特許 6191821 定着加圧ロール及び定着装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6191821

(24)【登録日】2017年8月18日

(45)【発行日】2017年9月6日

(54)【発明の名称】定着加圧ロール及び定着装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 15/20 20060101AFI20170828BHJP

【ＦＩ】

   G03G15/20 515

【請求項の数】5

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-230675(P2013-230675)

(22)【出願日】2013年11月6日

(65)【公開番号】特開2015-90451(P2015-90451A)

(43)【公開日】2015年5月11日

【審査請求日】2016年8月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004385

【氏名又は名称】ＮＯＫ株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】313015030

【氏名又は名称】シンジーテック株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101236

【弁理士】

【氏名又は名称】栗原 浩之

(72)【発明者】

【氏名】西田 晃

(72)【発明者】

【氏名】杉山 新五

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 雅也

【審査官】 石附 直弥

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０７０８３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−３０１２３８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１３９０２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２５７９２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２１２６１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００４／０１２０７３９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０３Ｇ １５／２０

Ｇ０３Ｇ １３／２０

Ｆ１６Ｃ １３／００−１５／００

Ｇ０３Ｇ １５／００

Ｇ０３Ｇ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

定着装置の定着部に用いられる定着加圧ロールであって、
芯体と、該芯体の周囲に設けられた弾性層とを具備し、
前記弾性層は、シリコーンゴム原料と、前記シリコーンゴム原料１００質量部に対して、１質量部〜５質量部であるマイクロ樹脂バルーンと、前記シリコーンゴム原料１００質量部に対して、１５質量部〜６０質量部である水とを混合分散したシリコーンゴム組成物（吸水性ポリマーを含むシリコーンゴム組成物は除く）の加熱硬化物であるシリコーンゴムで構成され、
前記シリコーンゴムは、前記マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と、該空隙よりも小さい前記水の蒸発により形成された空隙とを含み、前記マイクロ樹脂バルーンによる空隙と前記水による空隙とが部分的に接触して前記マイクロ樹脂バルーンによる空隙同士を前記水による空隙が連通していることを特徴とする定着加圧ロール。

【請求項2】

請求項１に記載する定着加圧ロールにおいて、
前記シリコーンゴムは、さらに界面活性剤を含むことを特徴とする定着加圧ロール。

【請求項3】

請求項１又は２に記載する定着加圧ロールにおいて、
前記弾性層の周囲に設けられた離型層を具備することを特徴とする定着加圧ロール。

【請求項4】

請求項１〜３の何れか一項に記載する定着加圧ロールにおいて、
前記マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙の大きさが、２０μｍ〜１００μｍであり、前記水の蒸発により形成された空隙の大きさが、２μｍ〜１０μｍであることを特徴とする定着加圧ロール。

【請求項5】

請求項１〜４の何れか一項に記載する定着加圧ロールを具備することを特徴とする定着装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、弾性層を具備する定着加圧ロール及びそれを具備する定着装置に関し、画像形成装置に搭載して好適に用いられる。

【背景技術】

【0002】

複写機、ファクシミリ、レーザビームプリンター等の画像形成装置では、未定着トナーを定着する定着部において、定着ロール等が用いられている。このような定着ロール等には、金属製芯体、シリコーンゴム等からなる弾性層、フッ素樹脂等からなる離型層とで構成されるものがある。

【0003】

定着ロール等の弾性層には、低硬度で且つ対向する定着ベルト等に内蔵される熱源から熱を奪い難い低熱容量の発泡シリコーンゴムが多く用いられている。しかしながら、発泡剤のガスにより形成されたセルの形状や大きさが不均一であり耐久性が劣るという問題がある。

【0004】

そこで、シリコーンゴムにマイクロ樹脂バルーンを配合し、マイクロ樹脂バルーンでセルを形成する手法が提案され（例えば、特許文献１参照）、さらにマイクロ樹脂バルーンと共にエチレングリコール等を配合し、マイクロ樹脂バルーンの破壊やエチレングリコール等の気化で、セル同士の間に孔道を形成し、連泡化する手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

【0005】

しかしながら、マイクロ樹脂バルーンでセルを形成する手法では、マイクロ樹脂バルーンの配合により熱容量を小さくできる一方、連泡度が低く、十分な低硬度化を実現できないという問題がある。また、マイクロ樹脂バルーンとエチレングリコールでセル同士間に孔道を形成する手法では、孔道の分散具合がばらつき、軸方向の硬度差を生じ易いという問題がある。さらに、定着装置では、加熱によりシリコーンゴム中のセル内の気体が膨張し、ロール径が変化する等の不都合が生じ、定着速度の制御が困難になるという問題がある。このため、シリコーンゴムの軸方向全体に亘る硬度を低くすると共に、加熱による熱膨張を抑制することが必要とされる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００７−０６５４２４号公報

【特許文献2】特許第３９６９９４２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明は、このような事情に鑑み、ロール硬度が低く、低熱容量且つ低熱膨張率の定着加圧ロール及び定着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】

【0008】

上記課題を解決する本発明の態様は、定着装置の定着部に用いられる定着加圧ロールであって、芯体と、該芯体の周囲に設けられた弾性層とを具備し、前記弾性層は、シリコーンゴム原料と、前記シリコーンゴム原料１００質量部に対して、１質量部〜５質量部であるマイクロ樹脂バルーンと、前記シリコーンゴム原料１００質量部に対して、１５質量部〜６０質量部である水とを混合分散したシリコーンゴム組成物（吸水性ポリマーを含むシリコーンゴム組成物は除く）の加熱硬化物であるシリコーンゴムで構成され、前記シリコーンゴムは、前記マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と、該空隙よりも小さい前記水の蒸発により形成された空隙とを含み、前記マイクロ樹脂バルーンによる空隙と前記水による空隙とが部分的に接触して前記マイクロ樹脂バルーンによる空隙同士を前記水による空隙が連通していることを特徴とする定着加圧ロールにある。

【0009】

かかる発明によれば、弾性層中において、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と、水の蒸発により形成された小さい空隙は、部分的に接触しながらロールの軸方向全体に亘り連通した状態（連通状態）を形成する。これにより、弾性層は、優れた多孔性を発現し、ロールの軸方向全体に亘りロール硬度（ロール形状のまま測定した硬度）が低くなる。また、弾性層の連通状態は、大きさの異なる空隙で形成されるため、空隙間の連通性は良好になる。これにより、弾性層から空気が抜けやすくなり熱膨張率は低下する。さらに、マイクロ樹脂バルーンを配合することにより弾性層の低熱容量化も可能となる。
また、前記マイクロ樹脂バルーンの配合量が、前記シリコーンゴム原料１００質量部に対して、１質量部〜５質量部であることにより、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙は弾性層中で安定して分散される。これにより、ロール硬度及び熱膨張率はより低くなる。
また、前記水の配合量が、前記シリコーンゴム原料１００質量部に対して、１５質量部〜６０質量部であることにより、水の蒸発により形成された小さい空隙は、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と共に弾性層中で安定して分散される。これにより、空隙間の連通性はより良好となり、ロール硬度及び熱膨張率はさらに低くなる。

【0014】

また、前記シリコーンゴムは、さらに界面活性剤を含むことが好ましい。

【0015】

これによれば、シリコーンゴム原料中においてマイクロ樹脂バルーンと水は均一に混合され分散される。この状態のままシリコーンゴム原料は硬化されるため、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と水の蒸発により形成された小さい空隙は均一に分散されて形成される。これにより、空隙間の連通性は一層良好となり、ロール硬度及び熱膨張率は確実に低下する。

【0016】

また、前記弾性層の周囲に設けられた離型層を具備することが好ましい。

【0017】

これによれば、トナーとの離型性が向上し、安定した定着を行うことができる。

【0018】

本発明の他の態様は、前記定着加圧ロールを具備することを特徴とする定着装置にある。

【0019】

かかる発明によれば、ロールの軸方向全体に亘りロール硬度が低く、低熱容量且つ低熱膨張率の定着加圧ロールを具備するため、定着性能に優れた信頼性の高い定着装置を実現することができる。

【発明の効果】

【0020】

本発明によれば、シリコーンゴム中において、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と、水の蒸発により形成された小さい空隙は、部分的に接触しながらロールの軸方向全体に亘り連通した状態を形成する。これにより、ロールの軸方向全体に亘りロール硬度が低く、低熱容量且つ低熱膨張率の定着加圧ロール及び定着装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】実施形態１に係る加圧ロールの横断面図及び縦断面図。

【図2】実施形態１に係る加圧ロールを具備する定着装置の断面図。

【図3】実施形態２に係る定着ロール及び加圧ロールを具備する定着装置の断面図。

【図4】実施形態３に係る定着ロール及び加圧ロールを具備する定着装置の断面図。

【図5】実施形態４に係る定着ロール及び加圧ロールを具備する定着装置の断面図。

【図6】実施例１及び比較例１の弾性層のレーザー顕微鏡写真。

【発明を実施するための形態】

【0022】

以下に、本発明を実施形態に基づいて詳細に説明する。

【0023】

（実施形態１）
本発明に係る定着加圧ロールは、画像形成装置の定着部において未定着トナー像を熱と圧力で記録媒体に定着するために用いられるものであり、後述する加圧ロール及び定着ロールが例示される。本実施形態では、定着加圧ロールの一例として、加圧ロールを例示する。

【0024】

図１は、本実施形態に係る加圧ロールの横断面図及び縦断面図である。加圧ロール１は、芯体１０と、芯体１０の周囲に設けられた弾性層１１と、弾性層１１の周囲に設けられた離型層１２とを具備する。

【0025】

本実施形態に係る弾性層１１は、シリコーンゴム原料と、マイクロ樹脂バルーンと、水とを混合して分散した後、シリコーンゴム原料を硬化（加熱）することにより得られたシリコーンゴムで構成され、シリコーンゴムは、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と、かかる空隙よりも小さい水の蒸発により形成された空隙とを含む。

【0026】

ここで、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙とは、シリコーンゴム原料を硬化する際、マイクロ樹脂バルーンの軟化温度以上で加熱することにより、マイクロ樹脂バルーンが破壊されてできた空間をいう。破壊とは、マイクロ樹脂バルーンが割れる、ひび割れる又は収縮する等、加熱によりシリコーンゴム原料を硬化する前の状態とは異なった状態になったもの全てを含むものとする。一方、水の蒸発により形成された空隙とは、シリコーンゴム原料を硬化する際、水の蒸発温度以上で加熱することにより、水が蒸発してできた小さな空間（気泡）をいう。

【0027】

弾性層１１中では、このような大きさの異なる空隙、すなわち、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と、水の蒸発により形成された小さい（微細な）空隙は均一に分散した状態で保持される。さらに、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と、水の蒸発により形成された小さい空隙は、部分的に接触しながらロールの軸方向全体に亘り連通状態を形成する。これにより、詳細は後述するが、弾性層１１の多孔性は優れたものとなり、ロールの軸方向全体に亘りロール硬度が低くなる。また、弾性層の連通状態は、大きさの異なる空隙で形成されるため、空隙間の連通性は良好になる。これにより、弾性層から空気が抜けやすくなり、加熱による膨張が抑制される。この結果、弾性層は低熱膨張率となる。さらに、マイクロ樹脂バルーンを配合することにより弾性層の低熱容量化も可能となる。

【0028】

加圧ロール１を構成する芯体１０は、金属又は樹脂材料からなる。金属又は樹脂材料は、加圧ロール１の芯体として用いることができるものであれば、特に制限はない。また、芯体１０の形状についても制限はなく、中空であっても、中空でなくてもよい。

【0029】

弾性層１１を構成するシリコーンゴム原料は、加熱により硬化して弾性体を生成するシリコーンゴムであれば特に制限されず、液状シリコーンゴムやミラブル型シリコーンゴムを用いることができる。このようなシリコーンゴム原料は市販されているものを用いることができ、勿論、２種類以上を併用してもよい。

【0030】

マイクロ樹脂バルーンは、液化ガス又はガスを熱可塑性高分子殻で包み込んだものである。本実施形態で用いるマイクロ樹脂バルーンは、加熱により熱可塑性高分子殻が破壊され、弾性層１１中に空隙を形成する。マイクロ樹脂バルーンが割れることで破壊された場合、熱可塑性高分子殻に包含されていた液化ガス又はガスは揮発除去され、割れたマイクロ樹脂バルーンの部分には、上述した空隙が形成される。また、マイクロ樹脂バルーンがひび割れた状態又は収縮した状態で破壊された場合、マイクロ樹脂バルーンはそのままの状態で上述した空隙を形成する。このため、マイクロ樹脂バルーンの空隙は、破壊のされ方により大きさが異なるものとなる。具体的には、空隙の大きさは当初のマイクロ樹脂バルーンの平均粒径とほぼ同一、これより大きい又は小さいものとなる。なお、破壊された空間にマイクロ樹脂バルーンが存在するか存在しないかは問わないものとする。

【0031】

このようなマイクロ樹脂バルーンは、未膨張のものでも既膨張のものでも用いることができる。マイクロ樹脂バルーンの平均粒径は、未膨張のものは約６μｍ〜４５μｍ、既膨張のものは、約２０μｍ〜１３０μｍの範囲にある。マイクロ樹脂バルーンの破壊により形成された空隙の内径は、既膨張のマイクロ樹脂バルーンを用いた場合、破壊前の平均粒径と同程度となることが好ましい。例えば、平均粒径４０μｍ〜６０μｍの既膨張のマイクロ樹脂バルーンを用いた場合、破壊後の空隙の内径は、２０μｍ〜８０μｍの範囲で分布されることが好ましく、３０μｍ〜７０μｍの範囲で分布されることがより好ましい。

【0032】

未膨張のマイクロ樹脂バルーンを用いた場合、通常は破壊前の平均粒径より数倍〜数十倍大きくなる。例えば、平均粒径１０μｍ〜１６μｍの未膨張のマイクロ樹脂バルーンを用いた場合、破壊後の空隙の内径は、２０μｍ〜２００μｍの範囲で分布されることが好ましく、５０μｍ〜１００μｍの範囲で分布されることがより好ましい。

【0033】

なお、本実施形態におけるマイクロ樹脂バルーンの平均粒径とは、レーザー回折散乱式粒度分布計により測定されたメジアン径（Ｄ５０）の値のことである。内径の分布とは、電子顕微鏡写真に基づき、マイクロ樹脂バルーン毎の空隙の内径を測定し、算出した範囲をいう。

【0034】

また、これらのマイクロ樹脂バルーンは、市販されているものを用いることができ、２種類以上を併用してもよい。なお、シリコーンゴム原料として、液状シリコーンゴムを用いる場合は未膨張又は既膨張のマイクロ樹脂バルーンが好ましく、ミラブル型シリコーンゴムを用いる場合は混練時にバルーンが破壊しにくい未膨張のマイクロ樹脂バルーンが好ましい。

【0035】

マイクロ樹脂バルーンの配合量は、水の配合量や、後述する界面活性剤の配合量に応じて適宜選択することができる。通常、シリコーンゴム原料１００質量部に対して、０．５質量部〜７．５質量部が好ましく、１質量部〜５質量部がより好ましい。これは、弾性層１１中でマイクロ樹脂バルーンが均一に安定して分散できる量である。なお、マイクロ樹脂バルーンの配合量が少なすぎると十分なロール硬度の低下が達成し難く、多すぎると粘度が上昇し成型が不可能になる。

【0036】

シリコーンゴム原料に混合される水は、弾性層１１中で加熱により蒸発し、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙よりも小さい空隙を形成する。このような小さい空隙は、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と部分的に接触しながら、ロールの軸方向全体に亘り連通状態を形成し、弾性層１１の多孔性を発現する。このため、水の蒸発により形成された小さい空隙は、弾性層１１中で均一に分散されることが好ましい。

【0037】

このような水としては、シリコーンゴム原料に混合できればよく、例えば、精製水、蒸留水、イオン交換水及び水道水等を用いることができる。混合時の水の温度についても制限はなく、例えば、加熱した水を混合してもよい。水の配合量は、マイクロ樹脂バルーンの配合量や、後述する界面活性剤の配合量に応じて適宜選択することができる。通常、シリコーンゴム原料１００質量部に対して、５質量部〜１００質量部が好ましく、１５質量部〜６０質量部がより好ましい。これは、弾性層１１中で水がマイクロ樹脂バルーンと共に均一に安定して分散できる量である。

【0038】

弾性層１１中では、大きさの異なる空隙、即ち、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と、水の蒸発により形成された小さい空隙により連通状態が形成されるため、空隙間の連通性は良好なものとなる。

【0039】

このような連通性をより良好にするためには、シリコーンゴム原料に予め界面活性剤を配合することが好ましい。界面活性剤を配合することにより、シリコーンゴム原料中でマイクロ樹脂バルーンと水は均一に混合され分散される。そして、この均一な分散状態のままシリコーンゴム原料を硬化させることにより、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と、水の蒸発により形成された小さい空隙は、弾性層１１全体に亘り均一に分散されて形成される。これにより、空隙間の連通性は一層良好となり、弾性層１１のロール硬度及び熱膨張率は確実に低下する。

【0040】

界面活性剤には、アニオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、両性界面活性剤及びノニオン性界面活性剤がある。アニオン性界面活性剤としては、例えば、親水基がスルホン酸塩型、硫酸エステル塩型、カルボン酸塩型、リン酸塩型のものを挙げることができる。カチオン性界面活性剤としては、例えば、親水基がアンモニウム塩型、四級アンモニウム塩型、ピリジウム塩型のものを挙げることができる。両性界面活性剤としては、例えば、親水基がアミノ酸塩型、ベタイン型のものを挙げることができる。ノニオン性界面活性剤としては、例えば、親水基がポリオキシエチレンエーテル、グリコシド、グリセリルエーテル、ポリエーテルのものを挙げることができる。また、上記界面活性剤の疎水基としては、アルキル鎖、不飽和結合を含むアルキル鎖、ベンゼン環を有するアルキル鎖、フッ化炭素鎖、シリコーン等を挙げることができる。界面活性剤の種類は、特に制限されず、１種を用いてもよく、２種以上を併用してもよい。本実施形態ではシリコーンゴム原料中でのマイクロ樹脂バルーンと水との混合及び分散のし易さに鑑みて、ノニオン性界面活性剤を用いることが好ましい。特に、ノニオン性界面活性剤の中でもポリエーテル変性シリコーンを用いることが好ましい。なお、界面活性剤の配合量は、通常、シリコーンゴム原料１００質量部に対して、１質量部〜１０質量部が好ましい。

【0041】

弾性層１１の厚さは、例えば、０．５ｍｍ〜２０ｍｍであり、好ましくは、２ｍｍ〜６ｍｍである。これは、トナーの定着性を向上させ、画像の高画質化を図るためである。

【0042】

離型層１２は、高い離型性の合成樹脂材料からなるのが好ましく、フッ素樹脂等を挙げることができる。フッ素樹脂としては、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂（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）、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等を挙げることができ、特にパーフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）が好ましい。離型層１２の厚さは、定着加圧ロールに高い離型性を付与できる厚さであれば、特に制限はないが、例えば、１μｍ〜１００μｍであり、好ましくは、３０μｍ〜７０μｍである。なお、離型層１２は設けなくてもよい。離型層１２を設けない場合は、例えば、後述する実施形態３に示すような定着ベルト２０の定着ロール３０Ａとして用いることが好ましい（図４参照）。

【0043】

次に、本実施形態の加圧ロールを製造する方法について以下に説明する。

【0044】

本実施形態では、シリコーンゴム原料として液状シリコーンゴムを用いて加圧ロール１を製造する場合について例示する。まず、液状シリコーンゴムに、マイクロ樹脂バルーンと水とを混合して分散させ、シリコーンゴム組成物を調製する。本実施形態では、液状シリコーンゴム中におけるマイクロ樹脂バルーンと水との混合性及び分散性を高めるため、さらに界面活性剤を配合する。

【0045】

次に、金型に芯体１０を配置し、芯体１０の周りにシリコーンゴム組成物を充填し、シリコーンゴム組成物を加熱硬化する。具体的には、最初に水の蒸発温度以下でシリコーンゴム原料を硬化する。次いで、マイクロ樹脂バルーン、すなわち、熱可塑性高分子殻の軟化温度以上且つ水の蒸発温度以上で加熱し、シリコーンゴム組成物中のマイクロ樹脂バルーンを割れた状態、ひび割れた状態又は収縮した状態に破壊すると共にシリコーンゴム組成物中の水を蒸発させる。これにより、弾性層１１中にマイクロ樹脂バルーンの破壊により形成された空隙と水の蒸発により形成された空隙が弾性層１１全体に亘り形成される。

【0046】

なお、シリコーンゴム組成物に含有されるシリコーンゴム原料の硬化温度、マイクロ樹脂バルーンの軟化温度及び水の蒸発温度は異なるため、それぞれの反応（硬化、軟化及び蒸発）が起こる順に加熱しても良いし、少なくとも二つの反応を同時に起こすように加熱しても良い。このように、加熱方法及び加熱回数は制限されない。

【0047】

次に、弾性層１１の周囲に離型層１２を形成する。離型層１２は、ＰＦＡチューブを用いる他、例えばコーティング液の塗布により形成してもよい。また、最初にシリコーンゴム原料を加熱して硬化した後に離型層１２を形成し、その後、さらに水の蒸発温度以上で加熱したり、マイクロ樹脂バルーンの軟化温度以上で加熱してもよい。

【0048】

このようにして製造された加圧ロール１は、ロールの軸方向全体に亘りロール硬度が低く、低熱容量且つ低熱膨張率となる。これは、加圧ロール１を構成する弾性層１１中で、マイクロ樹脂バルーンの破壊により形成された空隙と水の蒸発により形成された小さい空隙が部分的に接触しながら、弾性層１１全体に亘り連通状態を形成することにより弾性層から空気が抜けやすくなることに起因する。このような優れた連通状態は、シリコーンゴム原料中に界面活性剤を配合することにより効果的に達成される。

【0049】

なお、加圧ロール１は、ミラブル型シリコーンゴムを用いて製造することもできる。この場合、ミラブル型シリコーンゴムにマイクロ樹脂バルーン、水及び界面活性剤を加えてシリコーンゴム組成物を調製する。その後、例えば、シリコーンゴム組成物を押出し成形し、芯体を挿入して加熱硬化させ、ＰＦＡチューブ等からなる離型層を周囲に形成する。

【0050】

次に、定着装置について説明する。図２に、本実施形態に係る定着装置の断面図を示す。図２に示すように、定着装置２は、実施形態１に係る加圧ロール１と、加圧ロール１に対向して配置される定着ベルト２０と、加圧ロール１に対向する位置で定着ベルト２０を内側から加圧ロール１に対して押圧して所定のニップを形成する押圧部材２１と、定着ベルト２０を所定温度まで加熱する加熱手段２２とを具備するものである。

【0051】

定着ベルト２０は、対向する加圧ロール１との圧接により所定のニップを形成できるものであればよく、例えば、シームレス電鋳ベルトを少なくとも一層有する金属基体と、金属基体の内周面に形成された摺動層と、金属基体の外周面に形成された弾性層と、弾性層の外周面に形成された離型層とからなる。

【0052】

押圧部材２１は、ゴム等の弾性体及び樹脂、金属等から構成される。表面には、必要に応じてフッ素樹脂等からなる層が形成されることや、摺動シートや溝等が設けられることもある。また、摺動シートの表面に凹凸加工が施されていてもよい。

【0053】

加熱手段２２は、定着ベルト２０を加熱できるものであればよく、定着ベルト２０の外側に設けられていてもよい。加熱手段２２としては、ハロゲンヒーター、電熱線ヒーター、赤外線ヒーター、励磁コイル（熱源）による電磁誘導発熱等を挙げることができる。なお、加熱手段２２は、押圧部材２１に内蔵されていてもよい。

【0054】

本実施形態の定着装置２は、ロールの軸方向全体に亘り、ロール硬度が低く、低熱容量且つ低熱膨張率の加圧ロール１を具備するものである。これにより、定着部において定着幅が広く確保され、トナーの定着性を向上させることができる。さらに、加圧ロール１が加熱されても、熱膨張によるロール径の変化等の不都合が生じず、定着速度の制御が容易になる。この結果、定着性能に優れた信頼性の高い定着装置を実現することができる。

【0055】

（実施形態２）
実施形態２では、定着加圧ロールの一例として、定着ロール及び加圧ロールを例示する。なお、実施形態１と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0056】

図３に、実施形態２に係る定着ロール及び加圧ロールを具備する定着装置の断面図を示す。図３に示すように、定着装置２Ａは、加圧ロール１と、加圧ロール１に対向して配置される定着ベルト２０と、押圧部材の代わりに、定着ベルト２０を内側から加圧ロール１に対して押圧する定着ロール３０とを具備する。定着ロール３０には、図示されない加熱手段が外側に配置されている。本発明の定着加圧ロールは、図３に示す定着ロール３０としても、加圧ロール１としても使用することができる。

【0057】

（実施形態３）
実施形態３では、定着加圧ロールの一例として、定着ロール及び加圧ロールを例示する。なお、実施形態１と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0058】

図４に、実施形態３に係る定着ロール及び加圧ロールを具備する定着装置の断面図を示す。図４に示すように、定着装置２Ｂは、加圧ロール１と、加圧ロール１に対向して配置される定着ベルト２０と、定着ベルト２０を内側から加圧ロール１に対して押圧する定着ロール３０Ａと、加熱手段２２を内蔵する加熱ロール２３とを具備する。定着ベルト２０の内側には、定着ロール３０Ａと加熱ロール２３とが配置され、これらの定着ロール３０Ａと加熱ロール２３とで定着ベルト２０を回転駆動するものである。本発明の定着加圧ロールは、図４に示す定着ロール３０Ａとしても、加圧ロール１としても使用することができる。

【0059】

（実施形態４）
実施形態４では、定着加圧ロールの一例として、定着ロール及び加圧ロールを例示する。実施形態１と同一部材には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0060】

図５に、実施形態４に係る定着ロール及び加圧ロールを具備する定着装置の断面図を示す。図５に示すように、定着装置２Ｃは、加圧ロール１と、加圧ロール１に対向して配置される定着ロール３０Ｂとを具備する。定着ロール３０Ｂには、図示されない加熱手段が内蔵されている。本発明の定着加圧ロールは、図５に示す定着ロール３０Ｂとしても、加圧ロール１としても使用することができる。

【実施例】

【0061】

以下、本発明を実施例により説明するが、本発明を限定するものではない。

【0062】

（実施例１）
以下の手順で、加圧ロール１を製造した。液状シリコーンゴム（東レダウコーニング製：ＤＹ３９−７９６）１００質量部に対し、マイクロ樹脂バルーン（松本油脂製薬製：Ｆ−６５ＤＥ、既膨張、平均粒径４０〜６０μｍ）３質量部の表面に精製水１５質量部を付着させたものと、ポリエーテル変性シリコーン系界面活性剤（東レダウコーニング製：ＥＳ−５６１２）５質量部とを加え、ホバートミキサーにて１０分間攪拌して、シリコーンゴム組成物を調製した。

【0063】

次に、東レダウコーニング製プライマーを塗布乾燥した直径１８ｍｍの鉄製芯体を下フランジに立て、上フランジを載せ固定した後、下フランジ側から注型機にて調製したシリコーンゴム組成物を充填した。９０℃の恒温槽に９０分間入れ、シリコーンゴム組成物を加熱硬化し弾性層１１を作製した。その後、冷却して脱型し、弾性層１１の表面に接着剤を塗布し、離型層１２としてＰＦＡチューブを被せた。次いで、２１０℃の恒温槽で８時間加熱することにより、芯体１０と、弾性層１１とＰＦＡチューブからなる離型層１２とを備えた外径φ３０ｍｍの加圧ロール１を得た。

【0064】

また、加圧ロール１の作製と共に、弾性層１１からなるテストピースを作製した。テストピースは、調製したシリコーンゴム組成物を、６ｍｍ厚のテストピース型に流し込み９０℃の熱盤で９０分間加熱し、テストピースを取り出した後、２１０℃の恒温槽で８時間加熱することにより作製した。

【0065】

（実施例２）
実施例２では、液状シリコーンゴムに対し、マイクロ樹脂バルーンの表面に精製水３０質量部を付着させたものを加えた以外は実施例１と同様の工程で加圧ロール１を作製した。また、実施例１と同様の手順で弾性層１１からなるテストピースを作製した。

【0066】

（実施例３）
実施例３では、液状シリコーンゴムに対し、界面活性剤２質量部を加えた以外は実施例２と同様の工程で加圧ロール１を作製した。また、実施例１と同様の手順で弾性層１１からなるテストピースを作製した。

【0067】

（実施例４）
実施例４では、液状シリコーンゴムに対し、界面活性剤を加えない以外は実施例２と同様の工程で加圧ロール１を作製した。また、実施例１と同様の手順で弾性層１１からなるテストピースを作製した。

【0068】

（実施例５）
実施例５では、液状シリコーンゴムに対し、マイクロ樹脂バルーンの表面に精製水４５質量部を付着させたものを加えた以外は実施例２と同様の工程で加圧ロール１を作製した。また、実施例１と同様の手順で弾性層１１からなるテストピースを作製した。

【0069】

（実施例６）
実施例６では、液状シリコーンゴムに対し、マイクロ樹脂バルーン１質量部の表面に精製水６０質量部を付着させたものを加えた以外は実施例１と同様の工程で加圧ロール１を作製した。また、実施例１と同様の手順で弾性層１１からなるテストピースを作製した。

【0070】

（実施例７）
実施例７では、液状シリコーンゴムに対し、マイクロ樹脂バルーン５質量部の表面に精製水３０質量部を付着させたものを加えた以外は実施例２と同様の工程で加圧ロール１を作製した。また、実施例１と同様の手順で弾性層１１からなるテストピースを作製した。

【0071】

（実施例８）
実施例８では、液状シリコーンゴムに対し、マイクロ樹脂バルーンの表面に精製水６０質量部を付着させたものを加えた以外は実施例７と同様の工程で加圧ロール１を作製した。また、実施例１と同様の手順で弾性層１１からなるテストピースを作製した。

【0072】

（比較例１）
比較例１では、液状シリコーンゴムに対し、精製水及び界面活性剤を加えない以外は実施例１と同様の工程で加圧ロール１を作製した。また、実施例１と同様の手順で弾性層１１からなるテストピースを作製した。

【0073】

（試験例１）
実施例１〜８、比較例１に基づき作製したテストピース（以下、「弾性体」という）の連泡率（％）及び熱膨張率（％）をそれぞれ測定した。また、液状シリコーンゴムの硬化（加硫）後の弾性体割れの有無により成型の可否を判断した。表１に、実施例１〜８、比較例１の弾性体のシリコーンゴム組成物の構成、連泡率、熱膨張率の測定結果及び成型の可否の判断結果を示す。なお、成型の可否の判断は、成型可能の場合は○、ゴム粘度がやや高いが成型可能の場合は△とした。

【0074】

連泡率は、下記式１を使用して、弾性体を水中に入れ５分間減圧した後、常圧に戻した時の吸収量から求めた。なお、水の比重は１ｇ／ｃｍ^３とする。

【0075】

［式１］
［（水吸収後の弾性体重量−水吸収前の弾性体重量）／［（１−（弾性体比重／硬化シリコーンゴム組成物の比重））×（水吸収前の弾性体重量／弾性体比重）］］×１００

【0076】

熱膨張率は、下記式２を使用して、弾性体を２５℃から２００℃まで恒温槽で加熱したときの厚さ寸法の変化から求めた。

【0077】

［式２］
［（加熱後の弾性体厚さ−加熱前の弾性体厚さ）／（加熱前の弾性体厚さ）］×１００

【0078】

マイクロ樹脂バルーン及び精製水（以下、単に「水」という）を含み、界面活性剤を含まない実施例４の弾性体と、マイクロ樹脂バルーンのみを含む比較例１の弾性体とを比較すると、実施例４の弾性体は、比較例１の弾性体より連泡率が約１０倍高く、熱膨張率は低い値を示した。この結果、液状シリコーンゴムにマイクロ樹脂バルーンだけでなく、水を配合することにより、連泡性を高め、即ち、硬度を低くでき、且つ熱膨張率を低くできることがわかった。

【0079】

また、マイクロ樹脂バルーン、水及び界面活性剤を含む実施例２，３の弾性体と、マイクロ樹脂バルーン及び水を含み、界面活性剤を含まない実施例４の弾性体とを比較すると、実施例２，３の弾性体は、実施例４の弾性体より連泡率が約２〜３倍高く、熱膨張率は低い値を示した。この結果、液状シリコーンゴムにマイクロ樹脂バルーン及び水だけでなく、さらに界面活性剤を配合することにより、硬度及び熱膨張率を一層低くできることがわかった。

【0080】

これは、液状シリコーンゴムに界面活性剤を配合することにより、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と水の蒸発により形成された小さい空隙とで良好な連通状態が形成されたからである。なお、このような連通状態は、後述する試験例２のレーザー顕微鏡による観察で確認されている。

【0081】

なお、マイクロ樹脂バルーン、水及び界面活性剤を含む実施例１〜３、実施例５〜８の弾性体は、マイクロ樹脂バルーンのみを含む比較例１の弾性体と比べて、いずれも連泡率が高く、熱膨張率は低い値を示した。この結果からも液状シリコーンゴムにマイクロ樹脂バルーン、水及び界面活性剤を配合することで硬度及び熱膨張率を低くできることがわかった。

【0082】

また、成型の可否については、実施例１〜８、比較例１のいずれの弾性体も、成型可能○、又はゴム粘度がやや高いが成型可能△であると判断され、成型に際し問題がないことがわかった。

【0083】

【表1】

【0084】

（試験例２）
上記の手順で形成した実施例１及び比較例１の弾性体をレーザー顕微鏡（キーエンス製レーザー顕微鏡ＶＫ−１００）を用いて観察した。

【0085】

図６（ａ）、（ｂ）に、倍率１０００倍で観察した実施例１及び比較例１の弾性体のレーザー顕微鏡写真をそれぞれ示す。

【0086】

図６（ａ）に示すように、実施例１の弾性体は、約２０μｍ〜１００μｍのマイクロ樹脂バルーンが弾性体全体に亘って存在し、マイクロ樹脂バルーンの間には、約２μｍ〜１０μｍの水の蒸発に起因する多数の微細な（小さい）空隙が弾性体全体に亘って形成されていた。また、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と水の蒸発により形成された微細な空隙は、部分的に接触しており、連通状態を形成していることが確認された。

【0087】

一方、図６（ｂ）に示すように、比較例１の弾性体は、約２０μｍ〜１００μｍのマイクロ樹脂バルーンが弾性体全体に亘って存在するが、元々水を含んでいないため、実施例１で観察された微細な空隙は存在しなかった。

【0088】

よって、液状シリコーンゴムにマイクロ樹脂バルーンだけでなく、水及び界面活性剤を配合することにより、マイクロ樹脂バルーンで形成された空隙と水の蒸発により形成された微細な空隙とを弾性体中で均一に分散させて連通状態を形成できることがわかった。また、このような良好な連通状態は、界面活性剤を配合することにより効果的に達成されることがわかった。

【符号の説明】

【0089】

１ 加圧ロール
２,２Ａ，２Ｂ，２Ｃ 定着装置
１０ 芯体
１１ 弾性層
１２ 離型層
２０ 定着ベルト
２１ 押圧部材
２２ 加熱手段
２３ 加熱ロール
３０,３０Ａ，３０Ｂ 定着ロール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】