WO2014103263A1 - 定着装置および電子写真画像形成装置 - Google Patents

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WO2014103263A1
WO2014103263A1 PCT/JP2013/007478 JP2013007478W WO2014103263A1 WO 2014103263 A1 WO2014103263 A1 WO 2014103263A1 JP 2013007478 W JP2013007478 W JP 2013007478W WO 2014103263 A1 WO2014103263 A1 WO 2014103263A1
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layer
heating member
elastic layer
fixing device
heat
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PCT/JP2013/007478
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English (en)
French (fr)
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勝久 松中
由高 荒井
潤 三浦
石塚　二郎
田村　修一
亮 八代
凡人 杉本
直紀 秋山
憲治 橋本
康弘 宮原
弘紀 村松
幸二 佐藤
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キヤノン株式会社
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    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/20—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat
    • G03G15/2003—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat
    • G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2053—Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating
    • G03G15/2057—Structural details of heat elements, e.g. structure of roller or belt, eddy current, induction heating relating to the chemical composition of the heat element and layers thereof
    • G—PHYSICS
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    • G03G15/2014—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for fixing, e.g. by using heat using heat using contact heat
    • G03G15/2017—Structural details of the fixing unit in general, e.g. cooling means, heat shielding means

Definitions

  • the present invention relates to a fixing device and an electrophotographic image forming apparatus used in an electrophotographic apparatus.
  • a heat fixing apparatus used in an electrophotographic system such as a laser printer or a copying machine
  • a pair of heated rollers and rollers, a film and a roller, a belt and a roller, and a belt and a belt are pressed against each other.
  • a recording material holding an image with unfixed toner is introduced into a pressure contact portion (fixing nip) formed between the rotating bodies and heated to melt the toner, and to a recording material such as paper.
  • the image is fixed.
  • a rotating body that contacts an unfixed toner image held on a recording material is referred to as a heating member, and is referred to as a fixing roller, a fixing film, or a fixing belt depending on the form.
  • a heating method of the heating member there are a method in which heat generated by the heating element is transferred to the heating member in a contact or non-contact manner and a method in which the heating member itself generates heat.
  • a method for transferring the heat generated by the heating element to the heating member a method in which a halogen heater is disposed inside the heating member and the heating member is heated by radiant heat is generally used. Further, a method is used in which a ceramic heater is brought into contact with the inner surface of the heating member and is slid to heat only at the fixing nip portion.
  • a method for causing the heating member itself to generate heat a method is used in which a conductor layer such as a metal is disposed as a base layer of the heating member and an eddy current is generated by induction heating to cause the conductor layer itself to generate heat (see Patent Document 1). . Also, a method is known in which a fixing device is provided with a microwave generator and the heating member self-heats by generating microwaves (see Patent Document 2).
  • a fixing device is required to fix toner with less electric power. Therefore, a device for reducing thermal resistance and improving thermal efficiency has been devised. For this reason, it is important from the viewpoint of energy saving to heat the part closer to the recording material by heating the unnecessary part as much as possible, and to supply heat only to the necessary part.
  • the scheme is advantageous in this respect. Furthermore, in recent years, there has been a demand for further shortening of the start-up time, and the fixing device is required to quickly raise the surface of the heating member to a temperature at which toner can be fixed, that is, to shorten the warm-up time. Yes.
  • a heating member can have a function of self-heating by adding a substance that absorbs microwaves and generates heat into a base layer, an elastic layer, a surface layer, or the like.
  • a substance that absorbs microwaves and generates heat carbon black, silicon carbide, and the like have been used so far.
  • an object of the present invention is to provide a fixing device including a heating member that uses a microwave to contribute to the formation of higher-quality electrophotography.
  • the recording medium includes a heating member, a pressure member, and a microwave generation unit, and passes through a nip formed by the heating member and the pressure member.
  • the heating member has a heat generating layer that generates heat by the microwave generated from the microwave generating means, and the heat generating layer includes a polymer compound and carbon fiber.
  • the carbon fiber has an average fiber diameter of 80 nm to 150 nm, an average fiber length of 6 ⁇ m to 10 ⁇ m, and a fixing device having an absorption peak due to a graphite structure in a Raman spectrum.
  • an electrophotographic photosensitive drum, a charging device for charging the electrophotographic photosensitive drum, and a toner image transferred onto a recording material are heated to obtain the toner image.
  • An electrophotographic image forming apparatus having a fixing device for fixing on a recording material, wherein the fixing device is the above-described fixing device is provided.
  • the present invention since it is possible to obtain a calorific value necessary for the fixing device with a smaller amount of the microwave absorbing material, flexibility and releasability, which are functions required for each layer of the heating member, It is possible to obtain a fixing device that can shorten the rise time (so-called warm-up time) until the fixing temperature of the fixing device without impairing characteristics such as durability.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an example of a fixing device according to the present invention. It is a cross-sectional schematic diagram of the heating member which concerns on this invention. It is a cross-sectional schematic diagram of the heating member which concerns on this invention. It is a cross-sectional schematic diagram of the heating member which concerns on this invention. It is sectional drawing of the surface vicinity of the heating member which has an elastic layer as a heat generating layer based on this invention. It is a schematic explanatory drawing of the apparatus used for manufacture of the elastic layer of a heating member. It is a schematic sectional drawing of the surface vicinity of the heating member which has a release layer as a heat generating layer based on this invention. FIG.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a drive control mode of the fixing device according to the present invention. It is explanatory drawing of the other embodiment of the fixing device which concerns on this invention.
  • 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an electrophotographic image forming apparatus according to the present invention. 1 is a perspective view illustrating an example of a fixing device according to the present invention. It is a schematic sectional drawing of the heating member which has an intermediate
  • the inventors of the present invention have made extensive studies on a structure that can generate heat more efficiently for a heating member that uses microwaves. As a result, it has been found that a heating member provided with a heat generation layer containing a specific carbon fiber as a microwave absorbing material has excellent heat generation performance by microwaves.
  • the present invention is based on such new findings.
  • the fixing device includes a heating member, a pressure member, and a microwave generation unit, and passes through a nip formed by the heating member and the pressure member to determine the position on the recording material.
  • a fixing device for fixing a contact toner wherein the heating member has a heat generating layer that generates heat by the microwave generated from the microwave generating means, and the heat generating layer contains a polymer compound and carbon fiber.
  • the carbon fiber has an average fiber diameter of 80 nm or more and 150 nm or less, an average fiber length of 6 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and an absorption peak due to a graphite structure in a Raman spectrum.
  • the heating member can efficiently absorb microwaves and obtain a large calorific value by having the above characteristics.
  • the present inventors presume the reason why such a large calorific value can be obtained as follows.
  • the fixing device according to the present invention will be described below based on a specific configuration.
  • the electrophotographic heat fixing device has a pair of heated rollers and rollers, a film and a roller, a belt and a roller, and a belt and a belt, which are in pressure contact with each other. In consideration of conditions such as process speed and size, it is appropriately selected.
  • Patent Document 1 exemplifies the configuration of various fixing devices.
  • a fixing device using a roller-shaped heating member will be described as a specific example.
  • the configuration of the fixing device shown here is an example of the present invention, and it is sufficient that the scope of the present invention is satisfied in order to obtain the effects of the present invention, and the present invention is not limited to this configuration.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a fixing device according to the present invention.
  • the fixing device 1 includes a fixing roller 10 (a configuration corresponding to the “heating member” in claim 1) as a rotatable heating member that heats an image on a recording material at a fixing nip portion N, and a pressure member. And a rotatable pressure roller 20 (configuration corresponding to the “pressure member” of claim 1).
  • the fixing roller 10 and the pressure roller 20 are arranged substantially in parallel up and down, and are pressed against each other by a pressure spring (not shown) at the end.
  • a fixing nip portion (pressure nip portion) N having a predetermined width is formed between the two in the recording material conveyance direction.
  • the fixing roller 10 is rotationally driven at a prescribed peripheral speed in the clockwise direction indicated by an arrow by a driving means (not shown).
  • the pressure roller 20 rotates following the rotation of the fixing roller 10. Note that the fixing roller 10 and the pressure roller 20 may be separately rotated.
  • microwaves are generated toward the fixing roller 10 and heated from the outside.
  • the microwave generator 2 generates a microwave having a frequency of 300 to 1500 W and a frequency of 300 MHz to 30 GHz from a microwave generation source such as a magnetron provided therein.
  • a microwave generation source such as a magnetron provided therein.
  • the usable frequency range of the output microwave is not limited, the practical range is defined as a band for industrial medical science (so-called ISM band) by the International Telecommunications Union. 2450 MHz is widely used.
  • the microwave generator 2 and the fixing roller 10 are arranged in a non-contact state with a distance of 1 mm or more so as not to transfer foreign matter or toner attached on the fixing roller.
  • a microwave reflecting member 3 made of a metal such as aluminum is provided around the microwave generator 2 and the fixing roller 10 constituting the fixing device 1. Thereby, the microwave generated from the microwave generator 2 can be prevented from leaking to other than the fixing device, and can be reflected and transmitted to the surface of the fixing roller 10.
  • the microwave reflecting member 3 may have a mesh structure as long as it can reflect microwaves.
  • a microwave diffusing reflecting member (not shown) is provided, and the microwave can be evenly applied to the entire length direction of the fixing roller 10 (direction perpendicular to the drawing).
  • the length dimension (direction perpendicular to the drawing) of the roller portions of the fixing roller 10 and the pressure roller 20 is larger than the maximum sheet passing width of the fixing device.
  • the rotating fixing roller 10 is heated by the microwave generator 2 and is given a sufficient amount of heat necessary to fix the unfixed toner image T on the recording material P at the fixing nip N.
  • the recording material P is sent to the fixing device 1, and is fixed by the fixing roller 10 and the pressure roller 20. It is introduced into the fixing nip N to be formed and is nipped and conveyed. In the process in which the recording material P is nipped and conveyed through the fixing nip portion N, the recording material P is heated by the fixing roller 10 for a time t per one rotation of the roller, and receives the nip portion pressure, whereby an unfixed toner image T is formed. The recording material P is fixed by heat and pressure as a permanently fixed image.
  • FIGS. 2A to 2C are schematic cross-sectional schematic diagrams showing one embodiment of an electrophotographic heating member used in the fixing device according to the present invention.
  • reference numeral 10 denotes a roller-shaped heating member (fixing roller).
  • reference numeral 11 denotes a heating member (fixing belt) having a belt shape.
  • a fixing belt when it is greatly deformed, it is called a fixing belt when it is used by forming a fixing nip.
  • the base material itself is hardly deformed and the fixing nip portion is formed by elastic deformation of the elastic layer. This is called a fixing roller.
  • 12 is a base material
  • 14 is an elastic layer
  • 15 is a release layer.
  • the release layer 15 may be fixed to the peripheral surface of the elastic layer 14 with an adhesive layer (not shown).
  • FIG. 2C shows a roller-shaped heating member (fixing roller) 10 according to another embodiment of the present invention.
  • 13 is a heat insulating layer.
  • the heating member has a base material, an elastic layer, and a release layer in this order, and at least one of the elastic layer and the release layer has a polymer compound and an average fiber diameter. 80 nm or more and 150 nm or less, an average fiber length of 6 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less, and a carbon fiber having an absorption peak due to a graphite structure in a Raman spectrum (hereinafter, simply referred to as “carbon fiber”). And a heating member that is a heat generating layer that generates heat by microwaves.
  • FIG. 3 is a diagram schematically showing a cross section by enlarging the layer configuration near the surface of the heating member, which is a heat generating layer by arranging a microwave absorbing material in the elastic layer as an example.
  • 14 is an elastic layer as a heat generating layer
  • 14a is a silicone rubber as a base material
  • 14b is a filler
  • 14c is a carbon fiber as a microwave absorbing material.
  • metals and alloys such as aluminum, iron, stainless steel, nickel, inorganic materials such as ceramic and glass, and heat-resistant polymer compounds such as polyimide and polyamideimide are used.
  • a core material is used for the base material 12.
  • the material of the core material include metals such as aluminum, iron, and stainless steel, and alloys such as inorganic materials such as ceramic and glass.
  • the microwave is concentrated on the heat generation layer of the fixing roller, the microwave is not absorbed.
  • a highly reflective metal is desirable.
  • an auxiliary heat source can be provided inside the cored bar.
  • the base material 12 is made of, for example, a metal or alloy such as an electroformed nickel sleeve or a stainless sleeve, or a polymer compound such as polyimide or polyamideimide. And a heat resistant resin belt.
  • a polymer compound it is possible to cause the base material itself to function as a heat generating layer capable of generating heat by microwaves by dispersing and molding carbon fibers.
  • a layer (not shown) for imparting functions such as wear resistance and heat insulation may be further provided on the inner surface of the fixing belt. Further, a layer (not shown) for imparting a function such as adhesion to the elastic layer may be further provided on the outer surface.
  • the elastic layer 14 is expected to function as a layer that does not crush toner at the time of fixing and supports the heating member to follow the irregularities of the paper fibers. . Further, the fact that the elastic layer 14 itself has high heat insulation has a role of suppressing the heat generated in the elastic layer as the heat generating layer from penetrating into the base material 12.
  • a heat-resistant polymer compound is used for the elastic layer 14, and it is particularly preferable to use a heat-resistant rubber such as silicone rubber or fluoro rubber as the base material. Of these, it is preferable to cure the addition-curable silicone rubber.
  • addition-curable silicone rubber constitutes 14a.
  • addition-curable silicone rubber contains an organopolysiloxane having an unsaturated aliphatic group, an organopolysiloxane having an active hydrogen bonded to silicon, and a platinum compound as a crosslinking catalyst.
  • organopolysiloxanes having unsaturated aliphatic groups include: A linear organopolysiloxane having both molecular ends represented by (R 1 ) 2 R 2 SiO 1/2 and intermediate units represented by (R 1 ) 2 SiO and R 1 R 2 SiO; A branched organopolysiloxane containing R 1 SiO 3/2 to SiO 4/2 in the intermediate unit.
  • R 1 represents a monovalent unsubstituted or substituted hydrocarbon group bonded to a silicon atom and not containing an aliphatic unsaturated group.
  • An alkyl group for example, methyl group, ethyl group, propyl group, butyl group, pentyl group, hexyl group, etc.
  • ⁇ Aryl group phenyl group etc.
  • -Substituted hydrocarbon groups for example, chloromethyl group, 3-chloropropyl group, 3,3,3-trifluoropropyl group, 3-cyanopropyl group, 3-methoxypropyl group, etc.
  • R 1 is a methyl group, and particularly preferably all of R 1 is a methyl group.
  • R 2 represents an unsaturated aliphatic group bonded to a silicon atom, and examples thereof include a vinyl group, an allyl group, a 3-butenyl group, a 4-pentenyl group, and a 5-hexenyl group, which are easy to synthesize and handle.
  • a vinyl group is preferable because a crosslinking reaction is also easily performed.
  • the organopolysiloxane having active hydrogen bonded to silicon is a crosslinking agent that forms a crosslinked structure by reaction with an alkenyl group of an organopolysiloxane component having an unsaturated aliphatic group by the catalytic action of a platinum compound.
  • the number of hydrogen atoms bonded to silicon atoms in the organopolysiloxane having active hydrogen bonded to silicon is an average of more than 3 in one molecule.
  • the organic group bonded to the silicon atom in the organopolysiloxane having an active hydrogen bonded to silicon is an unsubstituted or substituted monovalent which is in the same range as R 1 of the organopolysiloxane component having an unsaturated aliphatic group. Examples are hydrocarbon groups. In particular, a methyl group is preferred because it is easy to synthesize and handle.
  • the molecular weight of the organopolysiloxane having active hydrogen bonded to silicon is not particularly limited.
  • the viscosity at 25 ° C. of the organopolysiloxane is preferably 10 mm 2 / s or more 100,000 mm 2 / s or less, more preferably in the range of less than 15 mm 2 / s or more 1,000mm 2 / s. If the viscosity of the organopolysiloxane at 25 ° C. is in the above range, it will not volatilize during storage and the desired degree of crosslinking and physical properties of the molded product will not be obtained, and synthesis and handling are easy, making the system easy It is because it can disperse
  • the siloxane skeleton may be linear, branched, or cyclic, and a mixture thereof may be used. In particular, a straight chain is preferable because of easy synthesis.
  • the Si—H bond may be present in any siloxane unit in the molecule, but at least a part of it is preferably present in the siloxane unit at the molecular end such as (R 1 ) 2 HSiO 1/2 unit. .
  • the addition-curable silicone rubber preferably has an unsaturated aliphatic group content of 0.1 mol% or more and 2.0 mol% or less with respect to 1 mol of silicon atoms. Specifically, it is 0.2 mol% or more and 1.0 mol% or less.
  • the elastic layer 14 includes carbon fiber in order to impart heat generation performance of the heating member.
  • 14c is the carbon fiber described here.
  • the carbon fiber PAN-based carbon fiber, pitch-based carbon fiber, vapor-grown carbon fiber, and the like are generally known, but vapor-grown carbon fiber is preferably used from the viewpoint of heat generation efficiency.
  • Vapor-grown carbon fibers are obtained by using hydrocarbons and hydrogen as raw materials and causing thermal decomposition reaction in a gas phase in a heating furnace to grow catalyst fine particles in the form of fibers.
  • the fiber diameter and fiber length are controlled by the kind and size / composition of the raw material and the catalyst, the reaction temperature / pressure and time, etc., and carbon fibers are known in which the graphite structure is further developed by heat treatment after the reaction.
  • the radial direction of the fiber has a multilayer structure, and has a shape in which graphite structures are laminated in a cylindrical shape.
  • the presence of the graphite structure can be confirmed by showing a very sharp absorption peak in the vicinity of 1570 to 1580 cm ⁇ 1 when the Raman spectrum is measured. Since this graphite structure has free electrons, it exhibits conductivity, and when a microwave is absorbed, current flows and heat can be generated.
  • Carbon fibers preferably have an average fiber diameter of about 80 to 150 nm and an average fiber length of about 6 to 10 ⁇ m.
  • the average fiber diameter and average fiber length of the carbon fibers contained in the elastic layer are determined by the following method.
  • a predetermined amount for example, about 10 g
  • a sample is cut out from the elastic layer using a razor or the like.
  • This is put in a porcelain crucible and heated at 600 ° C. for about 1 hour in a nitrogen atmosphere to incinerate and remove organic components such as resin and rubber in the elastic layer.
  • the carbon fibers are not decomposed and remain as residual components in the crucible. 1000 carbon fibers in the residue are randomly selected and observed with a scanning electron microscope (trade name: JSM-5910V, manufactured by JEOL Ltd.) at a magnification of 30,000 times.
  • Digital image analysis software (Product name: Quick Grain Standard (Quick Grain Standard), manufactured by Innotek) was used to measure the fiber length and the fiber diameter at the fiber end. And let the arithmetic mean value of the fiber length and fiber diameter of each carbon fiber be an average fiber length and an average fiber diameter.
  • Vapor-grown carbon fibers have a very high thermal conductivity of about 1200 W / (m ⁇ K) in the fiber length direction, and have a conductivity of about 1.0 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ ⁇ cm.
  • a heat flow path or a conductive path can be formed in the elastic layer. Due to this effect, it is possible to dramatically improve the thermal conductivity and conductivity of the entire elastic layer.
  • the content of the carbon fiber contained in the elastic layer is preferably 0.1% by volume or more, more preferably 0.5% by volume or more with respect to the elastic layer from the viewpoint of heat generation.
  • the content is preferably 20% by volume or less with respect to the elastic layer, Furthermore, 10 volume% or less is preferable.
  • the elastic layer 14 may further contain an inorganic filler as a filler other than carbon fibers.
  • an inorganic filler as a filler other than carbon fibers.
  • various materials can be selected to improve the heat transfer performance of the heating member and to provide functions such as reinforcement, heat resistance, workability, and conductivity.
  • Specific examples of the purpose of improving the heat transfer performance include inorganic substances, particularly metals and metal compounds.
  • the inorganic filler used for the purpose of improving the heat transfer characteristics include the following examples. Silicon carbide, silicon nitride, boron nitride, aluminum nitride, alumina, zinc oxide, magnesium oxide, silica, copper, aluminum, silver, iron, nickel, metallic silicon, and the like.
  • 14b is an inorganic filler. These may be used alone or in admixture of two or more.
  • the average particle size is preferably 1 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less from the viewpoint of handling and dispersibility.
  • the average particle diameter of the inorganic filler in the elastic layer is determined by a flow type particle image analyzer (trade name: FPIA-3000; manufactured by Sysmex Corporation). Specifically, a sample cut out from the elastic layer is placed in a porcelain crucible and heated to 1000 ° C. in a nitrogen atmosphere to decompose and remove the rubber component. At this stage, the inorganic filler and vapor grown carbon fibers contained in the sample are present in the crucible.
  • the crucible is heated to 1000 ° C. in an air atmosphere to burn the vapor grown carbon fiber.
  • the inorganic filler contained in the sample remains in the crucible.
  • this is dispersed in water to prepare a sample solution.
  • This sample liquid is put into the particle image analyzer, introduced into the imaging cell and passed through the apparatus, and the inorganic filler is photographed as a still image.
  • the diameter of a circle (hereinafter also referred to as “equal area circle”) having the same area as the particle image of the inorganic filler projected on a plane (hereinafter also referred to as “particle projected image”) is the inorganic packing applied to the particle image.
  • the equal area circle of 1000 inorganic fillers is calculated
  • the heat insulating layer 13 is an arbitrary layer that may be provided as a layer between the base material 12 and the elastic layer 14 in the case of a roller-shaped heating member.
  • the heat insulating layer suppresses the heat generated in the elastic layer as the heat generating layer from being transmitted to the base material, and has an effect that the heat generated in the elastic layer can be effectively used by heating the recording material and the unfixed toner.
  • a heat resistant polymer compound is used, and it is particularly preferable to use a heat resistant rubber such as silicone rubber or fluorine rubber as the base material. Of these, it is preferable to cure the addition-curable silicone rubber.
  • a hollow microballoon formed of glass or resin is blended as a filler in the base material such as silicone rubber described above for the purpose of reducing the thermal conductivity.
  • the elastic layer By molding the elastic layer, it is possible to form an elastic layer having a lower thermal conductivity than when the base material is used alone. The same effect can be expected even when a silicone rubber layer containing a water-absorbing polymer or a sponge rubber layer obtained by hydrogen foaming a silicone rubber is used. If the heat insulating layer has low thermal conductivity, the object can be achieved even with a solid rubber layer.
  • the elastic layer is formed by a molding method, a blade coating method, a nozzle coating method, a ring coating method, or other processing methods such as Japanese Patent Laid-Open Nos. 2001-62380 and 2002 This is widely known in Japanese Patent No. 214322.
  • the elastic layer can be formed by heating and cross-linking the mixture supported on the base material or the heat insulating layer.
  • FIG. 4 is an example of a process for forming the elastic layer 14 on the base material 12 or the heat insulating layer 13, and is a schematic diagram for explaining a method using a so-called ring coating method.
  • each unfilled base material (addition-curing silicone rubber in this example) with a filler, and mix the raw material mixture of the elastic layer thoroughly mixed and defoamed using a planetary universal mixer. Then, it fills the cylinder pump 16 and feeds it to the peripheral surface of the substrate 12 or the heat insulating layer 13 from the coating head 18 via the coating liquid supply nozzle 17. Simultaneously with application, the base material 12 is moved in the right direction of the drawing at a predetermined speed, thereby forming a coating film (uncrosslinked elastic layer coating film) 19 of the raw material mixture on the peripheral surface of the base material 12 or the heat insulating layer 13. Can do.
  • the thickness of the coating film can be controlled by the clearance between the coating head 18 and the substrate 12 or the heat insulating layer 13, the feed rate of the raw material mixture, the moving speed of the substrate 12, and the like.
  • the coating film 19 of the raw material mixture formed on the substrate 12 or the heat insulating layer 13 can be made into the elastic layer 14 by heating for a certain period of time by heating means such as an electric furnace to advance the crosslinking reaction. .
  • a fluororesin for example, the resins exemplified below is mainly used as a heat-resistant polymer compound.
  • PFA Tetrafluoroethylene-perfluoro (alkyl vinyl ether) copolymer
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • PFA is preferable from the viewpoint of moldability and toner releasability.
  • Forming means is not particularly limited, but is a method of coating a tube-shaped one, or coating the elastic layer surface directly with a fluororesin fine particle or a dispersion paint in a solvent, followed by drying. ⁇ Methods of melting and baking are known.
  • the thickness of the fluororesin release layer is preferably 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less, more preferably 30 ⁇ m or less, and is preferably designed to have a thickness of 10% or less of the elastic layer. This is because the flexibility of the elastic layer can be maintained and the surface hardness of the heating member can be prevented from becoming too high when laminated.
  • the above description (2-1) is used for the substrate.
  • the elastic layer may be a heat generating layer together with the release layer, and the structure, material and manufacturing method of the elastic layer as the heat generating layer are described in (2-2-1) to (2-2) above. -4).
  • specific examples of the elastic layer that is not a heat generating layer include the cured product of addition-curable silicone rubber described in (2-2-1) above, and the carbon fiber described in (2-2-2) above. There are no layers.
  • Such an elastic layer may contain the inorganic filler described in (2-2-3) above.
  • the elastic layer is formed by blending a hollow microballoon formed of glass or resin as a filler in the base material such as silicone rubber described above for the purpose of reducing thermal conductivity.
  • the base material such as silicone rubber described above
  • the elastic layer can be manufactured by the method described in (2-2-4) above.
  • FIG. 5 14 is an elastic layer, and 15 is a release layer as a heat generating layer.
  • 15a is a heat-resistant polymer compound, for example, a fluororesin
  • 15b is a carbon fiber.
  • fluororesin examples include, for example, tetrafluoroethylene-perfluoro (alkyl vinyl ether) copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), and the like. Can be mentioned.
  • PFA tetrafluoroethylene-perfluoro (alkyl vinyl ether) copolymer
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • FEP tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer
  • the description of (2-2-2) above is used for the description of the carbon fiber 15b.
  • the content of the carbon fiber contained in the release layer is preferably 0.5% by volume or more, more preferably 1.0% by volume or more with respect to the release layer, from the viewpoint of heat generation.
  • the content is preferably 30% by volume or less with respect to the release layer. 20 volume% or less is preferable.
  • (2-4-2) Method for producing release layer as heat generation layer examples include the following i) to iii) i) A fluororesin containing carbon fiber is tubed A method of covering the elastic layer with a molded product, ii) a method in which fine particles of fluororesin containing carbon fibers are directly attached to the surface of the elastic layer and melted to form a thin film; iii) Dispersing and / or dissolving a fluororesin containing carbon fiber and forming a coating film of the coating material in which the carbon fiber is dispersed on the surface of the elastic layer, drying the coating film, and melting the fluororesin How to make.
  • the thickness of the fluororesin release layer is preferably 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and more preferably 70 ⁇ m or less. It can suppress that the surface hardness as a heating member becomes high too much that the thickness of a fluororesin release layer is the said range.
  • FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of the fixing device according to this embodiment.
  • the fixing device 1 includes a fixing belt F as a rotatable heating member that heats an image on a recording material at a fixing nip portion N, and a rotatable pressure roller 20 as a pressure member. ing.
  • the fixing belt F and the pressure roller 20 are arranged substantially in parallel in the vertical direction, and are pressed against each other by a pressure spring (not shown) at the end. Thus, a fixing nip portion (pressure nip portion) N having a predetermined width is formed between the two in the recording material conveyance direction.
  • the fixing belt F is rotationally driven at a prescribed peripheral speed in the clockwise direction indicated by an arrow by a driving unit (not shown).
  • the fixing belt F rotates following the rotation of the pressure roller 20. Note that the fixing belt F and the pressure roller 20 may be separately rotated.
  • the microwave generator 2 (configuration corresponding to the “microwave generator” in claim 1) generates microwaves toward the fixing belt F and heats them from the outside.
  • the microwave generator 2 generates a microwave having a frequency of 300 to 1500 W and a frequency of 300 MHz to 30 GHz from a microwave generation source such as a magnetron provided therein.
  • a microwave generation source such as a magnetron provided therein.
  • the usable frequency range of the output microwave is not limited, the practical range is defined as a band for industrial medical science (so-called ISM band) by the International Telecommunications Union. 2450 MHz is widely used.
  • the microwave generator 2 and the fixing belt F are arranged in a non-contact state with a distance of 1 mm or more so as not to transfer foreign matter or toner adhering to the fixing belt.
  • a microwave reflecting member 3 made of a metal such as aluminum is provided around the microwave generator 2 and the fixing belt F constituting the fixing device 1. As a result, the microwave generated from the microwave generator 2 can be prevented from leaking to other than the fixing device, and can be reflected and transmitted to the surface of the fixing belt F.
  • the microwave reflecting member 3 may have a mesh structure as long as it can reflect microwaves.
  • the inside of the microwave generator 2 is provided with a not-shown reflecting member for diffusing microwaves, so that microwaves can be evenly applied to the entire length direction of the fixing belt F (direction perpendicular to the drawing).
  • the length dimension (direction perpendicular to the drawing) of the fixing belt F and the pressure roller 20 is larger than the maximum sheet passing width of the fixing device.
  • the rotating fixing belt F is heated from the outside by the microwave generator 2 and given a sufficient amount of heat necessary for fixing the unfixed toner image T on the recording material P at the fixing nip N. .
  • the recording material P is sent to the fixing device 1, and is fixed by the fixing belt F and the pressure roller 20. It is introduced into the fixing nip N to be formed and is nipped and conveyed. In the process in which the recording material P is nipped and conveyed through the fixing nip portion N, the recording material P is heated by the fixing belt F for a time of t per one rotation of the belt, and receives the nip portion pressure so that the unfixed toner image T is formed. The recording material P is fixed by heat and pressure as a permanently fixed image.
  • FIG. 10A and FIG. 10B are schematic cross-sectional schematic diagrams illustrating one aspect of a heating member for electrophotography used in the fixing device according to this embodiment.
  • F indicates a heating member (fixing belt) having a belt shape.
  • Fr indicates a fixing roller.
  • Fb is a base material
  • Fc is a primer layer
  • Fd is a heat insulating layer
  • Fe is an elastic layer
  • Fg is an adhesive layer (configuration corresponding to the “intermediate layer” in claim 6)
  • Fj is a mold release. Is a layer.
  • the intermediate layer that generates heat by microwave irradiation also serves as an adhesive layer that bonds the elastic layer and the release layer.
  • the scope of the present invention is not limited to this form, and even if the intermediate layer does not have a function as an adhesive layer, it may have a function as a heat generating layer that generates heat by microwave irradiation.
  • FIG. 11 is an enlarged view of the layer structure in the vicinity of the surface of the heating member, which is a heat generation layer by arranging a microwave absorbing material (a structure corresponding to “carbon fiber” in claim 1) in an adhesive layer as an intermediate layer. It is the figure which represented the cross section typically.
  • a microwave absorbing material a structure corresponding to “carbon fiber” in claim 1
  • Fg represents an adhesive layer as a heat generating layer
  • Fh represents an addition-curable silicone rubber adhesive as a base material
  • Fi represents a carbon fiber as a microwave absorbing material.
  • the heat insulating layer Fd suppresses heat generated in the intermediate layer (adhesive layer) Fg as a heat generating layer from being transmitted to the base material Fb, and efficiently transmits the heat to the recording material and the unfixed toner. Therefore, it is an arbitrary layer that may be provided between the base material Fb and the elastic layer Fe.
  • the base material Fb is, for example, a metal such as an electroformed nickel sleeve or a stainless sleeve.
  • a heat-resistant resin belt made of a polymer compound such as polyimide or polyamideimide.
  • the base material itself can be heated by microwaves by dispersing and forming carbon fibers.
  • an inner surface coating layer Fa may be further provided on the inner surface of the fixing belt in order to impart functions such as wear resistance and heat insulation.
  • the elastic layer Fe is expected to function as a layer for supporting the elasticity that follows the irregularities of the paper fibers on the heating member without crushing the toner during fixing.
  • the heat insulating layer Fd may be provided, and has a function of suppressing the penetration of heat generated in the elastic layer Fe into the base material Fb.
  • a heat-resistant polymer compound is used for the elastic layer Fe and the heat insulating layer Fd, and in particular, a heat-resistant rubber such as silicone rubber or fluorine rubber is used as the base material of the elastic layer Fe. preferable. Of these, it is preferable to cure the addition-curable silicone rubber.
  • the adhesive layer (intermediate layer) Fg for fixing the fluorine tube on the cured silicone rubber elastic layer, which is the elastic layer Fe, is an addition-curing type silicone applied uniformly on the surface of the elastic layer Fe, preferably with a thickness of 15 ⁇ m or less. It consists of a cured product of rubber adhesive.
  • the addition curable silicone rubber adhesive includes an addition curable silicone rubber in which a self-adhesive component is blended.
  • the addition-curable silicone rubber adhesive contains an organopolysiloxane having an unsaturated hydrocarbon group represented by a vinyl group, a hydrogenorganopolysiloxane, and a platinum compound as a crosslinking catalyst. And it hardens
  • an adhesive a known adhesive can be used.
  • an addition-curable silicone rubber adhesive (trade name: DOW CORNING® SE 1819 CV A / B, manufactured by Toray Dow Corning) can be used.
  • the adhesive layer Fg contains carbon fiber in order to exhibit a function as a heat generating layer.
  • Fi is a carbon fiber described here.
  • the content of the carbon fiber contained in the adhesive layer is preferably 1.0% by volume or more, more preferably 5.0% by volume or more with respect to the adhesive layer from the viewpoint of heat generation.
  • a fluororesin tube by extrusion molding is used from the viewpoint of moldability and toner release property.
  • the fluororesin as a raw material of the fluororesin tube, for example, the resins exemplified below are used. Tetrafluoroethylene-perfluoro (alkyl vinyl ether) copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP) and the like.
  • PFA is preferably used from the viewpoint of moldability and toner releasability.
  • the thickness of the fluororesin tube is preferably 50 ⁇ m or less.
  • the inner surface of the fluororesin tube can be improved in adhesion by performing sodium treatment, excimer laser treatment, ammonia treatment, or the like in advance.
  • FIG. 12 is a process schematic diagram when a fluororesin tube is coated on a cylindrical base material on which a silicone rubber elastic layer is laminated by an extended coating method.
  • a cylindrical base material on which a silicone rubber elastic layer is laminated is set on a core (not shown), and a fluororesin tube disposed on the inner surface of the tube expansion type K is covered.
  • the flow of the extended coating method will be described with reference to FIG.
  • the fluororesin tube Fj is disposed in a metal tube expansion type K having an inner diameter larger than the outer diameter of the cylindrical base material Fb on which the silicone rubber elastic layer is laminated as the elastic layer Fe, and both ends of the fluororesin tube Fj are connected to the holding member Ku. Holding using the holding member Ki. Next, the gap between the outer surface of the fluororesin tube Fj and the inner surface of the expandable K is brought into a vacuum state (negative pressure with respect to atmospheric pressure). When the vacuum (5 kPa) is reached, the fluororesin tube Fj expands, and the outer surface of the fluororesin tube Fj and the expandable K inner surface are brought into close contact with each other.
  • the cylindrical base material Fb on which the silicone rubber elastic layer is laminated is inserted here.
  • An addition-curable silicone rubber adhesive Fg is uniformly applied to the surface of the silicone rubber elastic layer in advance.
  • a ring coat method (not shown) or the like can be used for applying the adhesive.
  • the inner diameter of the metal tube expansion mold K is not particularly limited as long as the cylindrical base material Fb can be smoothly inserted.
  • the fluororesin tube Fj By breaking the vacuum, the fluororesin tube Fj is unrolled to the same size as the outer diameter of the cylindrical base material Fb on which the silicone rubber elastic layer is laminated, and the fluororesin tube Fj and the silicone rubber elastic layer surface Keep in close contact. Next, the fluororesin tube Fj is extended to a predetermined extension rate. When the fluororesin tube Fj is stretched, the addition curing type silicone rubber adhesive Fg between the fluororesin tube Fj and the silicone rubber elastic layer Fe serves as a lubricant and can be stretched smoothly.
  • the fluororesin tube Fj Since the fluororesin tube Fj is stretched in the longitudinal direction, for example, by about 8% and is coated on the cylindrical base material Fb on which the silicone rubber elastic layer is laminated, the fluororesin tube Fj tries to return to its original length. The power to do is working. Therefore, in order to maintain the extension of the fluororesin tube Fj, the elastic layer Fe and the fluororesin are formed with a metal lump M having a built-in heater from the outside of the fluororesin tube in order to adhere both ends of the elastic layer Fe and the fluororesin tube Fj. The tube Fj is pressed and heated. The temperature of the metal lump M during the press heating was 200 ° C., and the press heating time was 20 seconds. Both end portions to be bonded are portions that are within about 50 mm from the ends on both sides where the elastic layer Fe is covered with the fluororesin tube Fj toward the center portion and are cut by a subsequent process.
  • the air injection ring R having an inner diameter slightly larger than the outer diameter of the cylindrical base material Fb covered with the fluororesin tube Fj, and the fluororesin from the upper end portion of the cylindrical base material Fb covered with the fluororesin tube Fj.
  • Air air pressure 0.5 MPa
  • jetting air air pressure 0.5 MPa
  • the excess addition-curing silicone rubber adhesive Fg that does not contribute to the adhesion between the elastic layer Fe and the fluororesin tube Fj and the air that has been engulfed during coating are handled.
  • a handling method in addition to a method using air pressure, a method of ejecting a liquid or a semi-solid may be used.
  • the pressure roller 20 is formed by forming an elastic layer 22 and a release layer 23 on the outermost layer outside a core material 21 made of aluminum, iron, SUM, or the like.
  • the pressure roller 20 forms a fixing nip portion N by contact pressure with the fixing roller 10.
  • the elastic layer 22 is preferably a balloon rubber layer in which a hollow filler such as a microballoon is blended with silicone rubber or the like, like the elastic layer 14 and the heat insulating layer 13 of the fixing roller 10.
  • a silicone rubber layer containing a water-absorbing polymer and a sponge rubber layer obtained by hydrogen foaming silicone rubber are desirable. If the thermal conductivity is low, a solid rubber layer may be used.
  • the pressure roller 20 may be a rigid cylindrical member formed by forming the release layer 23 directly on the outside of the hollow core bar 21 if the core bar 21 has a low heat capacity. Since the fixing roller 10 has the elastic layer 14, the fixing nip portion N can be formed even if the pressure roller 20 is not an elastic body.
  • FIG. 6 shows the microwave generator 2 and the communication control means 30.
  • the microwave output from the microwave generator 2 is directly or directly reflected by the microwave reflecting member 3 and irradiated on the surface of the fixing roller 10 to be applied to the elastic layer 14 to the release layer 15 which are microwave absorbing layers. It is absorbed and turns into heat.
  • the microwaves that could not be absorbed are transmitted toward the inside, reflected by the base material 12 of the fixing roller, and again strike the elastic layer 14 to the release layer 15 that are microwave absorption layers to generate absorption heat.
  • Microwave energy is absorbed by the elastic layer 14 to the release layer 15 which are microwave absorption layers provided only in the vicinity of the surface of the fixing roller 10 to generate heat, so that no energy is used to increase the internal temperature. As a result, the surface temperature of the fixing roller 10 can be rapidly increased.
  • the microwave is generated by a magnetron (not shown) in the microwave generator 2 and directly reflected by a microwave reflector (not shown) provided in the microwave generator 2, in the longitudinal direction of the fixing roller 10. Irradiated evenly.
  • the surface temperature of the fixing roller 10 is raised to a temperature necessary for heating and fixing the unfixed toner image T on the recording material P.
  • the temperature required for heat fixing is appropriately set according to the material and loading amount of the unfixed toner image T, the material and thickness of the recording material P, the driving speed and pressure of the heating member, and the fixing nip width W. Generally, it is set to about 100 to 250 ° C., preferably about 150 to 200 ° C.
  • the time until the surface of the heating member reaches the set temperature after power is turned on, that is, the time until the fixing is possible is called the warm-up time, and the warm-up time can be shortened by the configuration of the present invention. It becomes.
  • the electric power of the microwave generator 2 is supplied from a control device (control circuit) 6 through a safety element 4 such as a thermo switch arranged near the fixing roller from a power source 7.
  • the output of the microwave generator 2 is ON / OFF controlled or the amount of power is controlled by the control circuit 6.
  • the safety element 4 is shielded from microwaves by a protective tube or the like that blocks the microwaves, and is disposed in a non-contact manner in the vicinity of the surface of the fixing roller. Then, it operates when the surface of the fixing roller becomes abnormally hot, and cuts off the power to the control circuit 6 and the microwave generator 2.
  • the temperature of the fixing roller surface is detected by the temperature detection element 5.
  • the temperature detecting element feeds back the surface temperature to the control circuit 6 by a contact or non-contact method.
  • the control circuit 6 controls the microwave output according to the detected temperature of the temperature detecting element 5.
  • the controller 6 reduces the output of the microwave, and when the temperature is lower than the target temperature by a predetermined temperature, the output of the microwave is increased again so that the surface of the fixing roller 10 is changed. Control to achieve a predetermined temperature.
  • the unfixed toner image T on the recording material P is heated by passing the recording material P on which the unfixed toner image T is formed through the fixing nip portion N while keeping the surface of the fixing roller 10 at a predetermined temperature. Fix and make a fixed image.
  • FIG. 8 is a schematic sectional view of the color laser printer according to the present embodiment.
  • a color laser printer (hereinafter referred to as “printer”) 60 shown in FIG. 8 is provided with yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) for each color, and rotates at a constant speed.
  • an intermediate transfer body 58 is provided which holds the color image developed and multiple-transferred by the image forming unit and further transfers it to the recording material P fed from the feeding unit.
  • the photosensitive drums 59 (59Y, 59M, 59C, 59K) are rotationally driven counterclockwise as shown in FIG. 8 by driving means (not shown).
  • a charging device 41 (41Y, 41M, 41C, 41K) that uniformly charges the surface of the photosensitive drum 59 in order according to the rotation direction, a laser beam is irradiated around the photosensitive drum 59 based on image information
  • a scanner unit 42 (42Y, 42M, 42C, 42K) that forms an electrostatic latent image on the photosensitive drum 59
  • a developing unit 43 (43Y, 43M, 43C) that develops a toner image by attaching toner to the electrostatic latent image.
  • a cleaning unit 45 (45Y, 45M, 45C, 45K) having a cleaning blade for removing transfer residual toner is disposed.
  • a belt-like intermediate transfer member 58 stretched around intermediate transfer member stretching rollers 46, 47, and 48 rotates, and each color toner image formed on each photosensitive drum is transferred to the intermediate transfer member 58.
  • a color image is formed by primary transfer while being superimposed.
  • the recording material P is conveyed to the secondary transfer portion by the conveying means so as to be synchronized with the primary transfer to the intermediate transfer member 58.
  • the conveying unit includes a feeding cassette 49 that stores a plurality of recording materials P, a feeding roller 50, a separation pad 51, and a registration roller pair 52.
  • the feeding roller 50 is driven and rotated in accordance with the image forming operation to separate the recording materials P in the feeding cassette 49 one by one, and the registration roller pair 52 synchronizes the image forming operation and the timing. Transport to the next transfer section.
  • a movable secondary transfer roller 53 is disposed in the secondary transfer portion T2.
  • the secondary transfer roller 53 can move substantially in the vertical direction.
  • a bias is simultaneously applied to the secondary transfer roller 53, and the toner image on the intermediate transfer member 58 is transferred to the recording material P.
  • the recording material P sandwiched between the two is transported at a predetermined transport speed V in the direction of the left arrow shown in FIG. It is conveyed by the conveyance belt 54 to the fixing unit 55 which is the next process.
  • the fixing unit 55 applies heat and pressure to fix the transferred toner image on the recording material P.
  • the recording material P is discharged onto a discharge tray 57 on the upper surface of the apparatus by a discharge roller pair 56.
  • Example A-1 An iron core bar with a diameter of 22.8 mm and a length of 340 mm (not including the drive / bearing part) is prepared as a base material, and a sponge with a thickness of 3.3 mm and a thermal conductivity of 0.15 W / (m ⁇ K) is prepared thereon. A roller with a heat insulating rubber layer provided with a heat insulating layer made of a silicone rubber was prepared.
  • a vapor-phase growth method as carbon fiber for a commercially available addition-curing silicone rubber stock solution (trade name: SE1886; “A liquid” and “B liquid” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. mixed at an arbitrary ratio)
  • Carbon fiber (trade name: carbon nanofiber / VGCF; manufactured by Showa Denko KK, average fiber diameter 150 nm, average fiber length 8 ⁇ m) is added and kneaded so that the volume filling rate is 2%, and a silicone rubber blend is obtained. It was.
  • the silicone rubber mixture was applied to a thickness of 300 ⁇ m by the ring coating method on the outer peripheral surface of the heat insulating layer of the roller with the heat insulating rubber layer prepared previously.
  • the obtained roller was heated in an electric furnace set at 200 ° C. for 4 hours to cure the silicone rubber, thereby forming an exothermic elastic layer.
  • an addition-curing silicone rubber adhesive (trade name: SE1819CV; “A liquid” and “B liquid” manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) are mixed in an amount of about 20 ⁇ m.
  • the coating was applied almost uniformly to a degree.
  • a fluororesin tube (trade name: KURANFLON-LT; manufactured by Kurashiki Boseki Co., Ltd.) having an inner diameter of 29 mm and a thickness of 40 ⁇ m was laminated while expanding the diameter.
  • the surface of the roller was uniformly treated from above the fluororesin tube, so that excess adhesive was handled so as to be sufficiently thin from between the elastic layer and the fluororesin tube.
  • the adhesive is cured by heating the roller in an electric furnace set to 200 ° C. for 1 hour to fix the fluororesin tube on the elastic layer, and then adjusting the shape of the end portion to fix the fixing roller. Obtained.
  • a pressure roller was obtained by directly bonding a fluororesin tube without providing an exothermic elastic layer on the same roller with a heat insulating rubber layer.
  • the obtained fixing roller and pressure roller were arranged as shown in FIG. 1 or FIG. 9, and set at both ends of the roller shaft with a total load of 30 kgf. 700 W of electric power was supplied to the microwave generator in a state where the shaft portion was driven so that the surface speed of the fixing roller and the pressure roller was 150 mm / sec. The time from when the power supply was started until the temperature of the temperature detecting element reached 170 ° C., that is, the warm-up time was measured. The heating test was performed in an environment of room temperature 23 ° C. and humidity 50%. As a result, as shown in Table A-1, the warm-up time of Example A-1 was 28 seconds.
  • this fixing device is mounted on a color laser printer (trade name: Satera LBP5910; manufactured by Canon Inc.), and the image forming timing is adjusted so that an unfixed toner image is introduced into the fixing nip immediately after warm-up.
  • the paper used as the recording material is A4 size recycled paper (trade name: recycled paper GF-R100; manufactured by Canon Inc., thickness 92 ⁇ m, basis weight 66 g / m 2 , waste paper content 70%, Beck smoothness 23 seconds. (Measured by a method in accordance with JIS P8119)).
  • the image quality evaluation was performed using the following evaluation method for the melting unevenness of the electrophotographic image thus obtained.
  • the melt unevenness evaluation image is an image in which a patch image of 10 mm ⁇ 10 mm formed with 100% density of cyan toner and magenta toner is arranged near the center of the paper surface.
  • the toner is melted and mixed by sufficiently applying heat and pressure to the image portion formed of two colors.
  • the toner grain boundary remains after the fixing, and thus melt unevenness occurs in a state where the colors are not sufficiently mixed.
  • the heating member cannot sufficiently follow the irregularities, the convex portions are mixed with pressure by applying pressure, but the color mixing is insufficient in the concave portions. Therefore, the determination of this evaluation was confirmed by observing the melted state of the image forming area.
  • the image forming portion was observed with an optical microscope to evaluate melting unevenness.
  • the evaluation criteria are as follows. A: The toner grain boundary is hardly visible even in the concave portion of the paper fiber, and both the convex portions of the concave portion are mixed. B: Although a part of the toner grain boundary is observed in the concave portion of the paper fiber, the convex portion of the concave portion is almost mixed in color. Yes C: Only the convex part of the paper fiber is mixed, and many toner grain boundaries are observed in the concave part.
  • Example A-2) to (Example A-9) and (Comparative Example A-1) to (Comparative Example A-8) The volume filling rate and type of carbon fiber and inorganic filler in the silicone rubber blend were changed as described in Table A-1. Otherwise, the fixing roller was prepared in the same manner as in Example A-1, and it was mounted on the fixing device and the electrophotographic image forming apparatus together with the pressure roller produced in Example A-1. The unevenness was evaluated. In Examples A-1 to A-9 and Comparative Examples A-1 to A-8, the following carbon fibers and inorganic fillers were used, respectively.
  • Examples A-1 to A-3, A-6 to A-9 Vapor grown carbon fiber (trade name: carbon nanofiber / VGCF; manufactured by Showa Denko KK, average fiber diameter 150 nm, average fiber length 8 ⁇ m )
  • Example A-4 Vapor-grown carbon fiber (trade name: carbon nanofiber / VGNF; manufactured by Showa Denko KK, average fiber diameter of 80 nm, average fiber length of 10 ⁇ m)
  • Example A-5 Vapor grown carbon fiber (trade name: carbon nanofiber VGCF-H; manufactured by Showa Denko KK, average fiber diameter 150 nm, average fiber length 6 ⁇ m)
  • Example A-8, Comparative Example A-7 Aluminum powder (trade name: high purity spherical aluminum powder; manufactured by Toyo Aluminum Co., Ltd., average particle diameter 20 ⁇ m)
  • the fixing roller manufactured in Comparative Example A-1 did not reach 170 ° C. even after a microwave irradiation time of maximum 120 seconds, and started up as a fixing device. could not.
  • the fixing roller manufactured in Comparative Example A-2 has a result of 108 seconds as a result of measuring the warm-up time.
  • the fixing roller manufactured in Comparative Example A-3 had a warm-up time of 33 seconds, the addition of a large amount of filler to the elastic layer resulted in an increase in the hardness of the elastic layer. The followability with respect to the unevenness of the fiber was lowered.
  • Table A-1 shows the results of evaluation of other examples and comparative examples.
  • Example B-1 An iron core bar having a diameter of 22.8 mm and a length of 340 mm (not including the drive / bearing portion) is prepared as a base material, and a sponge having a thickness of 3.6 mm and a thermal conductivity of 0.1 W / (m ⁇ K) is prepared thereon.
  • a roller with an elastic layer made of a silicone rubber was prepared.
  • the elastic layer outer peripheral surface of the roller with the elastic layer prepared earlier was coated with a dispersion paint prepared by mixing fine particles of fluororesin and carbon fiber as carbon fiber, then dried, melted and baked. .
  • a vapor grown carbon fiber (trade name: carbon nanofiber / VGCF) as a carbon fiber; Showa Denko Co., Ltd., average fiber diameter 150 nm, average fiber length 8 ⁇ m) is added to a volume filling ratio of 9%, spray-coated, dried, and heated in an electric oven at 320 ° C. for 15 minutes for release layer Formed.
  • the surface of the release layer was polished for 30 seconds with a polishing film (trade name: Lapika # 3000; manufactured by KOVAX) to make it smooth (surface roughness Ra about 0.2).
  • the thickness of the release layer was 40 ⁇ m.
  • a fixing roller was obtained by adjusting the shape of the end.
  • a PFA resin dispersion is spray-coated, dried, and heated in an electric oven at 320 ° C. for 15 minutes. did. This was used as a pressure roller.
  • the fixing roller and the pressure roller obtained as described above were arranged as shown in FIG. 1 or FIG. 9, and set at both ends of the roller shaft with a total load of 30 kgf. 700 W of electric power was supplied to the microwave generator in a state where the shaft portion was driven so that the surface speed of the fixing roller and the pressure roller was 150 mm / sec. The time from when the power supply was started until the temperature of the temperature detecting element reached 170 ° C., that is, the warm-up time was measured. The heating test was performed in an environment of room temperature 23 ° C. and humidity 50%. As a result, as shown in Table B-1, the warm-up time of Example B-1 was 25 seconds.
  • this fixing device is mounted on a color laser printer (trade name: Satera LBP5910; manufactured by Canon) so that an unfixed toner image is introduced into the fixing nip immediately after the warm-up.
  • the image forming timing was adjusted to form an electrophotographic image.
  • the paper as the recording material and the unfixed toner image were recycled paper 67 g / m 2 (Canon) A4 paper, left in a high humidity environment at 30 ° C./80% for 48 hours, and had a water content of 9 A solid image was used on paper exceeding 0.0%. Evaluation of releasability was performed based on the following criteria.
  • Evaluation rank A The recording material was satisfactorily separated from the fixing roller.
  • Evaluation rank B Although the recording material was separated from the fixing roller, gloss unevenness due to the fact that the electrophotographic image was not smoothly separated from the fixing roller was recognized.
  • Evaluation rank C The recording material was wound around the fixing roller and a paper jam occurred.
  • Example B-2) to (Example B-4) and (Comparative Example B-1) to (Comparative Example B-3) The volume filling rate and type of carbon fiber and inorganic filler in the release layer were changed as described in Table B-1. Otherwise, a fixing roller was prepared in the same manner as in Example B-1, and it was mounted on the fixing device and the electrophotographic image forming apparatus together with the pressure roller produced in Example B-1. Evaluation was made on the moldability. In Examples B-1 to B-4 and Comparative Examples B-1 to B-3, the following carbon fibers and inorganic fillers were used, respectively.
  • Examples B-1 to B-4 Vapor grown carbon fiber (trade name: carbon nanofiber / VGCF; manufactured by Showa Denko KK, average fiber diameter 150 nm, average fiber length 8 ⁇ m)
  • Comparative Examples B-1 and B-2 Carbon black (trade name: Denka Black; manufactured by Denki Kagaku Co., Ltd., average primary particle size, 10 nm)
  • Comparative Example B-3 Silicon carbide (trade name: OY-7; Yakushima Electric Works, average particle size 2 ⁇ m)
  • the fixing roller manufactured in Comparative Example B-3 did not reach 170 ° C. even after a microwave irradiation time of maximum 120 seconds, and started up as a fixing device. could not.
  • the fixing roller manufactured in Comparative Example B-1 was 63 seconds as a result of measuring the warm-up time.
  • the fixing roller produced in Comparative Example B-2 had a warm-up time of 16 seconds, but as a result of adding a large amount of filler to the release layer, the ratio of the fluororesin was reduced and the release property was lowered. As a result, the evaluation of releasability was C.
  • Table B-1 shows the results of evaluation of other examples and comparative examples.
  • Example C-1 As a base material, a cylindrical base material made of a nickel-iron alloy with an inner diameter of 30 mm, a thickness of 40 ⁇ m and a length of 343 mm is prepared, and a polyimide precursor “U-Vanice S; It was imidized by coating and baking at 200 ° C. for 20 minutes to form an inner surface sliding layer. Thereafter, a hydrosilyl silicone primer was applied at 5.0 ⁇ m on the cylindrical substrate, and baked at 200 ° C. for 5 minutes.
  • a liquid addition-curable silicone rubber mixture containing a hollow microballoon having a thickness of 300 ⁇ m was applied and baked at 200 ° C. for 30 minutes.
  • the stock solution of the addition curable silicone rubber was blended with the following materials (a) and (b) so that the ratio of the number of vinyl groups to the Si—H groups (H / Vi) was 0.45.
  • a hollow microballoon and a platinum compound as a catalyst were added to improve the heat insulation, and an addition curable silicone rubber stock solution was obtained.
  • a PFA tube manufactured by Gunze Co., Ltd.
  • a thickness of 40 ⁇ m was coated as a release layer on the outside through a 15 ⁇ m-thick adhesive layer, and baked at 200 ° C. for 2 minutes to prepare a fixing belt. .
  • a vapor grown carbon fiber (trade name: carbon) is used as a carbon fiber with respect to an addition-curable silicone rubber adhesive (trade name: SE1819CV A / B, manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.).
  • Nanofiber VGCF manufactured by Showa Denko KK, average fiber diameter 150 nm, average fiber length 8 ⁇ m was added and kneaded so that the volume filling rate was 2%. Then, the silicone rubber mixture was applied by the ring coating method to the outer peripheral surface of the cylindrical base material with the rubber layer previously prepared, and the PFA tube was coated by using the vacuum expansion coating method. .
  • the fixing belt thus obtained is mounted on a color laser printer (trade name: Satera LBP5910; manufactured by Canon Inc.), and the image forming timing is such that an unfixed toner image is introduced into the fixing nip immediately after warm-up. Was adjusted to form an electrophotographic image.
  • the paper used as the recording material is A4 size recycled paper (trade name: recycled paper GF-R100; manufactured by Canon Inc., thickness 92 ⁇ m, basis weight 66 g / m 2 , waste paper content 70%, Beck smoothness 23 seconds. (Measured by a method in accordance with JIS P8119)).
  • Example C-1 In the state where the shaft portion was driven so that the fixing belt and the pressure roller had a surface speed of 150 mm / sec, 700 W of electric power was supplied to the microwave generator. The time from when the power supply was started until the temperature of the temperature detecting element reached 170 ° C., that is, the warm-up time was measured. The heating test was performed in an environment of room temperature 23 ° C. and humidity 50%. As a result, as shown in Table C-1, the warm-up time of Example C-1 was 25 seconds.
  • Example C-2 Example C-5
  • Comparative Example C-1 Comparative Example C-6
  • the volume filling rate and type of carbon fiber and inorganic filler, or the thickness of the adhesive layer in the adhesive layer was changed as described in Table C-1.
  • a fixing belt was prepared in the same manner as in Example C-1, and mounted on the fixing device and the electrophotographic image forming apparatus to evaluate warm-up time and melting unevenness.
  • Examples C-1 to C-5 and Comparative Examples C-1 to C-6 the following carbon fibers and inorganic fillers were used, respectively.
  • Examples C-1 to C-3 and Comparative Examples C-5 and C-6 Vapor growth carbon fiber (trade name: carbon nanofiber / VGCF; manufactured by Showa Denko KK, average fiber diameter 150 nm, average fiber (Length 8 ⁇ m)
  • Example C-4 Vapor growth carbon fiber (trade name: carbon nanofiber VGNF; manufactured by Showa Denko KK, average fiber diameter 80 nm, average fiber length 10 ⁇ m)
  • Example C-5 Vapor growth carbon fiber (trade name: carbon nanofiber / VGCF-H; manufactured by Showa Denko KK, average fiber diameter 150 nm, average fiber length 6 ⁇ m)
  • Comparative Example C-1 Graphite (trade name: UF-10G; manufactured by Showa Denko KK, average particle size 5 ⁇ m)
  • Comparative Examples C-2 and C-3 Carbon black (trade name: Denka Black; manufactured by Denki Ka
  • the detection temperature of the temperature detection element did not reach 170 ° C. even when the fixing belt manufactured in Comparative Example C-1 and Comparative Example C-4 was subjected to a microwave irradiation time of a maximum of 120 seconds. As a fixing device, it could not be started.
  • the fixing belt produced in Comparative Example C-2 was 96 seconds as a result of measuring the warm-up time.
  • the fixing belt produced in Comparative Example C-3 slightly shortened the warm-up time to 61 seconds, the addition of a large amount of filler to the adhesive layer resulted in an increase in the hardness of the adhesive layer.
  • the fixing belts produced in Comparative Examples C-5 and C-6 have good warm-up times of 20 seconds (Comparative Example C-5) and 7 seconds (Comparative Example C-6).
  • the microhardness of the fixing belt was increased, and the followability of the recording material to the unevenness of the fibers was lowered.

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Abstract

　定着装置として必要な発熱量を、より少ない量のマイクロ波吸収物質で得ることができ、加熱部材の各層に要求される機能である柔軟性や離型性、耐久性などの特性を損なわずに、定着装置の定着可能温度までの立ち上がり時間（所謂、ウォームアップタイム）を短縮できる定着装置を提供する。加熱部材と、加圧部材と、マイクロ波発生手段とを有し、加熱部材と加圧部材とで形成されるニップを通過させることにより記録材上の未定着トナーを定着させる定着装置であって、加熱部材は、マイクロ波発生手段から発生されるマイクロ波によって発熱する発熱層を有し、発熱層は、高分子化合物と、平均繊維径が８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、平均繊維長が６μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、ラマン分光スペクトルにおいてグラファイト構造に起因する吸収ピークを有する炭素繊維とを含有する。

Description

定着装置および電子写真画像形成装置
　本発明は、電子写真装置に用いる定着装置および電子写真画像形成装置に関する。
　一般に、レーザープリンターや複写機等の電子写真方式に用いられる加熱定着装置では、一対の加熱されたローラとローラ、フィルムとローラ、ベルトとローラ、ベルトとベルト、といった回転体が圧接されている。
　そして、未定着のトナーによる画像を保持した被記録材が、この回転体間に形成された圧接部位（定着ニップ）に導入されて加熱され、該トナーを溶融し、紙等の被記録材に当該画像を定着させる。
　被記録材上に保持された未定着トナー像が接する回転体は加熱部材と称し、その形態に応じて定着ローラ、定着フィルム、定着ベルトと呼ばれる。
　加熱部材の加熱方法としては、発熱体で発生させた熱を、接触乃至非接触で加熱部材に伝熱させることで加熱する方法と、加熱部材自体を発熱させる方法とがある。
　発熱体で発生させた熱を加熱部材に伝熱させる方法としては、加熱部材の内部にハロゲンヒータを配置して、輻射熱で加熱部材を加熱させる方法が一般的に用いられている。また、加熱部材の内面にセラミックヒータを当接させ摺動させることで、定着ニップ部のみで加熱する方法が用いられている。
　加熱部材自体を発熱させる方法としては、加熱部材の基層として金属などの導体層を配置し、誘導加熱により渦電流を発生させ導体層自体を発熱させる方法が用いられている（特許文献１参照）。
　また、定着装置にマイクロ波発生装置を備え、マイクロ波を発生させることで、加熱部材を自己発熱させる方法が知られている（特許文献２参照）。
　一般的に、定着装置としては、より少ない電力でトナーを定着させることが要求されるため、熱抵抗となる部分を減らし、熱効率を高める工夫がなされている。そのため、より被記録材に近い部分を加熱することで不必要な部分は極力加熱せず、必要な部分にのみ熱供給を行うことが省エネルギー化の観点から重要であり、加熱部材自体を発熱させる方式はこの点において有利である。
　さらに、近年は更なる起動時間の短縮化が求められており、定着装置としてはトナーの定着可能温度まで、加熱部材の表面を素早く昇温させること、即ちウォームアップタイムの短縮化が要求されている。
特開平９－１７１８８９号公報 特開２０１０－１６０２２２号公報
　マイクロ波による発熱方式では、マイクロ波を吸収することで自己発熱する層を加熱部材に形成する必要がある。自己発熱層としては、基層や弾性層、表層などにマイクロ波を吸収し発熱する物質を添加することで、加熱部材が自己発熱する機能を持たせることができることが知られている。また、マイクロ波を吸収し発熱する物質としては、カーボンブラックや炭化ケイ素などがこれまでに用いられている。しかし、短時間で定着可能な状態にまで加熱部材の温度を昇温させるには、マイクロ波吸収物質を加熱部材に多量に添加する必要があり、本来の加熱部材の各層に要求される機能である、柔軟性や離型性、耐久性などの特性を損なうという課題があった。
　また、加熱部材の各層の機能を損なわないレベルで、マイクロ波吸収物質を微量添加した際には、発熱量が少なくなるため、実用的な電力範囲で昇温させるためには長時間が必要となる。その結果、定着装置の立ち上がり時間（ウォームアップタイム）が長くなってしまうため、実用化には課題があった。
　そこで、本発明の目的は、より高品位な電子写真の形成に資する、マイクロ波を用いて加熱する方式の加熱部材を備えた定着装置の提供にある。
　本発明の一態様によれば、加熱部材と、加圧部材と、マイクロ波発生手段とを有し、該加熱部材と該加圧部材とで形成されるニップを通過させることにより記録材上の未定着トナーを定着させる定着装置であって、該加熱部材は、該マイクロ波発生手段から発生されるマイクロ波によって発熱する発熱層を有し、該発熱層は、高分子化合物と炭素繊維とを含有し、該炭素繊維は、平均繊維径が８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、平均繊維長が６μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、ラマン分光スペクトルにおいてグラファイト構造に起因する吸収ピークを有する定着装置が提供される。
　また、本発明の他の態様によれば、電子写真感光体ドラム、該電子写真感光体ドラムを帯電する帯電装置、及び被記録材上に転写されたトナー像を加熱して該トナー像を該被記録材上に定着させる定着装置を具備している電子写真画像形成装置であって、該定着装置が、上記の定着装置である電子写真画像形成装置が提供される。
　本発明によれば、定着装置として必要な発熱量を、より少ない量のマイクロ波吸収物質で得ることが可能となるため、加熱部材の各層に要求される機能である柔軟性や離型性、耐久性などの特性を損なわずに、定着装置の定着可能温度までの立ち上がり時間（所謂、ウォームアップタイム）を短縮できる定着装置を得られる。
本発明に係る定着装置の一例を示す概略断面図である。 本発明に係る加熱部材の横断面模式図である。 本発明に係る加熱部材の横断面模式図である。 本発明に係る加熱部材の横断面模式図である。 本発明に係る、発熱層としての弾性層を有する加熱部材の表面付近の断面図である。 加熱部材の弾性層の製造に用いる装置の概略説明図である。 本発明に係る、発熱層としての離型層を有する加熱部材の表面付近の概略断面図である。 本発明に係る定着装置の駆動制御様態を説明する概略模式図である。 本発明に係る定着装置の他の実施態様の説明図である。 本発明に係る電子写真画像形成装置の一例を示す概略断面図である。 本発明に係る定着装置の一例を示す斜視図である。 本発明に係る、発熱層としての中間層を有する加熱部材の概略断面図である。 本発明に係る、発熱層としての中間層を有する加熱部材の概略断面図である。 本発明に係る加熱部材の中間層近傍の拡大断面図である。 本発明に係る定着ベルトの離型層を形成する工程の説明図である。
　本発明者らは、マイクロ波を用いて加熱する方式の加熱部材について、より効率的に発熱させることができる構成について鋭意検討を重ねた。その結果、特定の炭素繊維をマイクロ波吸収材料として含む発熱層を設けてなる加熱部材が、マイクロ波による優れた発熱性能を有することを見出した。本発明はこのような新たな知見に基づくものである。
　本発明に係る定着装置は、加熱部材と、加圧部材と、マイクロ波発生手段とを有し、該加熱部材と該加圧部材とで形成されるニップを通過させることにより記録材上の未定着トナーを定着させる定着装置であって、該加熱部材は、該マイクロ波発生手段から発生されるマイクロ波によって発熱する発熱層を有し、該発熱層は、高分子化合物と炭素繊維とを含有し、該炭素繊維は、平均繊維径が８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、平均繊維長が６μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、ラマン分光スペクトルにおいてグラファイト構造に起因する吸収ピークを有する。
　上記の特徴を有することで加熱部材が効率的にマイクロ波を吸収し、大きな発熱量を得られることが本発明者らの検討により明らかとなった。このような大きな発熱量を得られる理由について、本発明者らは以下のように推測している。
　即ち、炭素（カーボン）はそれ自体が適当な抵抗値を有しているため、マイクロ波を照射すると、特にその表面付近でマイクロ波を吸収し、内部に電流を発生させることで抵抗加熱を生じる。この際、前述した形状のような繊維形態の構造を有していることにより、その内部に電流が流れる空間が十分に確保される。また、少ない添加量でも炭素繊維同士が接触するため、この接触点を通じて大きな電流が流れることが可能となる。このため少ない添加量でも効率的な発熱が達成されると考えられる。
　一方、炭素（カーボン）が粒子形状の場合には異なった挙動を示すものと推測される。比較的大粒径の炭素粒子であるグラファイトのような粒子を用いた場合には相対的に比表面積が小さくなるため、粒子表面でのマイクロ波の吸収自体が少なくなるため、発熱が起こりにくくなる。また、比較的小粒径であるカーボンブラックのような粒子を用いた場合には比表面積は確保できるものの、個々の粒子の体積が小さすぎるため、粒子内部には電流の流れる空間が確保できない。さらに粒子同士の接触も相対的に起こりづらいため、電流が流れにくく、その結果、十分な発熱が起こりにくくなるものと考えられる。
　つまり、少量の添加時においてもマイクロ波による効率的な発熱を実現するには、大きな比表面積を持ちつつも個々の粒子としては十分な体積を有し、更に他の粒子との接触が確保できるような粒子形態を有していることが好ましい。その結果、上述した範囲の平均繊維径及び平均繊維長を有し、かつ、ラマン分光スペクトルにおいて、グラファイト構造に起因する吸収ピークを有する炭素繊維、具体的には、例えば、気相成長法炭素繊維が、発熱効率の向上に資するものと考えられる。
　本発明にかかる定着装置について以下に具体的な構成に基づき説明する。
（１）定着装置
　電子写真用加熱定着装置は、一対の加熱されたローラとローラ、フィルムとローラ、ベルトとローラ、ベルトとベルト、といった回転体が圧接されており、電子写真画像形成装置全体としてのプロセス速度、大きさ等の条件を勘案して適宜選択される。
　特許文献１には種々の定着装置の構成が例示されているが、以下には具体例としてローラ形状の加熱部材を用いた定着装置を説明する。尚、ここで示す定着装置の構成は本発明の一例であり、発明の効果を得るためには本発明の範囲を満足していればよく、この形態に何ら制約されるものではない。
　図１は本発明に係る定着装置の模式的断面図である。
定着装置１は、記録材上の画像を定着ニップ部Ｎにて加熱する回転可能な加熱部材としての定着ローラ１０（請求項１の「加熱部材」に対応する構成）と、加圧部材としての回転可能な加圧ローラ２０（請求項１の「加圧部材」に対応する構成）とを備えている。
　定着ローラ１０と加圧ローラ２０は、上下に略並行に配列され、且つ端部の加圧バネ（不図示）により圧接されている。これにより、両者間に記録材搬送方向において所定幅の定着ニップ部（圧接ニップ部）Ｎを形成させている。
　定着ローラ１０は、駆動手段（不図示）によって矢印の時計方向に規定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ２０は定着ローラ１０の回転に従動して回転する。なお、定着ローラ１０と加圧ローラ２０を別途、回転駆動しても良い。
　マイクロ波発生装置２（請求項１の「マイクロ波発生手段」に対応する構成）からは定着ローラ１０に向けてマイクロ波を発生し、その外側から加熱する。マイクロ波発生装置２は、その内部に備えられたマグネトロンなどのマイクロ波発生源から、３００～１５００Ｗ、周波数３００ＭＨｚ～３０ＧＨｚのマイクロ波を発生させる。尚、出力するマイクロ波の使用可能な周波数範囲は限定されるものではないが、国際電気通信連合により産業医療科学用バンド（所謂ＩＳＭバンド）として実用範囲が規定されているため、マイクロ波加熱装置においては２４５０ＭＨｚが広く用いられる。
　マイクロ波発生装置２と定着ローラ１０は、定着ローラ上に付着した異物やトナーが転移することのないよう、１ｍｍ以上の距離を離し、非接触状態で配置される。
　定着装置１を構成するマイクロ波発生装置２および定着ローラ１０の周囲には、アルミなどの金属からなるマイクロ波反射部材３が設けられる。これにより、マイクロ波発生装置２から発生したマイクロ波が定着装置以外へ漏れるのを防ぎ、また、反射して定着ローラ１０の表面へ伝えることができる。マイクロ波反射部材３はマイクロ波を反射できればメッシュ構造をとっても良い。
　マイクロ波発生装置２内部には、不図示のマイクロ波拡散用反射部材が備えられ、定着ローラ１０の長さ方向全域に（図面に垂直な方向）、均等にマイクロ波が照射できる。
　定着ローラ１０と加圧ローラ２０のローラ部の長さ寸法（図面に垂直な方向）は、定着装置の最大通紙幅よりも大きい。
　回転する定着ローラ１０は、マイクロ波発生装置２によって加熱されて、定着ニップ部Ｎにて被記録材Ｐ上の未定着トナー画像Ｔを定着するのに必要、十分な熱量が与えられる。
　被記録材Ｐ上には、不図示の画像形成部にて未定着トナー画像Ｔが形成された後、被記録材Ｐは、定着装置１へ送られ、定着ローラ１０と加圧ローラ２０とで形成される定着ニップ部Ｎへ導入されて挟持搬送される。被記録材Ｐは、この定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく過程において、定着ローラ１０で、ローラ１回転あたりｔの時間だけ加熱され、またニップ部圧を受けて、未定着トナー画像Ｔが被記録材Ｐに永久固着画像として熱圧定着される。
　（２）加熱部材の構成概略
　図２Ａ～図２Ｃは、本発明に係る定着装置に用いられる、電子写真用加熱部材の一態様を示す概略断面模式図である。図２Ａにおいて、１０はローラ形状の加熱部材（定着ローラ）である。また、図２Ｂにおいて、１１はベルト形状を有する加熱部材（定着ベルト）である。一般に基材自体が大きく変形することにより、定着ニップを形成して用いられる場合に定着ベルトと呼ばれ、基材自体はほとんど変形せず、弾性層の弾性変形で定着ニップ部を形成する場合に定着ローラと呼ばれる。
　図２Ａ及び図２Ｂにおいて、１２は基材、１４は弾性層、１５は離型層である。離型層１５は、弾性層１４の周面に接着層（不図示）により固定されている場合がある。
　また、図２Ｃは、本発明の他の態様に係るローラ形状の加熱部材（定着ローラ）１０を示し、図２Ｃにおいて、１３は断熱層である。
　本発明に係る加熱部材の具体的な構成として、基材、弾性層及び離型層をこの順に有し、該弾性層及び該離型層の少なくとも一方が、高分子化合物と、平均繊維径が８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、平均繊維長が６μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、ラマン分光スペクトルにおいてグラファイト構造に起因する吸収ピークを有する炭素繊維（以下、単に「炭素繊維」と称することがある）とを有する、マイクロ波によって発熱する発熱層である加熱部材が挙げられる。
　図３は、一例として弾性層にマイクロ波吸収物質を配することで発熱層とした、加熱部材の表面付近の層構成を拡大し、断面を模式的に表した図である。図３において１４は発熱層としての弾性層であり、１４ａはベース材としてのシリコーンゴム、１４ｂは充填剤、１４ｃはマイクロ波吸収物質としての炭素繊維を示している。これらについては後に詳述する。
　以下、加熱部材における各層について説明し、その利用方法について述べる。
（２－１）基材
　基材１２としては、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、ニッケルなどの金属や合金、セラミックやガラスなどの無機物、ポリイミドやポリアミドイミドなどの耐熱性の高分子化合物が用いられる。
　加熱部材が定着ローラ１０のようなローラ形状である場合、基材１２には、芯材が用いられる。芯材の材質としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレスなどの金属や合金、セラミックやガラスなどの無機物が挙げられるが、定着ローラの発熱層にマイクロ波を集中させるため、マイクロ波を吸収せず反射率の高い金属が望ましい。このとき芯金の内部が中空状であっても定着装置での加圧に耐える強度を有していれば良い。また、中空状の場合には芯金の内部に補助的な熱源を設けることも可能となる。
　加熱部材が、定着ベルト１１のようなベルト形状を有する場合には、基材１２としては、例えば電鋳ニッケルスリーブやステンレススリーブのような金属や合金、またはポリイミドやポリアミドイミドなどの高分子化合物からなる耐熱樹脂ベルト等が挙げられる。高分子化合物を用いた際には、炭素繊維を分散させて成形することで、基材自体を、マイクロ波によって発熱し得る発熱層として機能させることも可能である。
　定着ベルトの内面には耐磨耗性や断熱性などの機能を付与するための層（不図示）が更に設けられることがある。また外面には弾性層との接着性等の機能を付与するための層（不図示）が更に設けられることがある。
（２－２）弾性層、断熱層、およびその製造方法
　弾性層１４は、定着時にトナーを押しつぶさず、紙の繊維の凹凸に追従する弾性を加熱部材に担持させる層としての機能が期待される。また、弾性層１４自体が高い断熱性を有することは、発熱層としての弾性層において発生した熱が基材１２に浸透するのを抑制する役割を有する。
　かかる機能を発現させる上で、弾性層１４には、耐熱性の高分子化合物が用いられ、特にベース材としてシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性ゴムを用いることが好ましい。中でも付加硬化型シリコーンゴムを硬化させたものとすることが好ましい。
（２－２－１）付加硬化型シリコーンゴム
　図３において、１４ａを構成するのが付加硬化型シリコーンゴムである。
　一般に、付加硬化型シリコーンゴムは、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンと、ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサン、および架橋触媒として白金化合物が含まれている。
　不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンの例は以下のものを含む。
・分子両末端が(Ｒ１)２Ｒ２ＳｉＯ１／２で表され、中間単位が(Ｒ１)２ＳｉＯおよびＲ１Ｒ２ＳｉＯで表される直鎖状オルガノポリシロキサン；
・中間単位にＲ１ＳｉＯ３／２乃至ＳｉＯ４／２が含まれる分岐状オルガノポリシロキサン。
　ここでＲ１はケイ素原子に結合した、脂肪族不飽和基を含まない１価の非置換または置換炭化水素基を表す。具体例は、以下のものを含む。
・アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基、ペンチル基、ヘキシル基等）；
・アリール基（フェニル基等）；
・置換炭化水素基（例えば、クロロメチル基、３－クロロプロピル基、３，３，３－トリフルオロプロピル基、３－シアノプロピル基、３－メトキシプロピル基等）。
　特に、合成や取扱いが容易で、優れた耐熱性が得られることから、Ｒ１の５０％以上がメチル基であることが好ましく、すべてのＲ１がメチル基であることが特に好ましい。
　また、Ｒ２はケイ素原子に結合した不飽和脂肪族基を表しており、ビニル基、アリル基、３－ブテニル基、４－ペンテニル基、５－ヘキセニル基が例示され、合成や取扱いが容易で、架橋反応も容易に行われることから、ビニル基が好ましい。
　また、ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサンは、白金化合物の触媒作用により、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン成分のアルケニル基との反応によって架橋構造を形成させる架橋剤である。
　ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサン中のケイ素原子に結合した水素原子の数は、１分子中に平均３個を越える数である。
　ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサン中のケイ素原子に結合した有機基としては、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン成分のＲ１と同じ範囲である非置換または置換の１価の炭化水素基が例示される。特に、合成および取扱いが容易なことから、メチル基が好ましい。
　ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサンの分子量は特に限定されない。
　また、当該オルガノポリシロキサンの２５℃における粘度は、好ましくは１０ｍｍ２／ｓ以上１００，０００ｍｍ２／ｓ以下、さらに好ましくは１５ｍｍ２／ｓ以上１，０００ｍｍ２／ｓ以下の範囲である。オルガノポリシロキサンの２５℃における粘度が上記範囲であると、保存中に揮発して所望の架橋度や成形品の物性が得られないということがなく、また合成や取扱いが容易で、系に容易に均一に分散させることができるからである。
　シロキサン骨格は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでも差支えなく、これらの混合物を用いてもよい。特に合成の容易なことから、直鎖状のものが好ましい。Ｓｉ－Ｈ結合は、分子中のどのシロキサン単位に存在してもよいが、少なくともその一部が、(Ｒ１)２ＨＳｉＯ１／２単位のような分子末端のシロキサン単位に存在することが好ましい。
　付加硬化型シリコーンゴムとしては、不飽和脂肪族基の量が、ケイ素原子１モルに対して０．１モル％以上、２．０モル％以下であるものが好ましい。特には、０．２モル％以上、１．０モル％以下である。
　（２－２－２）炭素繊維
　弾性層１４は、加熱部材の発熱性能を付与するために炭素繊維を含む。
　図３において１４ｃが、ここで述べる炭素繊維である。炭素繊維にはＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維、気相成長法炭素繊維などが一般に知られているが、発熱効率の観点からは、気相成長法炭素繊維を用いることが好ましい。気相成長法炭素繊維は炭化水素と水素を原料とし、加熱炉内において気相で熱分解反応させ、触媒微粒子を核に繊維状に成長させたものである。繊維径、繊維長は原料および触媒の種類・大きさ・組成、反応温度・気圧および時間などによって制御され、反応後、熱処理によって黒鉛構造を更に発達させた炭素繊維が知られている。繊維の径方向は複層構造になっており、グラファイト構造が筒状に積層された形状を有している。
　グラファイト構造はラマン分光スペクトルを測定した際に、１５７０～１５８０ｃｍ－１付近に非常にシャープな吸収ピークを示すことから、その存在が確認できる。このグラファイト構造は自由電子を有しているため導電性を示し、マイクロ波を吸収した際に電流が流れて発熱することが可能となる。炭素繊維の平均繊維径は８０～１５０ｎｍ程度、平均繊維長は６～１０μｍ程度のものが好ましい。
　ここで、弾性層中に含有される炭素繊維の平均繊維径及び平均繊維長は、以下の方法により求められるものである。
　すなわち、弾性層からカミソリ等を用いて所定量（例えば、１０ｇ程度）のサンプルを切り出す。これを磁器製のるつぼに入れ、窒素雰囲気下、６００℃で１時間程度加熱して、弾性層中の樹脂、ゴム等の有機物成分を灰化させて除去する。窒素雰囲気下での焼成では、炭素繊維は分解されず、るつぼ中に残渣成分として残っている。
　この残渣成分中の炭素繊維を無作為に１０００本選択し、走査型電子顕微鏡（商品名：ＪＳＭ－５９１０Ｖ、日本電子株式会社製）を用いて３万倍の倍率で観察し、デジタル画像解析ソフト（商品名：Ｑｕｉｃｋ Ｇｒａｉｎ Ｓｔａｎｄａｒｄ（クイック　グレイン　スタンダード）、イノテック社製）を用いて、それらの繊維長及び繊維端部における繊維径を測定した。そして、各々の炭素繊維の繊維長及び繊維径の算術平均値を平均繊維長及び平均繊維径とする。
　気相成長法炭素繊維は繊維長方向に約１２００Ｗ／（ｍ・Ｋ）程度と非常に高い熱伝導率を有し、約１．０×１０－４Ω・ｃｍ程度の導電性を有するため、弾性層中に熱流路や導電路を形成できる。この効果により、弾性層全体の熱伝導性・導電性を飛躍的に向上させることが可能となる。
　弾性層に含まれる炭素繊維の含有量としては、発熱性の観点から、弾性層に対して０．１体積％以上が好ましく、さらには０．５体積％以上が好ましい。一方、多量に含有させると発熱性能は向上するが、炭素繊維の分散性が悪化し均一に発熱させることが困難になるため、その含有量としては弾性層に対して２０体積％以下が好ましく、更には１０体積％以下が好ましい。炭素繊維の含有量をこのような範囲とすることで均一且つ十分な発熱量を得ることが可能となる。
　（２－２－３）無機フィラー
　弾性層１４には、更に炭素繊維以外の充填剤として無機フィラーが含有されていても良い。一般に加熱部材の伝熱性能の向上、および補強性、耐熱性、加工性、導電性等の機能を付与するために各種の材料が選定可能である。伝熱性能を向上させる目的では具体的には、無機物、特に金属、金属化合物等を挙げることができる。
　伝熱特性を向上させる目的で用いられる無機フィラーの具体例は、以下の例を含む。
　炭化ケイ素；窒化ケイ素；窒化ホウ素；窒化アルミニウム；アルミナ；酸化亜鉛；酸化マグネシウム；シリカ；銅；アルミニウム；銀；鉄；ニッケル；金属ケイ素等。
　図３において１４ｂが、無機フィラーである。
　これらは単独であるいは２種以上を混合して用いることもできる。平均粒径は取扱い上、および分散性の観点から１μｍ以上５０μｍ以下が好ましい。
　ここで、弾性層中の無機フィラーの平均粒径は、フロー式粒子像分析装置（商品名：ＦＰＩＡ－３０００；シスメックス株式会社製）で求めるものとする。
　具体的には、弾性層から切り出したサンプルを磁器製のるつぼに入れ、窒素雰囲気中で１０００℃に加熱し、ゴム成分を分解させ除去する。この段階で、るつぼ中には、サンプル中に含まれていた無機充填剤及び気相成長法炭素繊維が存在している。次いで、このるつぼを空気雰囲気下で１０００℃に加熱し、気相成長法炭素繊維を燃焼させる。その結果、るつぼ中には、サンプルに含まれていた無機フィラーのみが残る。るつぼ中の無機フィラーを乳鉢と乳棒を用いて１次粒子となるように解砕したのち、これを水に分散させて、試料液を調製する。この試料液を、上記粒子像分析装置に投入し、装置内で撮像セル内に導入し通過させ、無機充填剤を静止画像として撮影する。
　平面に投影された無機充填剤の粒子像（以下、「粒子投影像」ともいう）と等しい面積を有する円（以下、「等面積円」ともいう）の直径を、当該粒子像にかかる無機充填剤の直径とする。そして、１０００個の無機充填剤の等面積円を求め、それらの算術平均値を、無機充填剤の平均粒径とする。
　断熱層１３は、ローラ形状の加熱部材の場合に、基材１２と弾性層１４との間に層として設けてもよい、任意の層である。断熱層は、発熱層としての弾性層において発生した熱が、基材に伝わることを抑制し、弾性層で生じた熱を被記録材及び未定着トナーの加熱により有効に利用させ得る効果を奏する。断熱層には、耐熱性の高分子化合物が用いられ、特にベース材としてシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性ゴムを用いることが好ましい。中でも付加硬化型シリコーンゴムを硬化させたものとすることが好ましい。
　また、断熱層１３を形成するにあたっては、熱伝導率を低減させる目的で先に述べたシリコーンゴムなどのベース材の中に、ガラスや樹脂で形成された中空状のマイクロバルーンをフィラーとして配合して成形することで、ベース材単独で用いた際に比べて低熱伝導率の弾性層を形成することが可能である。また、吸水性ポリマーが含有されたシリコーンゴム層、シリコーンゴムを水素発泡させたスポンジゴム層を用いても同様の効果が期待できる。断熱層は熱伝導性が低ければソリッドゴム層でもその目的は達成可能である。
　（２－２－４）弾性層の製造方法
　弾性層は金型成型法や、ブレードコート法、ノズルコート法、リングコート法等の加工法が、特開２００１－６２３８０号公報や特開２００２－２１３４３２号公報等において広く知られている。これらの方法により基材または断熱層の上に担持された混和物を加熱・架橋することで弾性層を形成することができる。
　図４は基材１２または断熱層１３上に弾性層１４を形成する工程の一例であり、所謂リングコート法を用いる方法を説明するための模式図である。
　未架橋状態のベース材（本例では付加硬化型シリコーンゴム）中にフィラーをそれぞれ計量配合し、遊星式万能混合機等を用いて、十分に混合・脱泡された弾性層の原料混和物を、シリンダポンプ１６に充填し、圧送することで塗布液供給ノズル１７を経て塗工ヘッド１８から基材１２または断熱層１３の周面に塗布する。
　塗布と同時に基材１２を図面右方向に所定の速度で移動させることで、原料混和物の塗膜（未架橋弾性層塗膜）１９を基材１２または断熱層１３の周面に形成することができる。
　該塗膜の厚みは、塗工ヘッド１８と基材１２または断熱層１３とのクリアランス、原料混和物の供給速度、基材１２の移動速度、などによって制御することができる。
　基材１２または断熱層１３上に形成された原料混和物の塗膜１９は、電気炉などの加熱手段によって一定時間加熱して、架橋反応を進行させることにより、弾性層１４とすることができる。
　（２－３）離型層
　離型層１５としては、耐熱性の高分子化合物として、主にフッ素樹脂、例えば、以下に例示列挙する樹脂が用いられる。
　・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）、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－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等。
　上記例示列挙した材料中、成形性やトナー離型性の観点からＰＦＡが好ましい。
　形成手段としては、特に限定されないが、チューブ状に成形したものを被覆する方法や、フッ素樹脂の微粒子を直接、乃至は、溶媒中に分散塗料化されたものを弾性層表面にコーティング後、乾燥・溶融し焼き付ける方法などが知られている。
　フッ素樹脂離型層の厚みは、１０μｍ以上５０μｍ以下、更には３０μｍ以下とするのが好ましく、弾性層の１０％以下の厚みに設計することが好ましい。積層した際に弾性層の柔軟性を維持し、加熱部材としての表面硬度が高くなりすぎることを抑制できるからである。
　離型層の成型時に樹脂材料中に先に述べた炭素繊維を含有させることによっても、弾性層の場合と同様のマイクロ波による発熱効果を得ることが可能である。
　（２－４）
　本発明に係る定着部材の他の実施態様として、基材、弾性層及び離型層をこの順に有し、該離型層が、本発明に係る発熱層である構成について説明する。
　本態様において、基材については、上記（２－１）の記載を援用する。
　また、本実施態様において、弾性層を、離型層とともに発熱層としてもよく、発熱層としての弾性層の構成、材料及び製造方法については、上記（２－２－１）～（２－２－４）に記載した通りである。
　一方、発熱層でない弾性層の具体例としては、上記（２－２－１）に記載の付加硬化型シリコーンゴムの硬化物を含み、上記（２－２－２）に記載の炭素繊維を含まない層が挙げられる。
　かかる弾性層に対しては、上記（２－２－３）に記載の無機フィラーを含有させることができる。また、かかる弾性層は、熱伝導率を低減させる目的で先に述べたシリコーンゴムなどのベース材の中に、ガラスや樹脂で形成された中空状のマイクロバルーンをフィラーとして配合して成形することで、ベース材単独で用いた際に比べて低熱伝導率の弾性層を形成することが可能である。また、吸水性ポリマーが含有されたシリコーンゴム層、シリコーンゴムを水素発泡させたスポンジゴム層を用いても同様の効果が期待できる。また、熱伝導性が低ければソリッドゴム層であってもよい。
　かかる弾性層の製造方法としては、上記（２－２－４）に記載した方法によって製造することができる。
　（２－４－１）
　図５において、１４は弾性層、１５が発熱層としての離型層である。図５中、１５ａは耐熱性の高分子化合物、例えば、フッ素樹脂であり、１５ｂが炭素繊維である。
　フッ素樹脂の具体例としては、例えば、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）、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－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等が挙げられる。
　炭素繊維１５ｂの説明は、上記（２－２－２）の記載を援用する。
離型層に含まれる炭素繊維の含有量としては、発熱性の観点から、離型層に対して０．５体積％以上が好ましく、さらには１．０体積％以上が好ましい。一方、多量に含有させると発熱性能は向上するが、フッ素樹脂の割合が減り、トナー離型性が低下するため、その含有量としては離型層に対して３０体積％以下が好ましく、更には２０体積％以下が好ましい。炭素繊維の含有量をこのような範囲とすることでトナー離型性を維持しつつ、且つ十分な発熱量を得ることが可能となる。
　（２－４－２）発熱層としての離型層の製造方法
　発熱層としての離型層の製造方法としては、下記ｉ）～ｉｉｉ）が挙げられる
　ｉ）炭素繊維を含有するフッ素樹脂をチューブ状に成形したもので弾性層を被覆する方法、ｉｉ）炭素繊維を含有するフッ素樹脂の微粒子を直接弾性層の表面に付着させ、溶融させて薄膜化する方法、
　ｉｉｉ）炭素繊維を含有するフッ素樹脂を分散及び／又は溶解させ、かつ、炭素繊維を分散させてなる塗料の塗膜を弾性層の表面に形成し、該塗膜を乾燥させ、フッ素樹脂を溶融させる方法。
　フッ素樹脂離型層の厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下、更には７０μｍ以下とすることが好ましい。フッ素樹脂離型層の厚みが上記範囲であると、加熱部材としての表面硬度が高くなりすぎることを抑制できる。
　（２－５）
　本発明に係る定着部材の更に他の実施態様として、基材、弾性層、中間層及び離型層をこの順に有し、該中間層が、本発明に係る発熱層である構成について説明する。
　図７は、本実施態様に係る定着装置の模式的断面図である。図１と同一の部材に対しては同一の図番を付す。
　図７において、定着装置１は、記録材上の画像を定着ニップ部Ｎにて加熱する回転可能な加熱部材としての定着ベルトＦと、加圧部材としての回転可能な加圧ローラ２０とを備えている。
　定着ベルトＦと加圧ローラ２０は、上下に略並行に配列され、且つ端部の加圧バネ（不図示）により圧接されている。これにより、両者間に記録材搬送方向において所定幅の定着ニップ部（圧接ニップ部）Ｎを形成させている。
　定着ベルトＦは、駆動手段（不図示）によって矢印の時計方向に規定の周速度で回転駆動される。定着ベルトＦは加圧ローラ２０の回転に従動して回転する。なお、定着ベルトＦと加圧ローラ２０を別途、回転駆動しても良い。
　マイクロ波発生装置２（請求項１の「マイクロ波発生手段」に対応する構成）からは定着ベルトＦに向けてマイクロ波を発生し、その外側から加熱する。マイクロ波発生装置２は、その内部に備えられたマグネトロンなどのマイクロ波発生源から、３００～１５００Ｗ、周波数３００ＭＨｚ～３０ＧＨｚのマイクロ波を発生させる。尚、出力するマイクロ波の使用可能な周波数範囲は限定されるものではないが、国際電気通信連合により産業医療科学用バンド（所謂ＩＳＭバンド）として実用範囲が規定されているため、マイクロ波加熱装置においては２４５０ＭＨｚが広く用いられる。
　マイクロ波発生装置２と定着ベルトＦは、定着ベルト上に付着した異物やトナーが転移することのないよう、１ｍｍ以上の距離を離し、非接触状態で配置される。
　定着装置１を構成するマイクロ波発生装置２および定着ベルトＦの周囲には、アルミなどの金属からなるマイクロ波反射部材３が設けられる。これにより、マイクロ波発生装置２から発生したマイクロ波が定着装置以外へ漏れるのを防ぎ、また、反射して定着ベルトＦの表面へ伝えることができる。マイクロ波反射部材３はマイクロ波を反射できればメッシュ構造をとっても良い。
　マイクロ波発生装置２の内部には、不図示のマイクロ波拡散用反射部材が備えられ、定着ベルトＦの長さ方向全域に（図面に垂直な方向）、均等にマイクロ波が照射できる。
　定着ベルトＦと加圧ローラ２０の長さ寸法（図面に垂直な方向）は、定着装置の最大通紙幅よりも大きい。
　回転する定着ベルトＦは、マイクロ波発生装置２によって、外側から加熱されて、定着ニップ部Ｎにて被記録材Ｐ上の未定着トナー画像Ｔを定着するのに必要、十分な熱量が与えられる。
　被記録材Ｐ上には、不図示の画像形成部にて未定着トナー画像Ｔが形成された後、被記録材Ｐは、定着装置１へ送られ、定着ベルトＦと加圧ローラ２０とで形成される定着ニップ部Ｎへ導入されて挟持搬送される。被記録材Ｐは、この定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく過程において、定着ベルトＦで、ベルト１回転あたりｔの時間だけ加熱され、またニップ部圧を受けて、未定着トナー画像Ｔが被記録材Ｐに永久固着画像として熱圧定着される。
　（２－５－１）加熱部材の概略の構成；
　図１０Ａ及び図１０Ｂは、本実施態様に係る定着装置に用いられる、電子写真用加熱部材の一態様を示す概略断面模式図である。図１０Ａにおいて、Ｆはベルト形状を有する加熱部材（定着ベルト）を示している。また、図１０Ｂにおいて、Ｆｒは、定着ローラを示している。
　図１０Ａ及び図１０Ｂにおいて、Ｆｂは基材、Ｆｃはプライマー層、Ｆｄは断熱層、Ｆｅは弾性層、Ｆｇは接着層（請求項６の「中間層」に対応する構成）、Ｆｊは離型層である。ここで、本実施例ではマイクロ波の照射により発熱する中間層が、弾性層と離型層とを接着させる接着層を兼ねている。しかし、本発明の範囲はこの形態のみに限定されるものではなく、中間層が接着層としての機能を有していなくても、マイクロ波照射により発熱する発熱層としての機能を有していれば本発明に含まれる。
　図１１は、中間層としての接着層にマイクロ波吸収物質（請求項１の「炭素繊維」に対応する構成）を配することで発熱層とした、加熱部材の表面付近の層構成を拡大し、断面を模式的に表した図である。図１１においてＦｇは発熱層としての接着層、Ｆｈはベース材としての付加硬化型シリコーンゴム接着剤、Ｆｉはマイクロ波吸収物質としての炭素繊維を示している。断熱層Ｆｄは、発熱層としての中間層（接着層）Ｆｇで生じた熱が、基材Ｆｂに伝わることを抑制し、当該熱を被記録材及び未定着トナーに効率的に伝わるようにするために、基材Ｆｂと弾性層Ｆｅとの間に設けてもよい任意の層である。
　（２－５－２）基材
　定着部材が、本実施態様に係る定着ベルトＦのようなベルト形状を有する場合には、基材Ｆｂとしては、例えば電鋳ニッケルスリーブやステンレススリーブのような金属や合金、またはポリイミドやポリアミドイミドなどの高分子化合物からなる耐熱樹脂ベルト等が挙げられる。高分子化合物を用いた際には、炭素繊維を分散させて成形することで、基材自体をマイクロ波によって発熱させることも可能となる。
　また、定着ベルトの内面には耐磨耗性や断熱性などの機能を付与するために、内面コート層Ｆａを更に設けてもよい。
　（２－５－３）弾性層及びその製造方法
　弾性層Ｆｅは、定着時にトナーを押しつぶさず、紙の繊維の凹凸に追従する弾性を加熱部材に担持させる層としての機能が期待される。また、ローラ形状の加熱部材の構成の場合には断熱層Ｆｄを設けることがあり、弾性層Ｆｅで発生した熱が基材Ｆｂに浸透するのを抑制する機能を有する。
　かかる機能を発現させる上で、弾性層Ｆｅおよび断熱層Ｆｄには、耐熱性の高分子化合物が用いられ、特に弾性層Ｆｅのベース材としてシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性ゴムを用いることが好ましい。中でも付加硬化型シリコーンゴムを硬化させたものとすることが好ましい。付加硬化型シリコーンゴムについては、上記（２－２－１）の記載を援用する。また、基材Ｆｂまたは基材Ｆｂ上に形成した断熱層Ｆｄの周面に、このような弾性層を形成する方法については、上記（２－２－４）の記載を援用する。
　（２－５－４）中間層（接着層）
　弾性層Ｆｅであるところの硬化シリコーンゴム弾性層上にフッ素チューブを固定する接着層（中間層）Ｆｇは、弾性層Ｆｅの表面に、好ましくは１５μｍ以下の厚みで均一に塗布した付加硬化型シリコーンゴム接着剤の硬化物からなっている。そして、付加硬化型シリコーンゴム接着剤は、自己接着成分が配合された付加硬化型シリコーンゴムを含む。
　具体的には、付加硬化型シリコーンゴム接着剤は、ビニル基に代表される不飽和炭化水素基を有するオルガノポリシロキサンと、ハイドロジェンオルガノポリシロキサンおよび架橋触媒としての白金化合物を含有する。そして、付加反応により硬化する。このような接着剤としては、既知のものを使用することができる。例えば、付加硬化型シリコーンゴム接着剤（商品名：ＤＯＷ　ＣＯＲＮＩＮＧ（Ｒ）　ＳＥ　１８１９　ＣＶ　Ａ／Ｂ、東レ・ダウコーニング社製）を使用することができる。
　そして、接着層Ｆｇは、発熱層としての機能を発現するために、炭素繊維を含有する。
図１１において、Ｆｉが、ここで述べる炭素繊維である。炭素繊維については、上記（２－２－２）の記載を援用する。
　接着層に含まれる炭素繊維の含有量としては、発熱性の観点から、接着層に対して１．０体積％以上が好ましく、さらには５．０体積％以上が好ましい。炭素繊維の含有量をこのような範囲とすることで均一且つ十分な発熱量を得ることが可能となる。
　（２－５－５）離型層およびその製造方法
離型層Ｆｊとしては、成形性やトナー離型性の観点から押し出し成形によるフッ素樹脂チューブが使用される。フッ素樹脂チューブの原材料としてのフッ素樹脂としては、例えば、以下に例示列挙する樹脂が用いられる。
　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）、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－ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）等。これらの中でも、成形性やトナー離型性の観点からＰＦＡが好適に用いられる。
　フッ素樹脂チューブの厚みは、５０μｍ以下とするのが好ましい。フッ素樹脂チューブの厚みが上記範囲であると、積層した際に下層のシリコーンゴム弾性層の弾性を維持し、定着部材としての表面硬度が高くなりすぎることを抑制できる。フッ素樹脂チューブの内面は、予め、ナトリウム処理やエキシマレーザ処理、アンモニア処理などを施すことで、接着性を向上させることができる。
　フッ素樹脂チューブを弾性層上に固定する方法として、フッ素樹脂チューブを外側から拡張し、被覆する方法（拡張被覆法）がある。
　図１２は、拡張被覆法でフッ素樹脂チューブをシリコーンゴム弾性層の積層された円筒状基材に被覆するときの工程概略図である。中子（不図示）にシリコーンゴム弾性層の積層された円筒状基材をセットし、チューブ拡張型Ｋ内面に配置したフッ素樹脂チューブを被覆する。
　拡張被覆法の流れについて図１２を用いて説明する。弾性層Ｆｅとしてシリコーンゴム弾性層の積層された円筒状基材Ｆｂの外径より大きな内径を有する金属製チューブ拡張型Ｋにフッ素樹脂チューブＦｊを配置、フッ素樹脂チューブＦｊの両端を保持部材Ｋｕと保持部材Ｋｉを用いて保持する。次に、フッ素樹脂チューブＦｊ外表面と拡張型Ｋ内面の隙間部分を真空状態（大気圧に対して負圧）にする。真空（５ｋＰａ）になったことでフッ素樹脂チューブＦｊが拡張し、フッ素樹脂チューブＦｊ外表面と拡張型Ｋ内面を密着させる。ここに、シリコーンゴム弾性層の積層された円筒状基材Ｆｂを挿入する。シリコーンゴム弾性層表面には予め、付加硬化型シリコーンゴム接着剤Ｆｇが均一に塗布されている。
　ここで接着剤塗布についてはリングコート法（不図示）などを用いることができる。金属製チューブ拡張型Ｋの内径はこの円筒状基材Ｆｂの挿入がスムーズに行われる範囲であれば特に限定するものではない。シリコーンゴム弾性層の積層された円筒状基材Ｆｂが拡張したフッ素樹脂チューブＦｊ内に配置後、フッ素樹脂チューブＦｊ外表面と拡張型Ｋ内面の隙間部分の真空状態（大気圧に対して負圧）を破壊（大気圧に対して負圧を解除）する。真空が破壊されることで、フッ素樹脂チューブＦｊは、シリコーンゴム弾性層の積層された円筒状基材Ｆｂの外径と同じ大きさまで拡径が解かれ、フッ素樹脂チューブＦｊとシリコーンゴム弾性層表面は密着された状態にする。次に、フッ素樹脂チューブＦｊを所定の伸張率まで伸張する。フッ素樹脂チューブＦｊが伸張される際、フッ素樹脂チューブＦｊとシリコーンゴム弾性層Ｆｅの間にある付加硬化型シリコーンゴム接着剤Ｆｇが潤滑剤の役目を果たし、スムーズに伸張することができる。
　フッ素樹脂チューブＦｊは長手方向に、例えば、８％程度伸張させてシリコーンゴム弾性層の積層された円筒状基材Ｆｂに被覆しているため、フッ素樹脂チューブＦｊには元の長さに戻ろうとする力が働いている。そこで、フッ素樹脂チューブＦｊの伸張を維持するため、弾性層Ｆｅとフッ素樹脂チューブＦｊの両端部を接着させるためにフッ素樹脂チューブの外側からヒーターを内蔵した金属塊Ｍなどで弾性層Ｆｅおよびフッ素樹脂チューブＦｊを押圧加熱する。押圧加熱時の金属塊Ｍの温度は２００℃、押圧加熱時間は２０秒とした。接着させる両端部は、弾性層Ｆｅにフッ素樹脂チューブＦｊが被覆されている両側の端から中心部に向かって約５０ｍｍ以内であり後工程によって切断される部分である。
　弾性層Ｆｅとフッ素樹脂チューブＦｊの間には、接着に寄与しない余剰な付加硬化型シリコーンゴム接着剤Ｆｇと、被覆時にフッ素樹脂チューブＦｊ内面側に巻き込んでしまった空気が存在する。そのため、この余剰な接着剤と空気を扱き出すための扱き工程が必要である。フッ素樹脂チューブＦｊが被覆されている円筒状基材Ｆｂの外径より僅かに大きい内径をもつエアー噴出リングＲで、フッ素樹脂チューブＦｊが被覆されている円筒状基材Ｆｂの上端部よりフッ素樹脂チューブＦｊ表面へエアー（エアー圧０．５ＭＰａ）をフッ素樹脂チューブＦｊの周方向と垂直の方向に噴出させながらフッ素樹脂チューブＦｊの長手方向へ移動させる。これにより、弾性層Ｆｅとフッ素樹脂チューブＦｊの間にある接着に寄与しない余剰な付加硬化型シリコーンゴム接着剤Ｆｇと、被覆時に巻き込んでしまった空気を扱き出す。
　扱き方法としては、エアー圧を利用した方法の他にも、液体や半固体を噴出させた方法でもよい。また、フッ素樹脂チューブＦｊが被覆されている円筒状基材Ｆｂの外径より小さな径をもつ伸縮するリングを用いて扱いてもよい。
　扱き工程後、加熱処理（電気炉で２００℃、３０分加熱）を行うことで、付加硬化型シリコーンゴム接着剤Ｆｇを硬化させ、フッ素樹脂チューブＦｊと弾性層Ｆｅを全域にわたって固定させる。そして、加熱処理後、自然冷却をしたのち、両側を所定の長さで切断してから研磨し、定着ベルトＦを完成させる。
　（３）加圧ローラ 
　図１に示すように、加圧ローラ２０は、アルミや鉄製、ＳＵＭ材等よりなる芯材２１の外側に、弾性層２２、および、最表層に離型層２３を形成したものである。
　加圧ローラ２０は、定着ローラ１０との接触加圧により定着ニップ部Ｎを形成する。
　弾性層２２は、定着ローラ１０の弾性層１４や断熱層１３と同様に、シリコーンゴムなどに、マイクロバルーンなどの中空フィラーなどを配合したバルーンゴム層が望ましい。または、吸水性ポリマーが含有されたシリコーンゴム層、シリコーンゴムを水素発泡させたスポンジゴム層が望ましい。熱伝導性が低ければソリッドゴム層でも良い。
　加圧ローラ２０は、芯金２１が低熱容量であれば、中空の芯金２１の外側に直接、離型層２３を形成して成る剛体の円筒部材でも良い。定着ローラ１０に弾性層１４があるため、加圧ローラ２０は弾性体でなくても定着ニップ部Ｎを形成することができる。
　（４）駆動説明 
　以上の構成で、定着ローラ１０が回転駆動され、また加圧ローラ２０が従動回転した状態で、マイクロ波発生装置２へ通電を開始する。
　図６に、マイクロ波発生装置２と通信制御手段３０を示す。
　マイクロ波発生装置２から出力されたマイクロ波は、直接、または、マイクロ波反射部材３に反射して、定着ローラ１０表面に照射され、マイクロ波吸収層である弾性層１４乃至離型層１５に吸収されて熱に変わり発熱する。吸収しきれなかったマイクロ波は、内部に向かって透過し、定着ローラの基材１２で反射し、再びマイクロ波吸収層である弾性層１４乃至離型層１５に当たって吸収発熱される。マイクロ波のエネルギーを、定着ローラ１０表面近傍のみに設けられたマイクロ波吸収層である弾性層１４乃至離型層１５に吸収させ、発熱させることにより、余分な内部の温度上昇にエネルギーを使わずにすみ、定着ローラ１０の表面温度を急速に上昇させることができる。
　マイクロ波は、マイクロ波発生装置２内の不図示のマグネトロンによって発生し直接、またマイクロ波発生装置２内に設けられた不図示のマイクロ波反射板によって反射して、定着ローラ１０の長手方向に均等に照射される。
　定着ローラ１０の表面温度を被記録材Ｐ上の未定着トナー画像Ｔの加熱定着に必要な温度まで立ち上げる。加熱定着に必要な温度は、未定着トナー画像Ｔの材質や載り量、被記録材Ｐの材質や厚み、加熱部材の駆動速度および加圧力、定着ニップ幅Ｗなどによって適宜設定される。一般的には１００℃から２５０℃、好ましくは１５０℃から２００℃程度に設定される。電力を投入してから加熱部材の表面が、この設定温度にまで達する時間、即ち定着可能となるまでの時間をウォームアップタイムと呼び、本発明の構成とすることでウォームアップタイムの短縮が可能となる。
　マイクロ波発生装置２の電力は、電源７から定着ローラ近傍に配置されたサーモスイッチなどの安全素子４を介して制御装置（制御回路）６から供給される。マイクロ波発生装置２の出力は、制御回路６によってＯＮ／ＯＦＦ制御、乃至電力量の制御がなされる。
　安全素子４は、マイクロ波を遮断する保護管などによってマイクロ波からはシールドされ、定着ローラ表面近傍に非接触で配置されている。そして、定着ローラ表面が異常に高温になった場合に作動して、制御回路６およびマイクロ波発生装置２への電力を遮断する。
　定着ローラ表面の温度は、温度検知素子５によって検知する。温度検知素子は接触、乃至非接触の方法で表面の温度を制御回路６にフィードバックする。
　制御回路６は、温度検知素子５の検知温度に応じてマイクロ波出力を制御する。定着ローラ１０温度が目標温度に到達したら、制御装置６にて、マイクロ波の出力をしぼり、また目標温度より所定の温度低くなったら、再びマイクロ波の出力を上げることで、定着ローラ１０表面を所定の温度となるよう制御する。
　定着ローラ１０表面を所定温度に保った状態で、定着ニップ部Ｎに未定着トナー画像Ｔが形成された被記録材Ｐを通過させることにより、被記録材Ｐ上の未定着トナー画像Ｔを加熱定着して固着画像とする。
　（５）電子写真画像形成装置
　電子写真画像形成装置の全体構成について概略説明する。図８は本実施の形態に係るカラーレーザープリンタの概略断面図である。
　図８に示したカラーレーザープリンタ（以下「プリンタ」と称す）６０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）が色ごとに設けられ、一定速度で回転する、電子写真感光体ドラム（以下「感光体ドラム」と称す）を具備する画像形成部を有する。また、画像形成部で現像され多重転写されたカラー画像を保持し、給送部から給送された被記録材Ｐにさらに転写する中間転写体５８を有する。
　感光体ドラム５９（５９Ｙ，５９Ｍ，５９Ｃ，５９Ｋ）は、駆動手段（不図示）によって、図８に示すように反時計回りに回転駆動される。
　感光体ドラム５９の周囲には、その回転方向にしたがって順に、感光体ドラム５９表面を均一に帯電する帯電装置４１（４１Ｙ，４１Ｍ，４１Ｃ，４１Ｋ）、画像情報に基づいてレーザービームを照射し、感光体ドラム５９上に静電潜像を形成するスキャナユニット４２（４２Ｙ，４２Ｍ，４２Ｃ，４２Ｋ）、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する現像ユニット４３（４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋ）、感光体ドラム５９上のトナー像を一次転写部Ｔ１で中間転写体５８に転写させる一次転写ローラ４４（４４Ｙ，４４Ｍ，４４Ｃ，４４Ｋ）、転写後の感光体ドラム５９表面に残った転写残トナーを除去するクリーニングブレードを有するクリーニングユニット４５（４５Ｙ，４５Ｍ，４５Ｃ，４５Ｋ）が配置されている。
　画像形成に際しては、中間転写体張架ローラ４６、４７、４８に張架されたベルト状の中間転写体５８が回転するとともに各感光体ドラムに形成された各色トナー像が前記中間転写体５８に重畳して一次転写されることでカラー画像が形成される。
　前記中間転写体５８への一次転写と同期するように搬送手段によって被記録材Ｐが二次転写部へ搬送される。搬送手段は複数枚の被記録材Ｐを収納した給送カセット４９、給送ローラ５０、分離パッド５１、レジストローラ対５２を有する。画像形成時には給送ローラ５０が画像形成動作に応じて駆動回転し、給送カセット４９内の被記録材Ｐを一枚ずつ分離し、該レジストローラ対５２によって画像形成動作とタイミングを合わせて二次転写部へ搬送する。
　二次転写部Ｔ２には移動可能な二次転写ローラ５３が配置されている。二次転写ローラ５３は、略上下方向に移動可能である。そして、像転写に際しては被記録材Ｐを介して中間転写体５８に所定の圧で押しつけられる。このとき、同時に二次転写ローラ５３にはバイアスが印加され、中間転写体５８上のトナー像は被記録材Ｐに転写される。
　中間転写体５８と二次転写ローラ５３とはそれぞれ駆動されているため、両者に挟まれた状態の被記録材Ｐは、図８に示す左矢印方向に所定の搬送速度Ｖで搬送され、更に搬送ベルト５４により次工程である定着部５５に搬送される。定着部５５では先に述べたように、熱および圧力が印加されて転写トナー像が被記録材Ｐ上に定着される。その被記録材Ｐは排出ローラ対５６によって装置上面の排出トレイ５７上へ排出される。
　そして、図１に例示した、本発明にかかる定着装置を、図８に示した電子写真画像形成装置の定着部５５に適用することにより、ウォームアップタイムを短縮しつつ、高品位な電子写真画像を提供可能な電子写真画像形成装置を得ることができるものである。
　以下に、実施例を用いてより具体的に本発明を説明する。
　（実施例Ａ－１）
　基材として直径２２．８ｍｍ、長さ３４０ｍｍ（駆動・軸受部含まず）の鉄製芯金を用意し、その上に厚さ３．３ｍｍ、熱伝導率０．１５Ｗ／（ｍ・Ｋ）のスポンジ状シリコーンゴムからなる断熱層を設けた断熱ゴム層付きローラを準備した。
　別途、市販の付加硬化型シリコーンゴム原液（商品名：ＳＥ１８８６；東レ・ダウコーニング株式会社製の「Ａ液」および「Ｂ液」を任意の割合で混合）に対し、炭素繊維として気相成長法炭素繊維（商品名：カーボンナノファイバー・ＶＧＣＦ；昭和電工株式会社製、平均繊維径１５０ｎｍ、平均繊維長８μｍ）を体積充填率で２％となるように加えて混練し、シリコーンゴム混和物を得た。
　先に準備した、断熱ゴム層付きローラの断熱層外周面に、リングコート法で上記シリコーンゴム混和物を厚さ３００μｍに塗布した。得られたローラを２００℃に設定した電気炉中で４時間加熱して、シリコーンゴムを硬化させることで、発熱性の弾性層を形成した。
　該ローラの、弾性層の表面に、付加硬化型シリコーンゴム接着剤（商品名：ＳＥ１８１９ＣＶ；東レ・ダウコーニング社製の「Ａ液」及び「Ｂ液」を等量混合）を厚さがおよそ２０μｍ程度になるように略均一に塗布した。
　次いで、内径２９ｍｍ、厚み４０μｍのフッ素樹脂チューブ（商品名：ＫＵＲＡＮＦＬＯＮ－ＬＴ；倉敷紡績株式会社製）を拡径しながら積層した。その後、フッ素樹脂チューブの上からローラ表面を均一に扱くことにより、過剰の接着剤を弾性層とフッ素樹脂チューブの間から十分に薄くなるように扱き出した。
　　そして、当該ローラを２００℃に設定した電気炉にて１時間加熱することで接着剤を硬化させて当該フッ素樹脂チューブを弾性層上に固定した後、端部の形状を整えることで定着ローラを得た。
　一方、同様の断熱ゴム層付きローラ上に発熱性の弾性層を設けず、直接フッ素樹脂チューブを接着することで加圧ローラを得た。
　得られた定着ローラと加圧ローラを図１または図９に示すように配置し、ローラ軸の両端部に合計３０Ｋｇｆの荷重をかけてセットした。定着ローラと加圧ローラを表面速度で１５０ｍｍ／ｓｅｃとなるように軸部を駆動させた状態で、マイクロ波発生装置に７００Ｗの電力を供給した。電力供給を開始した時点から、温度検知素子の温度が１７０℃となるまでの時間、即ちウォームアップタイムを測定した。室温２３℃、湿度５０％の環境にて加熱試験を行った。
　この結果、表Ａ－１に示すように、実施例Ａ－１のウォームアップタイムは２８秒となった。
　次に、この定着装置をカラーレーザープリンタ（商品名：Ｓａｔｅｒａ　ＬＢＰ５９１０；キヤノン株式会社製）に搭載し、未定着のトナー画像がウォームアップ直後に定着ニップ部に導入されるように作像タイミングを調整して電子写真画像を形成した。被記録材としての紙は、Ａ４サイズの再生紙（商品名：リサイクルペーパー　ＧＦ－Ｒ１００；キヤノン株式会社製、厚さ９２μｍ、坪量６６ｇ／ｍ２、古紙配合率７０％、ベック平滑度２３秒（ＪＩＳ　Ｐ８１１９準拠した方法で計測））を用いた。
　このようにして得られた電子写真画像の溶融ムラについて以下のような評価方法を用いて画質評価を行った。
　（溶融ムラの評価方法）
　紙上に形成されたトナー像を定着させた後の、トナーの溶融状態を観察することで加熱部材の紙凹凸への追従性の指標とすることができる。
　前述の定着装置を搭載したカラーレーザープリンタを、温度１０℃湿度５０％の環境、入力電圧１００Ｖにて、溶融ムラ評価画像を定着した。溶融ムラ評価画像とは、シアントナーおよびマゼンタトナーの１００％濃度で形成された１０ｍｍ×１０ｍｍのパッチ画像を、紙面中央部付近に配置した画像である。
　溶融ムラの目安としては、２色で形成された画像部に十分に熱と圧力が加わることでトナーが溶融し混色する。特に紙凹凸の凹部において、熱が加わっていても圧力が加わっていない場合には、トナーの粒界が定着後に残存するため、十分に混色しない状態で溶融ムラを生ずる。加熱部材が凹凸に十分追従できない場合には、凸部は圧力が加わり混色するものの、凹部においては混色が不十分となる。
　そのため本評価の判定は画像形成域の溶融状態を観察することで確認した。
　印字後、画像形成部を光学顕微鏡で観察し溶融ムラを評価した。評価基準は以下のとおりである。
　Ａ：紙繊維の凹部においてもトナー粒界がほぼ見えず、凹部凸部共に混色している
　Ｂ：紙繊維の凹部において一部トナー粒界が観察されるものの、凹部凸部共におおむね混色している
　Ｃ：紙繊維の凸部のみが混色され、凹部ではトナー粒界が多く観察される
　（実施例Ａ－２）～（実施例Ａ－９）および（比較例Ａ－１）～（比較例Ａ－８）
　シリコーンゴム混和物中の、炭素繊維および無機フィラーの体積充填率および種類を表Ａ－１に記載したように変更した。それ以外は、実施例Ａ－１と同様にして定着ローラを調製し、実施例Ａ－１で作製した加圧ローラと共に、定着装置および電子写真画像形成装置に搭載することでウォームアップタイムと溶融ムラについて評価を行った。
　尚、実施例Ａ－１乃至Ａ－９および比較例Ａ－１乃至Ａ－８においては、各々下記の炭素繊維および無機フィラーを用いた。 
　・実施例Ａ－１乃至Ａ－３、Ａ－６乃至Ａ－９：気相成長法炭素繊維（商品名：カーボンナノファイバー・ＶＧＣＦ；昭和電工株式会社製、平均繊維径１５０ｎｍ、平均繊維長８μｍ）
　・実施例Ａ－４：気相成長法炭素繊維（商品名：カーボンナノファイバー・ＶＧＮＦ；昭和電工株式会社製、平均繊維径８０ｎｍ、平均繊維長１０μｍ）
　・実施例Ａ－５：気相成長法炭素繊維（商品名：カーボンナノファイバー・ＶＧＣＦ－Ｈ；昭和電工株式会社製、平均繊維径１５０ｎｍ、平均繊維長６μｍ）
　・実施例Ａ－６乃至Ａ－７、比較例Ａ－６：アルミナ（商品名：アルナビーズＣＢ－Ａ２０Ｓ；昭和電工株式会社製、平均粒径２１μｍ）
　・実施例Ａ－８、比較例Ａ－７：アルミ粉（商品名：高純度球状アルミニウム粉末；東洋アルミニウム株式会社製、平均粒径２０μｍ）
　・実施例Ａ－９、比較例Ａ－８：銅粉（商品名：Ｃｕ－ＨＷＱ；福田金属箔紛工業株式会社製、平均粒径５μｍ）
　・比較例Ａ－１：グラファイト（商品名：ＵＦ－１０Ｇ；昭和電工株式会社製、平均粒径５μｍ）
　・比較例Ａ－２、Ａ－３：カーボンブラック（商品名：デンカブラック；電気化学工株式会社製、平均一次粒径、１０ｎｍ）
　・比較例Ａ－４、Ａ－５：炭化ケイ素（商品名：ＯＹ－７；屋久島電工株式会社製、平均粒径２μｍ）
　比較例Ａ－１で作製した定着ローラは、ウォームアップタイムの測定の結果、最大１２０秒のマイクロ波照射時間を経ても温度検知素子の検知温度は１７０℃に到達せず、定着装置として起動ができなかった。また、比較例Ａ－２で作製した定着ローラは、ウォームアップタイムの測定の結果、１０８秒という結果となった。
　一方、比較例Ａ－３で作製した定着ローラは、ウォームアップタイムは３３秒となったものの、弾性層に充填剤を多量に添加した結果、弾性層の硬度上昇を招来し、被記録材の繊維の凹凸に対する追従性が低下した。
　その他の実施例、比較例の評価結果も含め、表Ａ－１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　（実施例Ｂ－１）
　基材として直径２２．８ｍｍ、長さ３４０ｍｍ（駆動・軸受部含まず）の鉄製芯金を用意し、その上に厚さ３．６ｍｍ、熱伝導率０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）のスポンジ状シリコーンゴムからなる弾性層付きローラを準備した。
　先に準備した、弾性層付きローラの弾性層外周面に、フッ素樹脂の微粒子と炭素繊維として気相成長法炭素繊維を混ぜ合わせ分散塗料化されたものをコーティング後、乾燥・溶融し焼き付けをした。具体的には、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共重合体）樹脂ディスパージョン（ダイキン工業製ＡＤ＿２ＣＲＥ）に対し、炭素繊維として気相成長法炭素繊維（商品名：カーボンナノファイバー・ＶＧＣＦ；昭和電工株式会社製、平均繊維径１５０ｎｍ、平均繊維長８μｍ）を体積充填率で９％となるように加えてスプレー塗布、乾燥させ、電気オーブンにて３２０℃で１５分間加熱して離型層を形成した。離型層の表層面を研磨フィルム（商品名：Ｌａｐｉｋａ＃３０００；ＫＯＶＡＸ製）で３０秒間研磨して平滑（表面粗さＲａ約０．２）にした。離型層の厚みは４０μｍであった。そして、端部の形状を整えることで定着ローラを得た。
　一方、同様のスポンジ状シリコーンゴムからなる弾性層付きローラ上に、厚み３０μｍの離型層を形成するため、ＰＦＡ樹脂ディスパージョンをスプレー塗布し、乾燥させ、電気オーブンにて３２０℃で１５分間加熱した。これを加圧ローラとした。
　このように得られた定着ローラと加圧ローラを図１または図９に示すように配置し、ローラ軸の両端部に合計３０Ｋｇｆの荷重をかけてセットした。定着ローラと加圧ローラを表面速度で１５０ｍｍ／ｓｅｃとなるように軸部を駆動させた状態で、マイクロ波発生装置に７００Ｗの電力を供給した。電力供給を開始した時点から、温度検知素子の温度が１７０℃となるまでの時間、即ちウォームアップタイムを測定した。室温２３℃、湿度５０％の環境にて加熱試験を行った。
　この結果、表Ｂ－１に示すように、実施例Ｂ－１のウォームアップタイムは２５秒となった。
　（離型性の評価方法）
　次に、離型性を確認するため、この定着装置をカラーレーザープリンタ（商品名：Ｓａｔｅｒａ　ＬＢＰ５９１０；キヤノン製）に搭載し、未定着のトナー画像がウォームアップ直後に定着ニップ部に導入されるように作像タイミングを調整して電子写真画像を形成した。被記録材としての紙と未定着トナー画像は、再生紙６７ｇ／ｍ２（キヤノン製）Ａ４紙を、高湿環境として３０℃／８０％の環境下で、４８時間放置して含水率が９．０％を越えた紙に、全面ベタ画像を用いた。
　離型性の評価は、以下の基準に基づき行った。
　評価ランクＡ：被記録材が定着ローラから良好に分離した。
　評価ランクＢ：被記録材は定着ローラから分離したものの、電子写真画像に、定着ローラからのスムーズな分離が行われなかったことに起因する光沢ムラが認められた。
　評価ランクＣ：被記録材が定着ローラに巻きつき紙詰まりを生じた。
　本実施例の定着ローラは良好に分離したので、離型性をＡとした。
　（実施例Ｂ－２）乃至（実施例Ｂ－４）および（比較例Ｂ－１）乃至（比較例Ｂ－３）
　離型層の、炭素繊維および無機フィラーの体積充填率および種類を表Ｂ－１に記載したように変更した。それ以外は、実施例Ｂ－１と同様にして定着ローラを調製し、実施例Ｂ－１で作製した加圧ローラと共に、定着装置および電子写真画像形成装置に搭載することでウォームアップタイムと離型性について評価を行った。
　尚、実施例Ｂ－１乃至Ｂ－４および比較例Ｂ－１乃至Ｂ－３においては、各々下記の炭素繊維および無機フィラーを用いた。
・実施例Ｂ－１乃至Ｂ－４：気相成長法炭素繊維（商品名：カーボンナノファイバー・ＶＧＣＦ；昭和電工株式会社製、平均繊維径１５０ｎｍ、平均繊維長８μｍ）
・比較例Ｂ－１、Ｂ－２：カーボンブラック（商品名：デンカブラック；電気化学工株式会社製、平均一次粒径、１０ｎｍ）
・比較例Ｂ－３：炭化ケイ素（商品名：ＯＹ－７；屋久島電工株式会社製、平均粒径２μｍ）
　比較例Ｂ－３で作製した定着ローラは、ウォームアップタイムの測定の結果、最大１２０秒のマイクロ波照射時間を経ても温度検知素子の検知温度は１７０℃に到達せず、定着装置として起動ができなかった。また、比較例Ｂ－１で作製した定着ローラは、ウォームアップタイムの測定の結果、６３秒という結果となった。
　一方、比較例Ｂ－２で作製した定着ローラは、ウォームアップタイムは１６秒となったものの、離型層に充填剤を多量に添加した結果、フッ素樹脂の割合が減り、離型性が低下した結果、離型性の評価がＣとなった。
　その他の実施例、比較例の評価結果も含め、表Ｂ－１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　（実施例Ｃ－１）
基材として、ニッケル－鉄合金からなる内径φ３０ｍｍ、厚み４０μｍ、長さ３４３ｍｍの円筒状基材を用意し、その内面にポリイミド前駆体『宇部興産株式会社製；Ｕ－ワニスＳ』を厚み１５μｍで塗工し２００℃で２０分間焼成することで、イミド化させ、内面摺動層を形成した。その後、円筒状基材上にヒドロシリル系のシリコーンプライマーを５．０μｍで塗工し、２００℃にて５分間焼成した。
　その外に、３００μｍ厚の、中空状マイクロバルーンを含む、液状の付加硬化型シリコーンゴム混合物を塗工し、２００℃にて３０分間焼成した。この時、付加硬化型シリコーンゴムの原液は、下記の材料（ａ）および（ｂ）を、Ｓｉ－Ｈ基に対するビニル基の個数の割合（Ｈ／Ｖｉ）が、０．４５となるように配合し、断熱性を高めるために中空状のマイクロバルーンと、触媒として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た。
（ａ）１分子中にビニル基を少なくとも２個以上有する、ビニル化ポリジメチルシロキサン（重量平均分子量１０００００（ポリスチレン換算））；
（ｂ）１分子中にＳｉ－Ｈ結合を少なくとも２個以上有する、ハイドロジェンオルガノポリシロキサン（重量平均分子量１５００（ポリスチレン換算））。
　次いで、更にその外側に離型層として、厚さ１５μｍの接着層を介して、厚さ４０μｍのＰＦＡチューブ（グンゼ社製）を被覆し、２００℃にて２分間焼成し、定着ベルトを作製した。
　ここで、接着層としては、付加硬化型シリコーンゴム接着剤（商品名：ＳＥ１８１９ＣＶ　Ａ／Ｂ、東レ・ダウコーニング株式会社製）に対して、炭素繊維として気相成長法炭素繊維（商品名：カーボンナノファイバー・ＶＧＣＦ；昭和電工株式会社製、平均繊維径１５０ｎｍ、平均繊維長８μｍ）を体積充填率で２％となるように加えて混練したものを使用した。
そして、先に準備したゴム層付きの円筒状基材の外周面に、リングコート法で上記シリコーンゴム混和物をリングコート法で塗布し、真空拡張被覆法を用いてＰＦＡチューブの被覆を行った。
　このように得られた定着ベルトをカラーレーザープリンタ（商品名：Ｓａｔｅｒａ　ＬＢＰ５９１０；キヤノン株式会社製）に搭載し、未定着のトナー画像がウォームアップ直後に定着ニップ部に導入されるように作像タイミングを調整して電子写真画像を形成した。被記録材としての紙は、Ａ４サイズの再生紙（商品名：リサイクルペーパー　ＧＦ－Ｒ１００；キヤノン株式会社製、厚さ９２μｍ、坪量６６ｇ／ｍ２、古紙配合率７０％、ベック平滑度２３秒（ＪＩＳ　Ｐ８１１９準拠した方法で計測））を用いた。
　定着ベルトと加圧ローラを表面速度で１５０ｍｍ／ｓｅｃとなるように軸部を駆動させた状態で、マイクロ波発生装置に７００Ｗの電力を供給した。電力供給を開始した時点から、温度検知素子の温度が１７０℃となるまでの時間、即ちウォームアップタイムを測定した。室温２３℃、湿度５０％の環境にて加熱試験を行った。この結果、表Ｃ－１に示すように、実施例Ｃ－１のウォームアップタイムは２５秒となった。
　このようにして得られた電子写真画像の溶融ムラについて、上記（溶融ムラの評価方法）に記載の方法を用いて評価した。その結果を表Ｃ－１に示す。
　（実施例Ｃ－２）～（実施例Ｃ－５）および（比較例Ｃ－１）～（比較例Ｃ－６）
　接着層中の、炭素繊維および無機フィラーの体積充填率および種類、もしくは接着層厚みを表Ｃ－１に記載したように変更した。それ以外は、実施例Ｃ－１と同様にして定着ベルトを調製し、定着装置および電子写真画像形成装置に搭載することでウォームアップタイムと溶融ムラについて評価を行った。
　尚、実施例Ｃ－１～Ｃ－５および比較例Ｃ－１～Ｃ－６においては、各々下記の炭素繊維および無機フィラーを用いた。
・実施例Ｃ－１～Ｃ－３および比較例Ｃ－５、Ｃ－６：気相成長法炭素繊維（商品名：カーボンナノファイバー・ＶＧＣＦ；昭和電工株式会社製、平均繊維径１５０ｎｍ、平均繊維長８μｍ）
・実施例Ｃ－４：気相成長法炭素繊維（商品名：カーボンナノファイバー・ＶＧＮＦ；昭和電工株式会社製、平均繊維径８０ｎｍ、平均繊維長１０μｍ）
・実施例Ｃ－５：気相成長法炭素繊維（商品名：カーボンナノファイバー・ＶＧＣＦ－Ｈ；昭和電工株式会社製、平均繊維径１５０ｎｍ、平均繊維長６μｍ）
・比較例Ｃ－１：グラファイト（商品名：ＵＦ－１０Ｇ；昭和電工株式会社製、平均粒径５μｍ）
・比較例Ｃ－２、Ｃ－３：カーボンブラック（商品名：デンカブラック；電気化学工株式会社製、平均一次粒径、１０ｎｍ）
・比較例Ｃ－４：炭化ケイ素（商品名：ＯＹ－７；屋久島電工株式会社製、平均粒径２μｍ） 
　比較例Ｃ－１及び比較例Ｃ－４で作製した定着ベルトは、ウォームアップタイムの測定の結果、最大１２０秒のマイクロ波照射時間を経ても温度検知素子の検知温度は１７０℃に到達せず、定着装置として起動ができなかった。
　また、比較例Ｃ－２で作製した定着ベルトは、ウォームアップタイムの測定の結果、９６秒という結果となった。
　一方、比較例Ｃ－３で作製した定着ベルトは、ウォームアップタイムは６１秒と多少縮まったものの、接着層に充填剤を多量に添加した結果、接着層の硬度上昇を招来し、被記録材の繊維の凹凸に対する追従性が低下した結果、溶融ムラの評価がＣとなった。
　また、比較例Ｃ－５、比較例Ｃ－６で作製した定着ベルトは、ウォームアップタイムは２０秒（比較例Ｃ－５）、７秒（比較例Ｃ－６）と良好ではあるものの、接着層厚みが増加した結果、定着ベルトのマイクロ硬度上昇を招来して、被記録材の繊維の凹凸に対する追従性が低下した。
　各実施例及び比較例の評価結果を表Ｃ－１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　この出願は２０１２年１２月２６日に出願された日本国特許出願第２０１２－２８２９８２、２０１３年１０月９日に出願された日本国特許出願第２０１３－２１１７０９及び２０１３年１０月９日に出願された日本国特許出願第２０１３－２１１７１１からの優先権を主張するものであり、その内容を引用してこの出願の一部とするものである。

Claims (8)

  1. 　加熱部材と、加圧部材と、マイクロ波発生手段とを有し、該加熱部材と該加圧部材とで形成されるニップを通過させることにより記録材上の未定着トナーを定着させる定着装置であって、
    　該加熱部材は、
    　該マイクロ波発生手段から発生されるマイクロ波によって発熱する発熱層を有し、
    　該発熱層は、高分子化合物と炭素繊維とを含有し、
    　該炭素繊維は、平均繊維径が８０ｎｍ以上１５０ｎｍ以下、平均繊維長が６μｍ以上１０μｍ以下であり、かつ、ラマン分光スペクトルにおいてグラファイト構造に起因する吸収ピークを有することを特徴とする定着装置。
  2. 　前記加熱部材が、基材、弾性層及び離型層をこの順に有し、
    　該弾性層及び該離型層の少なくとも一方が、前記発熱層である請求項１に記載の定着装置。
  3. 　前記弾性層が、前記発熱層であり、
    　前記弾性層が、シリコーンゴムと前記炭素繊維とを含み、該炭素繊維の含有量が、該弾性層に対して０．１体積％以上、２０体積％以下である請求項２に記載の定着装置。
  4. 　前記弾性層が、炭化ケイ素、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、シリカ、銅、アルミニウム、銀、鉄、ニッケル及び金属ケイ素からなる群から選ばれる少なくとも１つの無機フィラーを更に含む請求項２または３に記載の定着装置。
  5. 　前記加熱部材が、基材、弾性層及び離型層をこの順に有し、
    　該離型層が、前記発熱層である請求項１に記載の定着装置。
  6. 　前記加熱部材が、基材、弾性層、厚さが１５μｍ以下の中間層及び離型層をこの順に有し、
    　該中間層が、前記発熱層である請求項１に記載の定着装置。
  7. 　前記加熱部材が、定着ベルトである請求項６に記載の定着装置。
  8. 　電子写真感光体ドラム、該電子写真感光体ドラムを帯電する帯電装置、及び被記録材上に転写されたトナー像を加熱して該トナー像を該被記録材上に定着させる定着装置を具備している電子写真画像形成装置であって、該定着装置が、請求項１～７のいずれか一項に記載の定着装置であることを特徴とする電子写真画像形成装置。
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