定着部材、定着部材の製造方法、定着用回転体、定着装置及び画像形成装置
【課題】 本発明は、画像形成装置の定着装置の高速立ち上げが可能であって、低熱容量（低密度）と高熱伝導率、かつ低ゴム硬度の、定着部材、定着部材の製造方法、定着用回転体、定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】 本発明の定着部材は、熱源を内蔵する定着用回転体であって、該定着用回転体と、当該定着用回転体に記録媒体を介して圧接する加圧部とのニップ部に、未定着トナーを担持した記録媒体を搬送して未定着トナーを記録媒体に定着する定着用回転体を構成している。そして、本発明の定着部材は、炭素繊維を含むシリコーンゴム中に空孔部を含んで構成されている。
【解決手段】 本発明の定着部材は、熱源を内蔵する定着用回転体であって、該定着用回転体と、当該定着用回転体に記録媒体を介して圧接する加圧部とのニップ部に、未定着トナーを担持した記録媒体を搬送して未定着トナーを記録媒体に定着する定着用回転体を構成している。そして、本発明の定着部材は、炭素繊維を含むシリコーンゴム中に空孔部を含んで構成されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着部材、定着部材の製造方法、定着用回転体、定着装置及び画像形成装置に関し、詳細にはトナーの定着用回転体等を構成する熱伝導性弾性の定着部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高画質を目的とする電子写真複写機、プリンタ、特にカラー電子写真による出力を行う装置においては、トナーへの柔軟な密着性確保、耐熱性のため定着部材としてシリコーンゴムを使用することが多い。しかし、これら耐熱性ゴム材料は熱伝導性が低く、熱源からの熱を被記録材に伝える際には熱抵抗層となる。カラー画像では、特に柔らかいゴム層が画質向上の点で、重要である。しかし、熱容量が大きく、熱抵抗が高いため立ち上がりの時間が遅くなる。また、高速機の場合にも熱供給が間に合わなくなる。そのため、特許文献１や特許文献２のように、フィラーを用いて熱伝導率を向上させる試みが行われている。
【特許文献１】特開２００６−１３３５７６号公報
【特許文献２】特開２００５−２９２２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１、２によれば、定着部材の密度を低くできないので、低密度化によって低熱容量とし、立ち上がりの時間を短縮することはできない。
【０００４】
これには次の２つの理由がある。その一つ目の理由には発泡倍率を上げていくと、急激に熱伝導性が低下することがある。これは、元の物質の熱伝導性が変わらない場合に発生する（例えば、熱物性ハンドブック 養賢堂 Ｃ．２ ｐ．１７９のＥｕｃｋｅｎの式参照）。そして、二つ目の理由には、発泡倍率を上げると相対的に定着部材の壁面が薄くなるため、強度が低下する。なお、上記発泡倍率とは、気泡がない状態の体積Ｖｓを分母とし、気泡の体積ＶｆとＶｓの和を分子としたものである。
【０００５】
これらの２つの問題のため、高温環境下で変形を繰り返される定着部材において、低熱容量（低密度）であって、高熱伝導率及び耐熱性を併せ持つ定着部材を開発することは困難であった。
【０００６】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、画像形成装置の定着装置の高速立ち上げが可能であって、低熱容量（低密度）と高熱伝導率、かつ低ゴム硬度の、定着部材、定着部材の製造方法、定着用回転体、定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記問題点を解決するために、本発明の定着部材は、熱源を内蔵する定着用回転体であって、該定着用回転体と、当該定着用回転体に記録媒体を介して圧接する加圧部とのニップ部に、未定着トナーを担持した記録媒体を搬送して未定着トナーを記録媒体に定着する定着用回転体を構成している。そして、本発明の定着部材は、炭素繊維を含むシリコーンゴム中に空孔部を含んで構成されることに特徴がある。よって、炭素繊維が熱伝導のパスとなり、炭素繊維が強く固定されていないためすべりにより容易に変形でき、シリコーンゴムへの応力集中による破壊がなく圧縮永久歪が低減できることにより、炭素繊維の剛直性と空孔間の気体の流れを向上させて、低熱容量（低密度）と高熱伝導率、かつ低ゴム硬度の定着部材を提供することができる。
【０００８】
また、シリコーンゴム中の炭素繊維が非接着部分を有することが好ましい。
【０００９】
更に、炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることにより、必要な熱伝導率を確保できる。
【００１０】
また、別の発明として、定着部材の製造方法によれば、未加硫付加型のシリコーンゴムに、発泡剤または発泡粒子を含有させ、さらに炭素繊維を含有させ、１次加硫及び発泡を行い、その後に２次加硫を行う。よって、簡便に材料を作製でき、かつ圧縮永久歪が低減できる。
【００１１】
更に、別の発明として、定着部材の製造方法によれば、未加硫付加型のシリコーンゴムに、炭素繊維と既発泡粒子を含有させ１次加硫を行い、その後に２次加硫を行う。よって、簡便に材料を作製でき、かつ圧縮永久歪が低減できる。
【００１２】
また、炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることにより、必要な熱伝導率を確保できる。
【００１３】
更に、定着部材の発泡倍率は１．５以上３．０以下とする。発泡倍率１．５倍より小さいと熱容量が大きいためニップを大きくするための厚さを確保できず、発泡倍率３．０倍を超えると壁面が極度に薄くなり、強度が低下し、圧縮永久歪が大きくなる。よって、定着部材の発泡倍率を１．５以上３．０以下とする範囲内においては低熱容量と強度が満たされ、十分な定着動作が可能となる。
【００１４】
また、別の発明としての定着用回転体は、上記定着部材、あるいは上記の定着部材の製造方法を用いて製造した定着部材を用いたことに特徴がある。更には、金属のローラ状の芯金を用い、該芯金の厚さが０．５ｍｍ以下０．２５ｍｍ以上であって、芯金の内面に複数の周回凸部がローラ芯金に一体に形成されている。よって、ローラ中心のヒータから加熱されるのはまず芯金であるため、この熱容量も重要となる。０．５ｍｍ以下の厚さであれば、１０数秒程度の立ち上げが可能となるが、たわみに対する強度が落ちるため周回凸部により補強されたものと組み合わされて速い立ち上げの定着装置を構成できる定着用回転を提供できる。
【００１５】
更に、最表面にフッ素系高分子よりなる層を有することにより、オイルレストナーであっても離型性のある耐久性のある誘導加熱装置に適用できる。
【００１６】
また、表面の粗さ、十点平均高さＲｚが５μｍ以下であることにより、ベタ画像では定着部材の表面の凹凸にトナーがつきやすいため、表面がなめらかな定着用回転体により耐久性が向上する。
【００１７】
更に、別の発明としての定着装置は、上記定着用回転体を用いたことに特徴がある。よって、熱伝導性のよい、ゴム硬度の低いローラにより熱伝達が均一に行われ、かつ膜強度の高い定着部材を用いることにより効率のよい耐久性の高い定着装置を提供できる。
【００１８】
また、別の発明としての画像形成装置は、上記定着装置と、画像形成部とを備え、該画像形成部で記録媒体上にトナー像を形成し、定着装置で記録媒体にトナー像を定着させて画像を形成する。よって、熱伝導性のよい、ゴム硬度の低いローラにより熱伝達が均一に行われ、かつ膜強度の高い定着部材を用いることにより信頼性の高い、エネルギー効率のよい画像形成装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の定着部材は炭素繊維を含むシリコーンゴム中に空孔部を含んで構成されている。よって、炭素繊維が熱伝導のパスとなり、炭素繊維が強く固定されていないためすべりにより容易に変形でき、シリコーンゴムへの応力集中による破壊がなく圧縮永久歪が低減できることにより、炭素繊維の剛直性と空孔間の気体の流れを向上させて、低熱容量（低密度）と高熱伝導率、かつ低ゴム硬度の定着部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態に係る定着部材の構成を示す部分断面図である。同図に示すように、本実施の形態の定着部材１０は、金属ローラ１１、シリコーンゴム層１２及びＰＦＡ層１３が積層されて構成されている。そして、シリコーンゴム層１２には、図２に示すように、連泡部１２−１を介して連泡化された、空孔部である気泡１２−２と、炭素繊維１２−３とが含有されている。このような積層構造の本実施の形態の定着部材１０によれば、図１に示すように、熱源であるヒータ（図示せず）からの熱が金属ローラ１１に伝わり、金属ローラ１１からの熱はシリコーンゴム層１２を経てＰＦＡ層１３に伝わる。よって、このＰＦＡ層１３がトナーと接触して熱を与えて定着させることができる。
【００２１】
ここで、図２はシリコーンゴム層における連泡構造と炭素繊維の関係を示す拡大図である。なお、連泡部１２−１とは、隣の気泡１２−２と接続しているため変形の際に中の気体が流動できるものをいう。一方、図３は単泡構造のシリコーンゴム層を示す拡大図であり、後述する比較例７に相当する。同図に示すように単泡構造のシリコーンゴム層２０は、図２に示す連泡部がない気泡２１と炭素繊維２２とを含んで構成されている。よって、空孔間の気体の移動ができず、炭素繊維の剛直性がシリコーンゴムの特性に影響する。ところで、炭素繊維としては、ピッチ系の日本グラファイトファイバー（株）社製品名:炭素繊維ミルド品番：ＸＮ−１００−１５Ｍ（１５０ミクロン）等が最適である。熱伝導率は、５００Ｗ／ｍＫとされている。これに対し、ＰＡＮ系の熱伝導率は、最大で５０Ｗ／ｍＫである。炭素繊維と既発泡粒子を含み、更に硬化剤を含む未加硫付加型シリコーンゴムを、予め内面に接着層を形成したＰＦＡチューブとその内側に０．５ｍｍの内面に凸部補強（以下リブと称す）を設けた芯金をセットしその間に、注入液としてＰＦＡチューブと芯金の間に注入する。次に、２次加熱で固定する。このとき既発泡剤が壊れ、かつ炭素繊維の周りがシリコーンゴムと離型する。この際、炭素繊維が効果的にシリコーンゴムと離型し、離型部分に空間を作製するために、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等を用いる。これらは、揮発効果により、空間を作製できる。同様に作製したシリコーン未架橋液をローラに塗布加硫し、フッ素樹脂のコート層を作製、またはフッ素樹脂チューブにより被覆することもできる。
【００２２】
図４は本発明の定着部材を用いた別の発明の定着装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本発明の定着部材を用いた別の発明の定着装置１は、ローラ状の芯金１４の内部にヒータ１５が設けられ、芯金１４の外周面には本発明の定着部材１０が形成されている。このように形成された定着ローラと対向して加圧ローラ１６が設けられ、この加圧ローラ１６はバネなどの加圧機構１７によって定着ローラ側に加圧されている。よって、未定着トナー像が形成された記録媒体が定着ローラと加圧ローラ１６によって挟持、加圧されて記録媒体上の未定着トナーが定着される。
【００２３】
図５は本発明の定着装置を搭載した別の発明の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本発明の定着装置を搭載した別の発明の画像形成装置１００によれば、感光体１０１の周りには、帯電器１０２、書込み装置１０３、現像器１０４、転写装置１０５、クリーニング装置１０６が配置されている。そして、感光体１０１は帯電器１０２によって例えば正極に帯電され、画像情報に基づく光情報が書込み装置１０３によって帯電された感光体１０１に書き込まれて可視潜像が形成される。次に、現像器１０４で攪拌帯電されたトナーによって可視潜像がトナー像となり、このトナー像は転写装置１０５によって記録媒体に転写される。そして、転写された記録媒体上の未定着トナーは、図４に示すように、定着装置１における定着ローラと加圧ローラとのニップ部に未定着トナーを担持した記録媒体が搬送されることによって未定着トナーは記録媒体に定着される。
【００２４】
ここで、本発明において用いられるフッ素樹脂としては、焼成による溶融成膜性のよい、比較的融点の低いもの（好ましくは２５０〜３００℃）が好ましく選択される。具体的には、低分子量ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフロオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアアルキアルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）の微粉末が挙げられる。低分子量ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末は、ルブロンＬ−５、Ｌ−２（ダイキン工業）、ＭＰ１１００、１２００、１３００、ＴＬＰ−１０Ｆ−１（三井デュポンフロロケミカル）が知られている。テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）粉末は、５３２−８０００（デュポン）が知られている。テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）は、ＭＰ−１０、ＭＰ１０２、（三井デュポンフロロケミカル）が知られている。特にＭＦＲ（メルトフローレート）が小さい流動性の低いものとして、ＭＰ１０３、ＭＰ３００（三井デュポンフロロケミカル）、ＡＣ−５６００、ＡＣ５５３９（ダイキン工業）等が本発明には適している。
【００２５】
また、発泡剤としては、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）等、発泡粒子としては、松本油化製薬のＦ−３０，Ｆ−３０ＶＳ，Ｆ−４６，Ｆ−５０Ｄ，Ｆ−５５Ｄ等がある。また、既発泡粒子としては、松本油化製薬の１００ＣＡ，８０ＣＡ，Ｆ−８０ＥＤ，Ｆ−３０Ｅ，Ｆ−５０Ｅ，Ｆ−８０ＳＤＥ等がある。炭素繊維には、合成繊維のアクリル長繊維からつくるＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系炭素繊維と、石炭タール、石油ピッチからつくるピッチ系炭素繊維がある。ＰＡＮ系炭素繊維は、ＰＡＮプリカーサー(ポリアクリロニトリル繊維)を炭素化して得られるもので、高強度・高弾性率の性質をもつ。ピッチ系炭素繊維は、ピッチプリカーサー(コールタールまたは石油重質分を原料として得られるピッチ繊維)を炭素化して得られるもので、製法の諸条件で、低弾性率から超高弾性率・高強度の広範囲の性質が得られる。超高弾性率品は、高剛性用途のほか、優れた熱伝導率や導電性の特性がある。
【００２６】
＜実施例Ａ及び比較例Ａ＞
硬化剤を含む付加型液状シリコーンの中に、Ｆ−８０ＥＤと、ＸＮ−１００−１５Ｍ（１５０ミクロン）の粉体を分散したものを作製する。ＸＮ−１００−１５Ｍは、予め１／８の量のグリセリンと混合して置いたものを用いる。混合には、倉敷紡績株式会社のマゼルスターを用いて行った。炭素繊維は、熱処理をしたもの以外、グリセリンと混合したものを用いている。これは、炭素繊維とシリコーンゴムの接着性を落とすために用いている。図６の（ａ）に示すように、この未加硫付加型シリコーンゴムを、予め内面に接着層を形成したＰＦＡチューブとその内側に０．５ｍｍの内面に凸部補強であるリブ３１を設けた芯金をセットしその間に、注入液としてＰＦＡチューブと芯金の間に注入する。なお、リブ３１の断面形状としては、図６の（ｂ）〜（ｄ）に示すようなものがある。このときに、１２０℃で加熱により１次加硫を行い、次に、２００℃４時間２次加硫を行う。このとき、既発泡剤が壊れ、かつ炭素繊維の周りがシリコーンゴムと離型する。一連の工程で、外径をφ４０(ｍｍ)にしたものを作製した。シリコーンゴム層は３ｍｍとした。これを、（株）リコー製複写機 ＭＦ４５７０の定着ユニットにセットし、１０００(Ｗ)ハロゲンヒータによる１６０℃までの温度上昇時間（秒）を測定した。加圧ローラは、標準品のシリコーンゴムに代えて、今回と同様のシリコーンゴムで、炭素繊維を用いていないものを作製して用いた。温度測定は、定着ローラの上部の部分に熱電対を設けて行った。発泡倍率は、ローラ作製と同じ配合のものを厚さ２ｍｍ、縦横１００ｍｍの金型に同様に注入加硫し、体積と重さと配合量から求めた。このサンプルにより、ゴム硬度を測定した。また、５０ｍｍ角に切断し、３枚重ねて、２５％圧縮 １８０℃ ２２時間の圧縮永久歪を測定した。芯金厚さはリブ付き０．４ｍｍである。ゴム硬度は、高分子計器(株)マイクロゴム硬度計 ＭＤ−１：一般ゴム用のタイプＡ（ＪＩＳ Ａ 近似値）を用い、測定した。表中では、ゴム硬度（ＭＤ−１）と表す。比較例Ａ−４は、炭素繊維を６００℃で２時間、空気中で処理したものの例である。比較例Ａ−５、Ａ−６は、ガラス繊維を用いたもの例である。比較例Ａ−５は、旭ファイバーガラスで、０６ＭＷ２−２０ 長さ１００〜３００μｍ プライマー無しの例である。比較例６は、同様のガラス繊維で、２０ＭＨ２−２０ 長さ１００〜３００μｍ シラン系プライマー処理したものの例である。図７は熱処理しない炭素繊維を用いたものをカミソリで切断した切断面を示す断面図である。直線で、光っているものが炭素繊維であり、シリコーンゴムと剥離しているためにそのまま見えている。図８は６００℃２時間空気中で熱処理した炭素繊維を用いたものをカミソリで切断した切断面を示す断面図である。炭素繊維の周りにシリコーンゴムが接着している。また、炭素繊維があまり観察されないのは、切断時にシリコーンゴムの部分が切断されているためである。このように、容易に炭素繊維周囲に顕著な非接着部があることが確認できる。
【００２７】
また、炭素繊維は、空気中で、３００℃からごく微量に酸化されると言われており、表面に酸化層があるため接着性が向上したものと考えられる。ガラス繊維のものは、図示しないが、両方ともシリコーンゴムとほぼ完全に接着している。比較例Ａ−７で用いているＸＮ−１００−０５Ｍ（５０ミクロン）は、比較のため６００℃で２時間、空気中で処理しているものを用いている。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
表１、表２からわかるように、実施例Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３ではゴム硬度を非常に小さくでき、圧縮永久歪も小さい。更に、３０秒以内で立ち上がっている。比較例Ａ−１とＡ−３では立ち上がりが遅く、比較例Ａ−２では、圧縮永久歪が大きく１００時間での１６０℃加熱加圧保持で加熱ローラの変形が見られる。比較例Ａ−４、比較例Ａ−５、比較例Ａ−６、比較例Ａ−７では、ローラ作製は行っていないが、ゴム硬度が大きく、圧縮永久歪も大きい。
【００３１】
＜実施例Ｂと比較例Ｂ＞
次に、硬化剤を含む付加型液状シリコーンの中に、Ｆ−３０とＸＮ−１００−１５Ｍ（１５０ミクロン）の粉体を分散したものを作製する。この未加硫付加型シリコーンゴムを、予め内面に接着層を形成したＰＦＡチューブとその内側に０．５ｍｍの内面に凸部補強であるリブを設けた芯金をセットしその間に、注入液としてＰＦＡチューブと芯金の間に注入する。このときに、１３０℃で加熱により１次加硫を行い、Ｆ−３０を発泡させる。次に、２００℃４時間で２次加硫を行う。評価等は、実施例Ａと同様に行った。
【００３２】
【表３】
【００３３】
実施例Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３は、ゴム硬度が小さく、圧縮永久歪も小さい。また、３０秒以内で立ち上がっている。比較例Ｂ−１と比較例Ｂ−３では立ち上がりが遅く、比較例Ｂ−２では圧縮永久歪が大きく１００時間での１６０℃加熱加圧保持で加熱ローラの変形が見られる。
【００３４】
＜比較例Ｃ＞
硬化剤を含む付加型液状シリコーンの中に、Ｆ−３０とＸＮ−１００−１５Ｍ（１５０ミクロン）の粉体を分散したものを作製する。この未加硫付加型シリコーンゴムを、予め内面に接着層を形成したＰＦＡチューブとその内側に０．５ｍｍの内面に凸部補強であるリブを設けた芯金をセットしその間に、注入液としてＰＦＡチューブと芯金の間に注入する。このときに、１３０℃で加熱により１次加硫を行い、Ｆ−３０を発泡させる。２００℃４時間で２次加硫は行わず、外径をφ４０(ｍｍ)にしたものを作製した。これを、（株）リコー製複写機 ＭＦ４５７０の定着ユニットにセットし、１０００(Ｗ)ハロゲンヒータによる１６０℃までの温度上昇時間（秒）を測定した。配合は、重量部で行ったが、Ｆ−３０は、発泡後に気泡として発泡倍率として体積で換算した。芯金厚さはリブ付き０．４ｍｍである。
【００３５】
【表４】
【００３６】
実施例Ａ−５、Ａ−６と比較例Ｃ−１、Ｃ−２を比較すると１次加硫時に発泡させ、固定し、２次加硫した方が、圧縮永久歪が非常に小さい。
【００３７】
＜実施例Ｃ＞
実施例Ｃでは、実施例Ａ−５の定着部材を芯金の厚さを変えて作製した。
【００３８】
【表５】
【００３９】
０．５ｍｍ以下で２０秒以下となっており、０．２ｍｍで破壊する。
【００４０】
＜実施例Ｄ＞
実施例Ａ−５のローラを（株）リコー製 ＭＦ４５７０の定着ユニットに装着し、１００００枚、（株）リコー製ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ４５００の黒ベタ画像を通し、下記の表６に示すように、ローラ表面のトナー付着量と紙の巻き付きを見た。この結果、表面粗さ（十点平均粗さ：ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）Ｒｚで５μｍ以下であれば、効果があることが確認された。７μｍのものは、７３２５枚で、ジャムが多発したため実験を取りやめている。
【００４１】
【表６】
【００４２】
＜実施例Ｅ＞
（株）リコー製 IPSIO Color 8100で作成した未定着画像の通紙テストを行った。このIPSIO Color 8100のトナーは、離型性が不十分なため定着ローラにシリコンオイルを塗布するシリコンオイル含侵されたオイル塗布部材を追加している。このIPSIO Color 8100に10000枚、黒ベタ画像を通し、ローラ表面のトナーの付着状態を観察した。特に大きな付着は観察されず、通常のものと何ら変わりがなかった。塗布部材を外したものは、６０，０００枚でローラへのトナーの顕著な付着がみられた。
【００４３】
＜実施例Ｆ＞
実施例Ｆでは、実施例Ａ−１のローラで、表面粗さＲｚで、２μｍ以下としたものを作製した。ＭＦ４５７０の定着ユニットを用いた定着試験機を作製し、ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ４５００の未定着画像を、加圧力を変えて、このローラに対して通紙した。下記の表７に示すように、２．９（Ｎ／ｃｍ２）以下では、定着性が非常に悪く、１９．６(Ｎ／ｃｍ２)以上では、定着ローラへのトナー付着が見られた。紙の巻き付きは、トナー付着状態がさらに悪化し巻き付きが発生したものである。３９．２(Ｎ／ｃｍ２)以下では紙の巻き付きは見られない。なお、定着性は、定着後のべた画像に面の布を擦りつけ顕著に布にトナーが付いたものを定着不良とし、簡易判定した。
【００４４】
【表７】
【００４５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る定着部材の構成を示す部分断面図である。
【図２】図１のシリコーンゴム層における連泡構造と炭素繊維の関係を示す拡大図である。
【図３】単泡構造のシリコーンゴム層を示す拡大図である。
【図４】本発明の定着部材を用いた別の発明の定着装置の構成を示す概略断面図である。
【図５】本発明の定着装置を搭載した別の発明の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図６】定着ローラの構造を示す断面図である。
【図７】熱処理しない炭素繊維を用いたもの切断面を示す断面図である。
【図８】熱処理した炭素繊維を用いたものの切断面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１；定着装置、１０；定着部材、１１；金属ローラ、
１２；シリコーンゴム層、１２−１；連泡部、１２−２；気泡、
１２−３；炭素繊維、１３；ＰＦＡ層、１４；芯金、
１５；ヒータ、１６；加圧ローラ、１７；加圧機構、３１；リブ、
１００；画像形成装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は定着部材、定着部材の製造方法、定着用回転体、定着装置及び画像形成装置に関し、詳細にはトナーの定着用回転体等を構成する熱伝導性弾性の定着部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高画質を目的とする電子写真複写機、プリンタ、特にカラー電子写真による出力を行う装置においては、トナーへの柔軟な密着性確保、耐熱性のため定着部材としてシリコーンゴムを使用することが多い。しかし、これら耐熱性ゴム材料は熱伝導性が低く、熱源からの熱を被記録材に伝える際には熱抵抗層となる。カラー画像では、特に柔らかいゴム層が画質向上の点で、重要である。しかし、熱容量が大きく、熱抵抗が高いため立ち上がりの時間が遅くなる。また、高速機の場合にも熱供給が間に合わなくなる。そのため、特許文献１や特許文献２のように、フィラーを用いて熱伝導率を向上させる試みが行われている。
【特許文献１】特開２００６−１３３５７６号公報
【特許文献２】特開２００５−２９２２１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記特許文献１、２によれば、定着部材の密度を低くできないので、低密度化によって低熱容量とし、立ち上がりの時間を短縮することはできない。
【０００４】
これには次の２つの理由がある。その一つ目の理由には発泡倍率を上げていくと、急激に熱伝導性が低下することがある。これは、元の物質の熱伝導性が変わらない場合に発生する（例えば、熱物性ハンドブック 養賢堂 Ｃ．２ ｐ．１７９のＥｕｃｋｅｎの式参照）。そして、二つ目の理由には、発泡倍率を上げると相対的に定着部材の壁面が薄くなるため、強度が低下する。なお、上記発泡倍率とは、気泡がない状態の体積Ｖｓを分母とし、気泡の体積ＶｆとＶｓの和を分子としたものである。
【０００５】
これらの２つの問題のため、高温環境下で変形を繰り返される定着部材において、低熱容量（低密度）であって、高熱伝導率及び耐熱性を併せ持つ定着部材を開発することは困難であった。
【０００６】
本発明はこれらの問題点を解決するためのものであり、画像形成装置の定着装置の高速立ち上げが可能であって、低熱容量（低密度）と高熱伝導率、かつ低ゴム硬度の、定着部材、定着部材の製造方法、定着用回転体、定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記問題点を解決するために、本発明の定着部材は、熱源を内蔵する定着用回転体であって、該定着用回転体と、当該定着用回転体に記録媒体を介して圧接する加圧部とのニップ部に、未定着トナーを担持した記録媒体を搬送して未定着トナーを記録媒体に定着する定着用回転体を構成している。そして、本発明の定着部材は、炭素繊維を含むシリコーンゴム中に空孔部を含んで構成されることに特徴がある。よって、炭素繊維が熱伝導のパスとなり、炭素繊維が強く固定されていないためすべりにより容易に変形でき、シリコーンゴムへの応力集中による破壊がなく圧縮永久歪が低減できることにより、炭素繊維の剛直性と空孔間の気体の流れを向上させて、低熱容量（低密度）と高熱伝導率、かつ低ゴム硬度の定着部材を提供することができる。
【０００８】
また、シリコーンゴム中の炭素繊維が非接着部分を有することが好ましい。
【０００９】
更に、炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることにより、必要な熱伝導率を確保できる。
【００１０】
また、別の発明として、定着部材の製造方法によれば、未加硫付加型のシリコーンゴムに、発泡剤または発泡粒子を含有させ、さらに炭素繊維を含有させ、１次加硫及び発泡を行い、その後に２次加硫を行う。よって、簡便に材料を作製でき、かつ圧縮永久歪が低減できる。
【００１１】
更に、別の発明として、定着部材の製造方法によれば、未加硫付加型のシリコーンゴムに、炭素繊維と既発泡粒子を含有させ１次加硫を行い、その後に２次加硫を行う。よって、簡便に材料を作製でき、かつ圧縮永久歪が低減できる。
【００１２】
また、炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることにより、必要な熱伝導率を確保できる。
【００１３】
更に、定着部材の発泡倍率は１．５以上３．０以下とする。発泡倍率１．５倍より小さいと熱容量が大きいためニップを大きくするための厚さを確保できず、発泡倍率３．０倍を超えると壁面が極度に薄くなり、強度が低下し、圧縮永久歪が大きくなる。よって、定着部材の発泡倍率を１．５以上３．０以下とする範囲内においては低熱容量と強度が満たされ、十分な定着動作が可能となる。
【００１４】
また、別の発明としての定着用回転体は、上記定着部材、あるいは上記の定着部材の製造方法を用いて製造した定着部材を用いたことに特徴がある。更には、金属のローラ状の芯金を用い、該芯金の厚さが０．５ｍｍ以下０．２５ｍｍ以上であって、芯金の内面に複数の周回凸部がローラ芯金に一体に形成されている。よって、ローラ中心のヒータから加熱されるのはまず芯金であるため、この熱容量も重要となる。０．５ｍｍ以下の厚さであれば、１０数秒程度の立ち上げが可能となるが、たわみに対する強度が落ちるため周回凸部により補強されたものと組み合わされて速い立ち上げの定着装置を構成できる定着用回転を提供できる。
【００１５】
更に、最表面にフッ素系高分子よりなる層を有することにより、オイルレストナーであっても離型性のある耐久性のある誘導加熱装置に適用できる。
【００１６】
また、表面の粗さ、十点平均高さＲｚが５μｍ以下であることにより、ベタ画像では定着部材の表面の凹凸にトナーがつきやすいため、表面がなめらかな定着用回転体により耐久性が向上する。
【００１７】
更に、別の発明としての定着装置は、上記定着用回転体を用いたことに特徴がある。よって、熱伝導性のよい、ゴム硬度の低いローラにより熱伝達が均一に行われ、かつ膜強度の高い定着部材を用いることにより効率のよい耐久性の高い定着装置を提供できる。
【００１８】
また、別の発明としての画像形成装置は、上記定着装置と、画像形成部とを備え、該画像形成部で記録媒体上にトナー像を形成し、定着装置で記録媒体にトナー像を定着させて画像を形成する。よって、熱伝導性のよい、ゴム硬度の低いローラにより熱伝達が均一に行われ、かつ膜強度の高い定着部材を用いることにより信頼性の高い、エネルギー効率のよい画像形成装置を提供できる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の定着部材は炭素繊維を含むシリコーンゴム中に空孔部を含んで構成されている。よって、炭素繊維が熱伝導のパスとなり、炭素繊維が強く固定されていないためすべりにより容易に変形でき、シリコーンゴムへの応力集中による破壊がなく圧縮永久歪が低減できることにより、炭素繊維の剛直性と空孔間の気体の流れを向上させて、低熱容量（低密度）と高熱伝導率、かつ低ゴム硬度の定着部材を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図１は本発明の一実施の形態に係る定着部材の構成を示す部分断面図である。同図に示すように、本実施の形態の定着部材１０は、金属ローラ１１、シリコーンゴム層１２及びＰＦＡ層１３が積層されて構成されている。そして、シリコーンゴム層１２には、図２に示すように、連泡部１２−１を介して連泡化された、空孔部である気泡１２−２と、炭素繊維１２−３とが含有されている。このような積層構造の本実施の形態の定着部材１０によれば、図１に示すように、熱源であるヒータ（図示せず）からの熱が金属ローラ１１に伝わり、金属ローラ１１からの熱はシリコーンゴム層１２を経てＰＦＡ層１３に伝わる。よって、このＰＦＡ層１３がトナーと接触して熱を与えて定着させることができる。
【００２１】
ここで、図２はシリコーンゴム層における連泡構造と炭素繊維の関係を示す拡大図である。なお、連泡部１２−１とは、隣の気泡１２−２と接続しているため変形の際に中の気体が流動できるものをいう。一方、図３は単泡構造のシリコーンゴム層を示す拡大図であり、後述する比較例７に相当する。同図に示すように単泡構造のシリコーンゴム層２０は、図２に示す連泡部がない気泡２１と炭素繊維２２とを含んで構成されている。よって、空孔間の気体の移動ができず、炭素繊維の剛直性がシリコーンゴムの特性に影響する。ところで、炭素繊維としては、ピッチ系の日本グラファイトファイバー（株）社製品名:炭素繊維ミルド品番：ＸＮ−１００−１５Ｍ（１５０ミクロン）等が最適である。熱伝導率は、５００Ｗ／ｍＫとされている。これに対し、ＰＡＮ系の熱伝導率は、最大で５０Ｗ／ｍＫである。炭素繊維と既発泡粒子を含み、更に硬化剤を含む未加硫付加型シリコーンゴムを、予め内面に接着層を形成したＰＦＡチューブとその内側に０．５ｍｍの内面に凸部補強（以下リブと称す）を設けた芯金をセットしその間に、注入液としてＰＦＡチューブと芯金の間に注入する。次に、２次加熱で固定する。このとき既発泡剤が壊れ、かつ炭素繊維の周りがシリコーンゴムと離型する。この際、炭素繊維が効果的にシリコーンゴムと離型し、離型部分に空間を作製するために、グリセリン、エチレングリコール、ジエチレングリコール、トリエチレングリコール等を用いる。これらは、揮発効果により、空間を作製できる。同様に作製したシリコーン未架橋液をローラに塗布加硫し、フッ素樹脂のコート層を作製、またはフッ素樹脂チューブにより被覆することもできる。
【００２２】
図４は本発明の定着部材を用いた別の発明の定着装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本発明の定着部材を用いた別の発明の定着装置１は、ローラ状の芯金１４の内部にヒータ１５が設けられ、芯金１４の外周面には本発明の定着部材１０が形成されている。このように形成された定着ローラと対向して加圧ローラ１６が設けられ、この加圧ローラ１６はバネなどの加圧機構１７によって定着ローラ側に加圧されている。よって、未定着トナー像が形成された記録媒体が定着ローラと加圧ローラ１６によって挟持、加圧されて記録媒体上の未定着トナーが定着される。
【００２３】
図５は本発明の定着装置を搭載した別の発明の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。同図に示す本発明の定着装置を搭載した別の発明の画像形成装置１００によれば、感光体１０１の周りには、帯電器１０２、書込み装置１０３、現像器１０４、転写装置１０５、クリーニング装置１０６が配置されている。そして、感光体１０１は帯電器１０２によって例えば正極に帯電され、画像情報に基づく光情報が書込み装置１０３によって帯電された感光体１０１に書き込まれて可視潜像が形成される。次に、現像器１０４で攪拌帯電されたトナーによって可視潜像がトナー像となり、このトナー像は転写装置１０５によって記録媒体に転写される。そして、転写された記録媒体上の未定着トナーは、図４に示すように、定着装置１における定着ローラと加圧ローラとのニップ部に未定着トナーを担持した記録媒体が搬送されることによって未定着トナーは記録媒体に定着される。
【００２４】
ここで、本発明において用いられるフッ素樹脂としては、焼成による溶融成膜性のよい、比較的融点の低いもの（好ましくは２５０〜３００℃）が好ましく選択される。具体的には、低分子量ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフロオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアアルキアルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）の微粉末が挙げられる。低分子量ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末は、ルブロンＬ−５、Ｌ−２（ダイキン工業）、ＭＰ１１００、１２００、１３００、ＴＬＰ−１０Ｆ−１（三井デュポンフロロケミカル）が知られている。テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）粉末は、５３２−８０００（デュポン）が知られている。テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）は、ＭＰ−１０、ＭＰ１０２、（三井デュポンフロロケミカル）が知られている。特にＭＦＲ（メルトフローレート）が小さい流動性の低いものとして、ＭＰ１０３、ＭＰ３００（三井デュポンフロロケミカル）、ＡＣ−５６００、ＡＣ５５３９（ダイキン工業）等が本発明には適している。
【００２５】
また、発泡剤としては、アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）等、発泡粒子としては、松本油化製薬のＦ−３０，Ｆ−３０ＶＳ，Ｆ−４６，Ｆ−５０Ｄ，Ｆ−５５Ｄ等がある。また、既発泡粒子としては、松本油化製薬の１００ＣＡ，８０ＣＡ，Ｆ−８０ＥＤ，Ｆ−３０Ｅ，Ｆ−５０Ｅ，Ｆ−８０ＳＤＥ等がある。炭素繊維には、合成繊維のアクリル長繊維からつくるＰＡＮ（ポリアクリロニトリル）系炭素繊維と、石炭タール、石油ピッチからつくるピッチ系炭素繊維がある。ＰＡＮ系炭素繊維は、ＰＡＮプリカーサー(ポリアクリロニトリル繊維)を炭素化して得られるもので、高強度・高弾性率の性質をもつ。ピッチ系炭素繊維は、ピッチプリカーサー(コールタールまたは石油重質分を原料として得られるピッチ繊維)を炭素化して得られるもので、製法の諸条件で、低弾性率から超高弾性率・高強度の広範囲の性質が得られる。超高弾性率品は、高剛性用途のほか、優れた熱伝導率や導電性の特性がある。
【００２６】
＜実施例Ａ及び比較例Ａ＞
硬化剤を含む付加型液状シリコーンの中に、Ｆ−８０ＥＤと、ＸＮ−１００−１５Ｍ（１５０ミクロン）の粉体を分散したものを作製する。ＸＮ−１００−１５Ｍは、予め１／８の量のグリセリンと混合して置いたものを用いる。混合には、倉敷紡績株式会社のマゼルスターを用いて行った。炭素繊維は、熱処理をしたもの以外、グリセリンと混合したものを用いている。これは、炭素繊維とシリコーンゴムの接着性を落とすために用いている。図６の（ａ）に示すように、この未加硫付加型シリコーンゴムを、予め内面に接着層を形成したＰＦＡチューブとその内側に０．５ｍｍの内面に凸部補強であるリブ３１を設けた芯金をセットしその間に、注入液としてＰＦＡチューブと芯金の間に注入する。なお、リブ３１の断面形状としては、図６の（ｂ）〜（ｄ）に示すようなものがある。このときに、１２０℃で加熱により１次加硫を行い、次に、２００℃４時間２次加硫を行う。このとき、既発泡剤が壊れ、かつ炭素繊維の周りがシリコーンゴムと離型する。一連の工程で、外径をφ４０(ｍｍ)にしたものを作製した。シリコーンゴム層は３ｍｍとした。これを、（株）リコー製複写機 ＭＦ４５７０の定着ユニットにセットし、１０００(Ｗ)ハロゲンヒータによる１６０℃までの温度上昇時間（秒）を測定した。加圧ローラは、標準品のシリコーンゴムに代えて、今回と同様のシリコーンゴムで、炭素繊維を用いていないものを作製して用いた。温度測定は、定着ローラの上部の部分に熱電対を設けて行った。発泡倍率は、ローラ作製と同じ配合のものを厚さ２ｍｍ、縦横１００ｍｍの金型に同様に注入加硫し、体積と重さと配合量から求めた。このサンプルにより、ゴム硬度を測定した。また、５０ｍｍ角に切断し、３枚重ねて、２５％圧縮 １８０℃ ２２時間の圧縮永久歪を測定した。芯金厚さはリブ付き０．４ｍｍである。ゴム硬度は、高分子計器(株)マイクロゴム硬度計 ＭＤ−１：一般ゴム用のタイプＡ（ＪＩＳ Ａ 近似値）を用い、測定した。表中では、ゴム硬度（ＭＤ−１）と表す。比較例Ａ−４は、炭素繊維を６００℃で２時間、空気中で処理したものの例である。比較例Ａ−５、Ａ−６は、ガラス繊維を用いたもの例である。比較例Ａ−５は、旭ファイバーガラスで、０６ＭＷ２−２０ 長さ１００〜３００μｍ プライマー無しの例である。比較例６は、同様のガラス繊維で、２０ＭＨ２−２０ 長さ１００〜３００μｍ シラン系プライマー処理したものの例である。図７は熱処理しない炭素繊維を用いたものをカミソリで切断した切断面を示す断面図である。直線で、光っているものが炭素繊維であり、シリコーンゴムと剥離しているためにそのまま見えている。図８は６００℃２時間空気中で熱処理した炭素繊維を用いたものをカミソリで切断した切断面を示す断面図である。炭素繊維の周りにシリコーンゴムが接着している。また、炭素繊維があまり観察されないのは、切断時にシリコーンゴムの部分が切断されているためである。このように、容易に炭素繊維周囲に顕著な非接着部があることが確認できる。
【００２７】
また、炭素繊維は、空気中で、３００℃からごく微量に酸化されると言われており、表面に酸化層があるため接着性が向上したものと考えられる。ガラス繊維のものは、図示しないが、両方ともシリコーンゴムとほぼ完全に接着している。比較例Ａ−７で用いているＸＮ−１００−０５Ｍ（５０ミクロン）は、比較のため６００℃で２時間、空気中で処理しているものを用いている。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】
表１、表２からわかるように、実施例Ａ−１、Ａ−２、Ａ−３ではゴム硬度を非常に小さくでき、圧縮永久歪も小さい。更に、３０秒以内で立ち上がっている。比較例Ａ−１とＡ−３では立ち上がりが遅く、比較例Ａ−２では、圧縮永久歪が大きく１００時間での１６０℃加熱加圧保持で加熱ローラの変形が見られる。比較例Ａ−４、比較例Ａ−５、比較例Ａ−６、比較例Ａ−７では、ローラ作製は行っていないが、ゴム硬度が大きく、圧縮永久歪も大きい。
【００３１】
＜実施例Ｂと比較例Ｂ＞
次に、硬化剤を含む付加型液状シリコーンの中に、Ｆ−３０とＸＮ−１００−１５Ｍ（１５０ミクロン）の粉体を分散したものを作製する。この未加硫付加型シリコーンゴムを、予め内面に接着層を形成したＰＦＡチューブとその内側に０．５ｍｍの内面に凸部補強であるリブを設けた芯金をセットしその間に、注入液としてＰＦＡチューブと芯金の間に注入する。このときに、１３０℃で加熱により１次加硫を行い、Ｆ−３０を発泡させる。次に、２００℃４時間で２次加硫を行う。評価等は、実施例Ａと同様に行った。
【００３２】
【表３】
【００３３】
実施例Ｂ−１、Ｂ−２、Ｂ−３は、ゴム硬度が小さく、圧縮永久歪も小さい。また、３０秒以内で立ち上がっている。比較例Ｂ−１と比較例Ｂ−３では立ち上がりが遅く、比較例Ｂ−２では圧縮永久歪が大きく１００時間での１６０℃加熱加圧保持で加熱ローラの変形が見られる。
【００３４】
＜比較例Ｃ＞
硬化剤を含む付加型液状シリコーンの中に、Ｆ−３０とＸＮ−１００−１５Ｍ（１５０ミクロン）の粉体を分散したものを作製する。この未加硫付加型シリコーンゴムを、予め内面に接着層を形成したＰＦＡチューブとその内側に０．５ｍｍの内面に凸部補強であるリブを設けた芯金をセットしその間に、注入液としてＰＦＡチューブと芯金の間に注入する。このときに、１３０℃で加熱により１次加硫を行い、Ｆ−３０を発泡させる。２００℃４時間で２次加硫は行わず、外径をφ４０(ｍｍ)にしたものを作製した。これを、（株）リコー製複写機 ＭＦ４５７０の定着ユニットにセットし、１０００(Ｗ)ハロゲンヒータによる１６０℃までの温度上昇時間（秒）を測定した。配合は、重量部で行ったが、Ｆ−３０は、発泡後に気泡として発泡倍率として体積で換算した。芯金厚さはリブ付き０．４ｍｍである。
【００３５】
【表４】
【００３６】
実施例Ａ−５、Ａ−６と比較例Ｃ−１、Ｃ−２を比較すると１次加硫時に発泡させ、固定し、２次加硫した方が、圧縮永久歪が非常に小さい。
【００３７】
＜実施例Ｃ＞
実施例Ｃでは、実施例Ａ−５の定着部材を芯金の厚さを変えて作製した。
【００３８】
【表５】
【００３９】
０．５ｍｍ以下で２０秒以下となっており、０．２ｍｍで破壊する。
【００４０】
＜実施例Ｄ＞
実施例Ａ−５のローラを（株）リコー製 ＭＦ４５７０の定着ユニットに装着し、１００００枚、（株）リコー製ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ４５００の黒ベタ画像を通し、下記の表６に示すように、ローラ表面のトナー付着量と紙の巻き付きを見た。この結果、表面粗さ（十点平均粗さ：ＪＩＳ Ｂ０６０１−１９９４）Ｒｚで５μｍ以下であれば、効果があることが確認された。７μｍのものは、７３２５枚で、ジャムが多発したため実験を取りやめている。
【００４１】
【表６】
【００４２】
＜実施例Ｅ＞
（株）リコー製 IPSIO Color 8100で作成した未定着画像の通紙テストを行った。このIPSIO Color 8100のトナーは、離型性が不十分なため定着ローラにシリコンオイルを塗布するシリコンオイル含侵されたオイル塗布部材を追加している。このIPSIO Color 8100に10000枚、黒ベタ画像を通し、ローラ表面のトナーの付着状態を観察した。特に大きな付着は観察されず、通常のものと何ら変わりがなかった。塗布部材を外したものは、６０，０００枚でローラへのトナーの顕著な付着がみられた。
【００４３】
＜実施例Ｆ＞
実施例Ｆでは、実施例Ａ−１のローラで、表面粗さＲｚで、２μｍ以下としたものを作製した。ＭＦ４５７０の定着ユニットを用いた定着試験機を作製し、ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ４５００の未定着画像を、加圧力を変えて、このローラに対して通紙した。下記の表７に示すように、２．９（Ｎ／ｃｍ２）以下では、定着性が非常に悪く、１９．６(Ｎ／ｃｍ２)以上では、定着ローラへのトナー付着が見られた。紙の巻き付きは、トナー付着状態がさらに悪化し巻き付きが発生したものである。３９．２(Ｎ／ｃｍ２)以下では紙の巻き付きは見られない。なお、定着性は、定着後のべた画像に面の布を擦りつけ顕著に布にトナーが付いたものを定着不良とし、簡易判定した。
【００４４】
【表７】
【００４５】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る定着部材の構成を示す部分断面図である。
【図２】図１のシリコーンゴム層における連泡構造と炭素繊維の関係を示す拡大図である。
【図３】単泡構造のシリコーンゴム層を示す拡大図である。
【図４】本発明の定着部材を用いた別の発明の定着装置の構成を示す概略断面図である。
【図５】本発明の定着装置を搭載した別の発明の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。
【図６】定着ローラの構造を示す断面図である。
【図７】熱処理しない炭素繊維を用いたもの切断面を示す断面図である。
【図８】熱処理した炭素繊維を用いたものの切断面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４７】
１；定着装置、１０；定着部材、１１；金属ローラ、
１２；シリコーンゴム層、１２−１；連泡部、１２−２；気泡、
１２−３；炭素繊維、１３；ＰＦＡ層、１４；芯金、
１５；ヒータ、１６；加圧ローラ、１７；加圧機構、３１；リブ、
１００；画像形成装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源を内蔵する定着用回転体であって、該定着用回転体と、当該定着用回転体に記録媒体を介して圧接する加圧部とのニップ部に、未定着トナーを担持した前記記録媒体を搬送して未定着トナーを記録媒体に定着する定着用回転体を構成する定着部材において、
炭素繊維を含むシリコーンゴム中に空孔部を含んで構成されることを特徴とする定着部材。
【請求項２】
前記シリコーンゴム中の前記炭素繊維が非接着部分を有することを特徴とする請求項１記載の定着部材。
【請求項３】
前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着部材。
【請求項４】
熱源を内蔵する定着用回転体であって、該定着用回転体と、当該定着用回転体に記録媒体を介して圧接する加圧部とのニップ部に、未定着トナーを担持した前記記録媒体を搬送して未定着トナーを記録媒体に定着する定着用回転体を構成する定着部材の製造方法において、
未加硫付加型のシリコーンゴムに、発泡剤または発泡粒子を含有させ、さらに炭素繊維を含有させ、１次加硫及び発泡を行い、その後に２次加硫を行うことを特徴とする定着部材の製造方法。
【請求項５】
熱源を内蔵する定着用回転体であって、該定着用回転体と、当該定着用回転体に記録媒体を介して圧接する加圧部とのニップ部に、未定着トナーを担持した前記記録媒体を搬送して未定着トナーを記録媒体に定着する定着用回転体を構成する定着部材の製造方法において、
未加硫付加型のシリコーンゴムに、炭素繊維と既発泡粒子を含有させ１次加硫を行い、その後に２次加硫を行うことを特徴とする定着部材の製造方法。
【請求項６】
前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項４又は５に記載の定着部材の製造方法。
【請求項７】
前記定着部材の発泡倍率は１．５以上３．０以下とすることを特徴とする請求項４又は５に記載の定着部材の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着部材、あるいは請求項４〜７のいずれか１項に記載の定着部材の製造方法を用いて製造した定着部材を用いたことを特徴とする定着用回転体。
【請求項９】
金属のローラ状の芯金を用い、該芯金の厚さが０．５ｍｍ以下０．２５ｍｍ以上であって、前記芯金の内面に複数の周回凸部が前記ローラ芯金に一体に形成されていることを特徴とする請求項８記載の定着用回転体。
【請求項１０】
最表面にフッ素系高分子よりなる層を有することを特徴とする請求項８又は９に記載の定着用回転体。
【請求項１１】
表面の粗さ、十点平均高さＲｚが５μｍ以下であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の定着用回転体。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の定着用回転体を用いたことを特徴とする定着装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の定着装置と、画像形成部とを備え、該画像形成部で記録媒体上にトナー像を形成し、前記定着装置で記録媒体にトナー像を定着させて画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
熱源を内蔵する定着用回転体であって、該定着用回転体と、当該定着用回転体に記録媒体を介して圧接する加圧部とのニップ部に、未定着トナーを担持した前記記録媒体を搬送して未定着トナーを記録媒体に定着する定着用回転体を構成する定着部材において、
炭素繊維を含むシリコーンゴム中に空孔部を含んで構成されることを特徴とする定着部材。
【請求項２】
前記シリコーンゴム中の前記炭素繊維が非接着部分を有することを特徴とする請求項１記載の定着部材。
【請求項３】
前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着部材。
【請求項４】
熱源を内蔵する定着用回転体であって、該定着用回転体と、当該定着用回転体に記録媒体を介して圧接する加圧部とのニップ部に、未定着トナーを担持した前記記録媒体を搬送して未定着トナーを記録媒体に定着する定着用回転体を構成する定着部材の製造方法において、
未加硫付加型のシリコーンゴムに、発泡剤または発泡粒子を含有させ、さらに炭素繊維を含有させ、１次加硫及び発泡を行い、その後に２次加硫を行うことを特徴とする定着部材の製造方法。
【請求項５】
熱源を内蔵する定着用回転体であって、該定着用回転体と、当該定着用回転体に記録媒体を介して圧接する加圧部とのニップ部に、未定着トナーを担持した前記記録媒体を搬送して未定着トナーを記録媒体に定着する定着用回転体を構成する定着部材の製造方法において、
未加硫付加型のシリコーンゴムに、炭素繊維と既発泡粒子を含有させ１次加硫を行い、その後に２次加硫を行うことを特徴とする定着部材の製造方法。
【請求項６】
前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項４又は５に記載の定着部材の製造方法。
【請求項７】
前記定着部材の発泡倍率は１．５以上３．０以下とすることを特徴とする請求項４又は５に記載の定着部材の製造方法。
【請求項８】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着部材、あるいは請求項４〜７のいずれか１項に記載の定着部材の製造方法を用いて製造した定着部材を用いたことを特徴とする定着用回転体。
【請求項９】
金属のローラ状の芯金を用い、該芯金の厚さが０．５ｍｍ以下０．２５ｍｍ以上であって、前記芯金の内面に複数の周回凸部が前記ローラ芯金に一体に形成されていることを特徴とする請求項８記載の定着用回転体。
【請求項１０】
最表面にフッ素系高分子よりなる層を有することを特徴とする請求項８又は９に記載の定着用回転体。
【請求項１１】
表面の粗さ、十点平均高さＲｚが５μｍ以下であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか１項に記載の定着用回転体。
【請求項１２】
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の定着用回転体を用いたことを特徴とする定着装置。
【請求項１３】
請求項１２記載の定着装置と、画像形成部とを備え、該画像形成部で記録媒体上にトナー像を形成し、前記定着装置で記録媒体にトナー像を定着させて画像を形成することを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−２２９６１６（Ｐ２００９−２２９６１６Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７２７２７（Ｐ２００８−７２７２７）
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２１日（２００８．３．２１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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