートを通過させることにより、記録シート上に付着しているトナーを加熱定着ローラ１１０の熱により軟化させつつ、加圧ローラ１１１と加熱定着ローラ１１０との間に挟むことによって加圧することにより、記録シート上にトナー像を定着させる。

本発明においては定着装置をベルト方式の定着装置としても良い。図１（ｂ）中１１３は定着ベルト、１１４は定着ローラ、１１５は加圧ローラ、１１６は加熱ローラである。ここで、フルカラーの複写機やレーザプリンタでは、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のカラートナーが用いられるが、カラー画像の定着時には、これらのカラートナーを溶融状態で混合する必要がある。従って、トナーを低融点化して溶融しやすくするとともに、定着ベルト１１３の表面で、複数種のカラートナーを包み込むようにして溶融状態で、均一に混合させることが必要になる。（本発明においては定着ローラ、定着ベルト、定着スリーブを総称して定着部材という。）発熱部材としての定着ベルトは定着ローラ（１１４）と加熱ローラ（１１６）とに張架・支持されている。

また、図２は定着部材の構成の一例を示す概略図であり、定着部材は基材２０１と弾性層２０２と離型層２０３から構成されている。離型層を有することが好ましい。
基材２０１は、耐熱材料からなり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、フッ素樹脂等の樹脂材料を用いることができる。樹脂材料に、磁性導電性粒子を分散したものを用いることもできる。その場合、樹脂材料に対して磁性導電性粒子を２０〜９０重量％の範囲内で添加する。具体的には、ワニス状態の樹脂材料中に、ロールミル、サンドミル、遠心脱泡装置等の分散装置を用いて磁性導電性粒子を分散する。これを溶剤により適当な粘度に調整して、金型により所望の層厚に成形する。また、金属でも形成可能であり（これをローラと区別してスリーブとする）、具体的には、ニッケル、鉄、クロムの合金であって、それ自体が発熱しても良い。基材の層厚は、熱容量及び強度の点から、３０〜５００μｍに形成されている。

金属材料の場合はベルトの撓みを考慮して、１００μｍ以下の膜厚であることが望ましい。金属材料の場合は、各材料の添加量と加工条件とを調整することで所望のキューリー点を得ることができ、キューリー点が定着ベルトの定着温度近傍となる磁性導電性材料にて発熱層を形成することで、発熱層は電磁誘導によって過昇温されることなく加熱できる。また、弾性体でも形成でき、例えば、天然ゴム、ＳＢＲ、ブチルゴム、クロロプレンゴム、二トリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ふっ素ゴム、液状フッ素エラストマーなどが上げられるが、特に耐熱性の点からシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ふっ素ゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム、液状フッ素エラストマーなどが好ましい。

また、前記基材上に形成される弾性層２０２は耐熱性のある弾性体、好ましくは耐熱性ゴムが用いられ、例えば、天然ゴム、ＳＢＲ、ブチルゴム、クロロプレンゴム、二トリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ふっ素ゴム、液状フッ素エラストマーなどが上げられるが、特に耐熱性の点からシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ふっ素ゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム、液状フッ素エラストマーなどが好ましい。特に耐熱性・離型剤濡れ性の点から、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴムが好ましい。

これらの弾性層中に、高熱伝導繊維状フィラー２０４と、空孔部２０５が設けられる。
高熱伝導繊維状フィラー２０４としては、炭素繊維、窒化ホウ素、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミ、銀など各種金属フィラーなどが考えられる。その中でもたとえば炭素繊維は、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。本発明には熱伝導率の点から、ピッチ系炭素繊維を用いることが好ましい。

また、空孔部２０５を形成する発泡剤としては、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）等、発泡粒子としては、松本油化製薬のＦ−３０、Ｆ−３０ＶＳ、Ｆ−４６、Ｆ−５０、Ｆ−５５等がある。また、樹脂バルーンとしては、松本油化製薬のＦ−８０ＥＤ等がある。無機系バルーンとしては日本フィライト（株）：フィライト、太平洋石炭販売輸送（株）：シリカバルーンなどがある。
発泡剤は、弾性層における空孔部が、元の体積の５０％から２００％となるよう添加することが好ましい。
尚、定着部材軸方向端部と中央部における空孔部の割合は、同じでも異なっていても良い。定着部材軸方向端部表面のユニバーサル硬度が中央部表面のユニバーサル硬度より大きければ、本発明の効果は発言する。

前記弾性層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば前記高熱伝導繊維状フィラーと発泡剤と耐熱性ゴムとを含む塗工液を、ブレード塗装法、ロール塗装法、ダイ塗装法などで基材上に塗布し、加熱し空孔部を有する弾性層を形成する方法が挙げられるが、塗装方向を軸方向にし、円周方向に切れ目の無い塗装方法とすることが好ましい。こうすることにより、弾性層内部にあるフィラーが軸方向へ配向することを促す効果が期待できる。
前記弾性層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、１００μｍ〜５００μｍが好ましい。

高熱伝導繊維状フィラーが配向しているかどうかは、レーザー顕微鏡で確認することができる。
例えば、炭素繊維の配向はキーエンス製マイクロスコープ：ＶＨＸ−１０００ズームレンズ：ＶＨ−Ｚ１００Ｒを用い観察し、対物倍率３００倍のレンズで、８００μｍ×６００μｍの範囲を決めて測定した。そして、この範囲にある長さ１００μｍ以上の炭素繊維について、軸方向に対し、振れ角を測定し、両側３０°の振れ角以内の炭素繊維の割合が全体に対して５０％以上のものを「配向している」と定義した。

定着部材軸方向端部表面のユニバーサル硬度が中央部表面のユニバーサル硬度より大きい定着部材は、例えば、弾性層の定着部材軸方向端部に含有される高熱伝導繊維状フィラーの含有量を、中央部に含有される高熱伝導繊維状フィラーの含有量より多くすることにより得ることができる。このような弾性層を有する定着部材は以下のようにして作製することができる。
まず、基材上に弾性層を形成するが、熱伝導繊維状フィラーはたとえば小サイズ記録材通紙幅に当接する部位（図３参照：たとえば小サイズ記録材通紙幅がＢ５の縦通紙（幅１８２ｍｍ）の場合中央から±８５ｍｍ幅）を境に、中央部３０１と軸端部３０２として配合比を変化させ、中央部の配合をゴムＡとし、軸端部の配合をゴムＢとする。そのゴムＡで中央部に形成された膜を一次加硫した後、ゴムＢを同様にしてディッピング塗装する。塗装工法はこれに限定されるものではなく、軸方向にせん断がかけられればよい。たとえば、他にダイコートによる押し出し工法などが考えられる。その後、加熱し、加硫する。その後全体を所望の膜厚まで研削処理したものを弾性層とする。その後、離型層を形成し、端部をカットして所望の長さに揃える。（図４参照）
本成型方法によれば、繊維状フィラーであるカーボンファイバーは塗装軸方向に配向することがわかっている。

前記中央部は、図３に示すように、小サイズ記録材通紙幅（対応すべき最小の通紙幅）に対応した領域に配されていることが好ましい。中央部は、小サイズ記録材通紙幅よりも少し小さい部分であることが好ましく、たとえば中央部は、定着部材の中央から「最小通紙幅Ｌを持つ記録紙」のＬ／２ｍｍから（Ｌ／２−１０）ｍｍの範囲に形成されることが好ましい。具体的には、小サイズ記録材通紙幅が、Ｂ５の縦通紙の幅１８２ｍｍである場合、中央部は、中央より軸方向に向かって±（９１〜８１）ｍｍの範囲、例えば約±８５ｍｍの範囲であることが好ましい。
中央部を小サイズ記録材通紙幅よりも少し小さい部分とすることにより、紙の端部が固い部分に少し接していることにより、紙端部を軸端部方向に引っ張る力が作用してシワの発生が抑制される。
また、図３においては、弾性層の中央部の配合をゴムＡとし、軸端部の配合をゴムＢとし、２種類で一段階の硬度差を設けた例を示したが、中央部から軸端部へ硬度を数段階にして徐々に大きくしても良い。例えば、対応するサイズ紙の全ての端部に硬度差を設けても良い。ゴムＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，と多段階にして弾性層を作製することにより、徐々に硬度差を付けていくことができる。

弾性層の定着部材軸方向端部に含有される高熱伝導繊維状フィラーの含有量は、定着部材軸方向端部の表面の１０μｍ押込み時のユニバーサル硬度が０．５Ｎ／ｍｍ²以下となるように含有させることが好ましい。
定着部材軸方向端部の表面の１０μｍ押込み時のユニバーサル硬度はより好ましくは、０．２〜０．５Ｎ／ｍｍ²である。
また、弾性層の定着部材軸方向中央部に含有される高熱伝導繊維状フィラーの含有量は、軸方向端部の硬度と中央部の硬度差が１０μｍ押込み時のユニバーサル硬度で０．１Ｎ／ｍｍ²以上０．４Ｎ／ｍｍ²以下となるように含有させることが好ましい。

また、前記弾性層上に形成される離型層２０３は、例えば四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素系ポリマー；これらのポリマーの混合物、又はこれらのポリマーを耐熱性樹脂・ゴムに分散させたもの、またシリコーン架橋反応基中にフッ素化ポリエーテルを持つフッ素系エラストマーなどが適用できる。これらの中でも、強度、平滑性を両立する点からフッ素系ポリマーを有するものが特に好ましい。前記離型層には、低比熱・低熱伝導率の物質として中空フィラー、導電性物質等を添加することができる。前記離型層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばチューブ状にしたものを弾性層に被せてもよく、湿式スプレー塗装法、粉体塗装後に焼き付ける方法、などが挙げられる。
前記離型層の厚みは、０．０１μｍ〜５０μｍが好ましく、０．０１μｍ〜３０μｍがより好ましい。前記厚みが、０．０１μｍ未満であると、弾性層の粗さにより、成膜性が確保されないことがあり、５０μｍを超えると、画像に段差が形成され、光沢差による画像不良が形成されることがある。

以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
以下に、実験結果をもとに本発明をさらに詳細に説明する。
定着装置の定着部材として、基材：φ３０、厚み５０μｍＳＵＳスリーブ上に、弾性層としてシリコーンゴム（ＤＹ３５−２０８３：東レ製）とフィラーと発泡剤と溶剤（トルエン）を混合し、粘度約１００Ｐａ・ｓｅｃ（シェアレイト０．１１５）に希釈したゴムを、塗装速度約１０ｍｍ／ｍｉｎで膜厚約３００μｍを狙いとして、ディッピング塗装を実施した。
フィラーとしては高熱伝導繊維状フィラーとしてカーボンファイバー（日本グラファイト（株）ＸＮ−１００−０５Ｍ）、発泡剤として中空フィラー（松本油化製薬：ＰＡＮ系Ｆ−８０ＥＤ）からなり、表１に示す配合比（ベースシリコーンゴム１００質量部に対する質量部）で成型した。
カーボンファイバーは小サイズ記録材通紙幅に当接する部位（図３参照：実施例においてはＡ４縦通紙が小サイズ記録材通紙幅となる）に対応し、中央部（定着部材の中央より軸方向に向かって±１００ｍｍの範囲）と、軸端部（中央部以外の部分）との配合比を変化させ、中央部の配合をゴムＡとし、軸端部の配合をゴムＢとする。そのゴムＡで中央部に形成された膜を１２０℃３０分で一次加硫した後、ゴムＢを同様にしてディッピング塗装する。その後、１２０℃３０分加熱し、引き続き２００℃４時間加熱し、加硫する。その後全体を膜厚２００±２０μｍまで研削処理したものを弾性層とする。その後、プライマ塗布し１００℃以上で１時間乾燥したものに、グンゼ製ＰＦＡチューブ（三井デュポンフロロケミカル製ＰＦＡ−３５０Ｊ、φ３０、膜厚１５μｍ）を被覆し、３２０℃で４０分加熱溶着させ、端部をカットして所望の長さに揃えたものを定着スリーブとした。（図４参照）
本成型方法によれば、繊維状フィラーであるカーボンファイバーは塗装軸方向に配向することがわかっている。

ここで、定着スリーブ表面のユニバーサル硬度は、市販の硬度測定装置を用いて、ＤＩＮ５０３５９に準拠して行うことができ、超微小硬度計（フィッシャースコープＨ１００、株式会社フィッシャー・インストルメンツ製）を用いて測定した。超微小硬度計を用いてユニバーサル硬度を測定する場合、下記条件で所定の押し込み深さまで徐々に圧子を定着部材に押し込んでいき、押し込み深さが所望の深さに達した時点での荷重と圧子の接触面積とからユニバーサル硬度を求める。本件では１０μｍ押込み時のユニバーサル硬度を取得し比較を実施した。（表１参照）
−測定条件−
・圧子：対面角度１３６度の四角錐ダイヤモンド圧子
・初期荷重：０．０２ｍＮ
・最大荷重：５ｍＮ〜４００ｍＮ
・初期荷重から最大荷重までの荷重増加時間：１０秒〜６０秒

以上の様にして製作した定着部材を（株）リコー製複写機：ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ２２０１ＳＰの定着装置に装着させ、トナーベタ画像１２０Ｋ枚をＡ４縦で両面通紙し評価をおこなった。ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ２２０１ＳＰはＡ３（Ａ４横）幅対応機であるため最大サイズ記録材通紙幅はＡ４横幅であり、Ａ４縦通紙は小サイズ記録材通紙となる。試験紙としてはアスクル：マルチペーパー スーパーホワイトを使用した。評価は表２に示す基準で判定した。

［実施例２］
実施例１における弾性層のカーボンファイバー配合比をシリコーンゴム１００質量部に対して中央部１０質量部、軸端部５０質量部に変更した以外は、実施例１と同様に定着部材を作製し、評価を実施した。
［実施例３］
実施例１における弾性層のカーボンファイバー配合比をシリコーンゴム１００質量部に対して中央部４０質量部、軸端部５０質量部に変更した以外は、実施例１と同様に定着部材を作製し、評価を実施した。
［実施例４］
実施例１における弾性層のカーボンファイバー配合比をシリコーンゴム１００質量部に対して中央部１０質量部、軸端部３０質量部に変更した以外は、実施例１と同様に定着部材を作製し、評価を実施した。
［実施例５］
実施例１における弾性層のカーボンファイバー配合比をシリコーンゴム１００質量部に対して中央部４０質量部、軸端部６０質量部に変更した以外は、実施例１と同様に定着部材を作製し、評価を実施した。
［実施例６］
実施例１における弾性層のカーボンファイバー配合比をシリコーンゴム１００質量部に対して中央部５質量部、軸端部５０質量部に変更した以外は、実施例１と同様に定着部材を作製し、評価を実施した。

［比較例１］
実施例１における弾性層のカーボンファイバー配合比をシリコーンゴム１００質量部に対して中央部２０質量部、軸端部２０質量部に変更した以外は、実施例１と同様に定着部材を作製し、評価を実施した。

前記立上がり時間の評価においては既製品として、弾性層として耐熱性シリコーンゴムのみを形成し、その上に離型層としてフッ素樹脂を被覆した定着スリーブを用いて比較した。

以上より以下のことがわかる。
・定着部材軸方向端部表面のユニバーサル硬度が中央部表面のユニバーサル硬度より大きくすることによりシワは防止できる。

さらに、軸端部表面のユニバーサル硬度が０．５Ｎ／ｍｍ²以下、かつ軸方向端部表面と中央部表面の硬度差がユニバーサル硬度で．０．１Ｎ／ｍｍ²以上０．４Ｎ／ｍｍ²以下である定着部材を用いると、転写紙のシワを防止し、立上り時間を低減し、異常画像を防止し端部温度上昇を抑制できる。よって、複雑なクラウン形状に形成することなくシワを防止し、薄膜でかつ均一な弾性層により熱膨張差による離型層の破断や、線速差を防止し、定着部材寿命低下を抑制できる。
結果として、本発明の定着部材は高画質化と高信頼を両立し、長時間安定した定着を実現できるため、本発明の定着部材を具備した定着装置を用いることで、耐久性・信頼性の向上などを実現した定着装置を提供することができる。さらにはこの定着装置を有することで、高耐久、高信頼を有する電子写真方式の複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンター等の画像形成装置が可能であり、「顧客満足の向上」に寄与する。

１０１ 感光体ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 露光
１０４ 現像ローラ
１０５ パワーパック
１０６ 転写ローラ
１０７ 記録シート
１０８ クリーニング装置
１０９ 表面電位計
１１０ 加熱定着ローラ
１１１ 加圧ローラ
１１２ ベルト方式定着器
１１３ 定着ベルト
１１４ 定着ローラ
１１５ 加圧ローラ
１１６ 加熱ローラ
２０１ 基材
２０２ 弾性層
２０３ 離型層
２０４ 高熱伝導フィラー
２０５ 空孔部
３０１ ゴムＡで形成された弾性層
３０２ ゴムＢで形成された弾性層

米国特許３５７８７９７号 特開２０１１−５９２４７号公報 特開昭６３−３１３１８２号公報 特許第３２９８３５４号公報 特開２００９−２７６４９９号公報 特開平７−２１９３７４号公報

Claims (5)

1. 記録材上に担持されるトナー像を加熱して該トナー像を定着させるための定着部材と、前記定着部材に圧接する加圧ローラとを備えた定着装置において使用される定着部材であって、少なくとも基材上に弾性層を有し、該弾性層が高熱伝導繊維状フィラーを含む耐熱性ゴムから構成され、該耐熱性ゴム中に空孔部を有し、
   前記弾性層の定着部材軸方向端部に含有される高熱伝導繊維状フィラーの含有量を、中央部に含有される高熱伝導繊維状フィラーの含有量より多くして、定着部材軸方向端部表面のユニバーサル硬度が中央部表面のユニバーサル硬度より大きくしたことを特徴とする定着部材。
2. 前記定着部材の軸方向端部表面の１０μｍ押込み時のユニバーサル硬度が０．５Ｎ／ｍｍ²以下であり、かつ、軸方向端部表面の硬度と中央部表面の硬度差が１０μｍ押込み時のユニバーサル硬度で０．１Ｎ／ｍｍ²以上０．４Ｎ／ｍｍ²以下であることを特徴とする請求項１に記載の定着部材。
3. 前記高熱伝導繊維状フィラーが定着部材の軸方向に配向していることを特徴とする請求項１または２に記載の定着部材。
4. 請求項１〜３のいずれかに記載の定着部材を用いたことを特徴とする定着装置。
5. 請求項４記載の定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。