(57)【要約】【課題】厚み方向に高い熱伝導性を有し、かつ、低硬度な定着部材を提供する。【解決手段】該定着部材は、基体と、該基体上の弾性層と、を有し、該弾性層は、ゴムと、該ゴム中に分散されたフィラーとを含み、該弾性層の厚み−周方向の第１断面の第１の二値化像、及び、該弾性層の厚み−軸方向の第２断面の第２の二値化像において、該フィラーのうちの、円相当径が５μｍ以上の大粒径フィラーが占める平均面積割合が２０％以上、４０％以下であり、該大粒径フィラーの平均配列度ｆＬが、０.００以上、０．１５以下であり、該フィラーのうちの、円相当径が５μｍ未満の小粒径フィラーが占める平均面積割合が１０％以上、２０％以下であり、該小粒径フィラーの平均配列度ｆＳが、０．２０以上、０．５０以下であり、該小粒径フィラーの平均配列角度ΦＳが、６０°以上、１２０°以下である。【選択図】図９
2019215531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、該基体上の弾性層と、を有する電子写真画像形成装置用の定着部材であって、
該弾性層は、ゴムと、該ゴム中に分散されたフィラーとを含み、
該弾性層の厚み−周方向の第１断面の任意の５か所における１５０μｍ×１００μｍのサイズの第１の二値化像、及び、該弾性層の厚み−軸方向の第２断面の任意の５か所における１５０μｍ×１００μｍのサイズの第２の二値化像の各々における円相当径が５μｍ以上の大粒径フィラーが占める面積割合の平均値が２０％以上、４０％以下であり、該大粒径フィラーの平均配列度ｆＬが、０.００以上、０．１５以下であり、
該二値化像の各々における円相当径が５μｍ未満の小粒径フィラーが占める面積割合の平均値が１０％以上、２０％以下であり、
該小粒径フィラーの平均配列度ｆＳが、０．２０以上、０．５０以下であり、
該小粒径フィラーの平均配列角度ΦＳが、６０°以上、１２０°以下である、ことを特徴とする定着部材。
【請求項２】
前記弾性層中の全フィラーの平均面積割合が３０％以上、５０％以下である請求項１に記載の定着部材。
【請求項３】
前記弾性層の引張弾性率が０．２０ＭＰａ以上、１．２０ＭＰａ以下である請求項１又は２に記載の定着部材。
【請求項４】
前記弾性層の厚み方向の熱伝導率が１．３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上である請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項５】
前記基体が、ニッケル、銅、鉄、及び、アルミニウムからなる群より選択される少なくとも１つを含む請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項６】
前記定着部材が、エンドレスベルト形状を有する定着ベルトである請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項７】
加熱部材と、該加熱部材に対向して配置されている加圧部材とを有する熱定着装置であって、該加熱部材が、請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着部材であることを特徴とする熱定着装置。
【請求項８】
前記定着部材の基体を加熱する加熱手段を有する請求項７に記載の熱定着装置。
【請求項９】
前記加熱手段が誘導加熱手段であり、前記加熱部材が、請求項５に記載の定着部材である請求項８に記載の熱定着装置。
【請求項１０】
前記加熱手段が、前記基体を加熱するヒータである請求項８に記載の熱定着装置。
【請求項１１】
前記定着部材が、請求項６に記載の定着部材であって、前記ヒータが、該定着部材の内周面に接して配置されている請求項１０に記載の熱定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真画像形成装置の熱定着装置に用いられる定着部材及び熱定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真画像形成装置の熱定着装置においては、加熱部材と該加熱部材に対向配置された加圧部材とで圧接部が構成されている。未定着トナー像を保持した被記録材が、この圧接部に導入されると、未定着のトナーが加熱・加圧され、該トナーが溶融され、被記録材に当該画像が定着される。加熱部材は、被記録材上の未定着トナー像が接する部材であり、加圧部材は、加熱部材に対向配置される部材である。本発明に係る定着部材は、加熱部材及び加圧部材を含む。定着部材の形状としては、ローラ形状やエンドレスベルト形状を有する回転可能なものがある。これらの定着部材には、金属又は耐熱性樹脂等で形成された基体上に、例えば、架橋シリコーンゴムの如きゴムと、フィラーとを含む弾性層を有するものが用いられている。
【０００３】
近年、プリントスピードの高速化や画質の向上などを目的として、定着部材の弾性層の厚み方向の熱伝導性のさらなる向上が求められている。
特許文献１は、弾性層に含まれる熱伝導性フィラーを大粒径と小粒径のブレンドにすることで、弾性層の硬度上昇を抑えつつ、熱伝導性を高めた定着部材を開示している。また、特許文献２は、合成樹脂中に、マイクロ粒子サイズの熱伝導性無機球状マイクロフィラーを充填することにより形成した樹脂組成物において、該球状マイクロフィラーの一部を、板状、棒状、繊維状あるいは鱗片状形状のマイクロフィラーに置き換え充填すると共に、ナノ粒子サイズの熱伝導性無機ナノフィラーを充填し、かつ、電場を用いてフィラーを電界印加方向に配向させて形成した樹脂組成物を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３００５９１号公報
【特許文献２】特開２０１３−１５９７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一態様は、厚み方向に高い熱伝導性を有し、かつ、低硬度な定着部材の提供に向けたものである。また、本発明の他の態様は、高品位な電子写真画像を形成することのできる熱定着装置の提供に向けたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、基体と、該基体上の弾性層と、を有する電子写真画像形成装置用の定着部材であって、
該弾性層は、ゴムと、該ゴム中に分散されたフィラーとを含み、
該弾性層の厚み−周方向の第１断面の第１の二値化像、及び、該弾性層の厚み−軸方向の第２断面の第２の二値化像において、
該フィラーのうちの、円相当径が５μｍ以上の大粒径フィラーが占める平均面積割合が２０％以上、４０％以下であり、該大粒径フィラーの平均配列度ｆＬが、０.００以上、０．１５以下であり、
該フィラーのうちの、円相当径が５μｍ未満の小粒径フィラーが占める平均面積割合が１０％以上、２０％以下であり、
該小粒径フィラーの平均配列度ｆＳが、０．２０以上、０．５０以下であり、該小粒径フィラーの平均配列角度ΦＳが、６０°以上、１２０°以下である定着部材が提供される。
【０００７】
また、本発明の他の態様によれば、加熱部材と、該加熱部材に対向して配置されている加圧部材とを有する熱定着装置であって、該加熱部材が、上記の定着部材である熱定着装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様によれば、厚み方向に高い熱伝導性を有し、かつ、低硬度な定着部材を得ることができる。また、本発明の他の態様によれば、高品位な電子写真画像を形成することのできる熱定着装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】特許文献２に係る技術による弾性層中のフィラーの配列状態の説明図である。
【図２】本発明の２つの態様に係る定着部材の概略断面図である。                        ２Ａ：定着ベルトの概略断面図。２Ｂ：定着ローラの概略断面図。
【図３】コロナ帯電器の俯瞰図と断面図である。
【図４】ベルト形態の定着部材の弾性層の第１断面と第２断面を示す図である。
【図５】弾性層中のフィラーの配列度及び配列角度の確認方法を示す模式図である。
【図６】表層を積層する工程の一例の模式図である。
【図７】加熱ベルト−加圧ベルト方式の熱定着装置の一例の断面模式図である。
【図８】加熱ベルト−加圧ローラ方式の熱定着装置の一例の断面模式図である。
【図９】本発明の一態様に係る定着部材の弾性層中の熱伝導性フィラーの配列状態の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者らの検討によれば、特許文献１に係る定着部材は、弾性層の厚み方向の熱伝導率を１．５Ｗ／（ｍ・Ｋ）超とする場合には、シリコーンゴムに対するフィラー配合量を６０体積％以上とする必要があった。そのため、特許文献１に係る発明によっては、硬度上昇を抑えつつ、より一層の高熱伝導化を達成した定着部材を得ることは困難であると考えられる。
【００１１】
また、本発明者らは、特許文献２に係る樹脂組成物の、定着部材の弾性層への適用について検討した。その結果、外表面で測定される硬度が部分的に高い領域を有する定着部材が得られることがあった。特許文献２に係る樹脂組成物を適用した弾性層を備えた定着部材において、外表面で測定される硬度にバラつきが生じる理由を、本発明者らは以下のように推測した。すなわち、特許文献２においては、樹脂組成物を、２つの電極で挟み、当該電極間に交流電圧を印加することで、フィラーを電界印加方向に配列させている。このような方法によると、図１に示すように、樹脂組成物中の熱伝導性無機ナノフィラー１０１と共に熱伝導性無機球状マイクロフィラー１０２が厚み方向に配列し、かつ、熱伝導性無機ナノフィラー１０１及び熱伝導性無機球状マイクロフィラー１０２の存在状態に粗密が生じる。このことにより、これらのフィラーが配列した部分においては硬度が高くなり、これらのフィラーの存在状態が疎な部分においては硬度が低くなる。このことにより、硬度ムラが生じると考えられる。
【００１２】
本発明者らは、定着部材の弾性層の硬度上昇を抑えつつ、厚み方向の熱伝導性のより一層の向上を図るべく検討を重ねた。その結果、弾性層中の熱伝導性フィラーの配列状態を特定の状態に置くことにより、上記の目的をよく達成し得ることを見出した。
【００１３】
本発明の一態様に係る定着部材は、基体と、該基体上の弾性層と、を有する電子写真画像形成装置用の定着部材であって、該弾性層は、ゴムと、該ゴム中に分散されたフィラーとを含み、該弾性層の厚み−周方向の第１断面の第１の二値化像、及び、該弾性層の厚み−軸方向の第２断面の第２の二値化像において、該フィラーのうちの、円相当径が５μｍ以上の大粒径フィラーが占める平均面積割合が２０％以上、４０％以下であり、該大粒径フィラーの平均配列度ｆＬが、０.００以上、０．１５以下であり、かつ、該フィラーのうちの、円相当径が５μｍ未満の小粒径フィラーが占める平均面積割合が１０％以上、２０％以下であり、該小粒径フィラーの平均配列度ｆＳが、０．２０以上、０．５０以下であり、該小粒径フィラーの平均配列角度ΦＳが、６０°以上、１２０°以下である。
【００１４】
図９に示すように、弾性層中の熱伝導性フィラーのうち、円相当径が、５μｍ以上の大粒径フィラー７は、弾性層の厚み方向への配列の程度がきわめて低い。一方、円相当径が、５μｍ未満の小粒径フィラー８は、弾性層の厚み方向に高度に配列している。これにより、厚み方向の熱伝導性を高めると共に、低硬度を両立することができる。なお、図１及び図９において、図の上下方向が弾性層の厚み方向である。
【００１５】
弾性層中に配合される熱伝導性フィラーの量を増やすことなく、厚み方向の熱伝導性を高める方法として、力場や磁場、電場等の外場によってフィラーを配列させる技術がある。定着部材の弾性層に配合される熱伝導性フィラーに一般的に用いられるものとしては、アルミナやシリカ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム等の無機酸化物が多く、誘電分極を推進力とする電場による配列との親和性が高い。特許文献２において開示されている電場を用いてフィラーを配列させる技術は、平行平板電極間に、熱伝導性フィラーを分散させた硬化性液体を挟み込み、交流電場を数十分〜数時間印加すると同時に、熱等で硬化させる。これにより、フィラーを誘電泳動させて、電極間方向にフィラーを配列させた硬化物を得ている。しかしながら、上記のような方法では配合された大きなフィラーが、図１に示すように厚み方向に配列し、硬度上昇や硬度ムラを引き起こす場合がある。
【００１６】
一方、本実施形態においては、大粒径フィラーの厚み方向への配列を抑えつつ、大粒径フィラー間に小粒径フィラーを高度に配列させて、大粒径フィラーの間を小粒径フィラー群で橋架けすることで熱伝導パスを形成し、高熱伝導化させている。そのため、硬度上昇を抑えつつ、より一層の高熱伝導化を達成することができる。
【００１７】
該定着部材の弾性層は、例えば以下のような方法で製造することができる。基体上に熱伝導性フィラーと、バインダーの原料とを含む弾性層形成用の組成物の層（以降、「組成物層」ともいう）を形成する。該組成物層を加熱硬化する前に、該組成物層の外表面を帯電させる。これにより、該組成物層に含まれる熱伝導性フィラーのうちの、円相当径が５μｍ未満の小粒径フィラーが該組成物層の厚み方向に配列する。一方、該組成物層に含まれる熱伝導性フィラーのうちの、円相当径が５μｍ以上の大粒径フィラーは、殆ど配列しない。その後、該組成物層を加熱、硬化させることにより、本態様に係る弾性層が形成される。こうして得られる弾性層は、弾性層の硬度上昇を抑えつつ、弾性層の厚み方向の熱伝導率をより一層高めることができる。
【００１８】
組成物層の外表面を帯電する方法としては、非接触方式が好ましく、簡便かつ安価に略一様な帯電が可能なコロナ帯電器がより好ましい。
【００１９】
組成物層の外表面を帯電させた場合に、組成物層中の大粒径フィラーの配列が抑えられ、小粒径フィラーが高度に配列する理由を以下に述べる。すなわち、この方法においては、当該大粒径フィラーを誘電泳動させる十分な力が作用しないと考えられる。しかしながら、組成物層の表面を帯電させることにより、大粒径フィラーには誘電分極が生じており、大粒径フィラー間には局所的な電場が形成されていると考えられる。その結果、大粒径フィラー間に存在する小粒径フィラーは、局所的な電場により大粒径フィラー間で高度に配列し、大粒径フィラー同士を繋ぐ熱伝導パスを形成すると考えられる。
【００２０】
本発明の一実施形態に係る定着部材及び熱定着装置について、以下に具体的な構成に基づき詳細に説明する。
【００２１】
（１）定着部材の構成概略
本実施形態の定着部材の詳細について図面を用いて説明する。
本発明の一態様にかかる定着部材は、例えば、ローラ形状やエンドレスベルト形状の如き回転可能な部材（以降、各々、「定着ローラ」、「定着ベルト」ともいう）とすることができる。
図２Ａは、定着ベルトの周方向の断面図であり、図２Ｂは、定着ローラの周方向の断面図である。図２Ａ及び図２Ｂに示すように、定着部材は、基体３と、基体３の外表面上の弾性層４と、該弾性層４の外表面上の表層（離型層）６とを有する。また、弾性層４と表層６との間に、接着層５を有することもでき、この場合、表層６は、弾性層４の外周面に接着層５により固定されている。
【００２２】
（２）基体
基体の材質は特に限定されず、定着部材の分野で公知の材料を適宜用いることができる。基体を構成する材料としては、例えば、アルミニウム、鉄、ニッケル、銅の如き金属やステンレス鋼の如き合金、ポリイミドの如き樹脂が挙げられる。
ここで、熱定着装置が、定着部材の加熱手段として、誘導加熱方式により、基体を加熱する熱定着装置である場合、基体は、ニッケル、銅、鉄、及び、アルミニウムからなる群から選択される少なくとも１種の金属で構成される。中でも、特に、発熱効率の観点から、ニッケルや鉄を主成分とした合金が好適に用いられる。なお、主成分とは、対象物（ここでは基体）を構成する成分のうち、最も多く含まれる成分を意味する。
【００２３】
基体の形状は、定着部材の形状に応じて適宜選択することができ、例えば、エンドレスベルト形状、中空円筒状、中実円柱状、フィルム状等、様々な形状とすることができる。
【００２４】
定着ベルトの場合、基体の厚さは、例えば、１５〜８０μｍとすることが好ましい。基体の厚みを、上記の範囲内とすることで、強度及び可撓性を高いレベルで両立させ得る。また、基体の弾性層に対向する側とは反対側の表面上には、例えば、定着ベルトの内周面が他部材と接する場合における定着ベルトの内周面の摩耗を防ぐための層や、他部材との摺動性を向上させるための層を設けることもできる。
【００２５】
基体の弾性層と対向する側の表面は、弾性層との接着性等の機能を付与するために表面処理を施してもよい。表面処理の例としては、例えば、ブラスト処理、ラップ処理、研磨の如き物理的処理や、酸化処理、カップリング剤処理、プライマー処理の如き化学的処理が挙げられる。また、物理的処理及び化学的処理を併用してもよい。
【００２６】
特に、架橋シリコーンゴムをバインダーとして含む弾性層を用いる場合には、基体と弾性層の密着性向上のために、基体の外表面をプライマーで処理することが好ましい。プライマーとしては、例えば、有機溶剤中に添加剤を適宜配合し分散された塗料状態のものを用いることができる。このようなプライマーは市販されている。上記添加剤としては、例えば、シランカップリング剤、シリコーンポリマー、水素化メチルシロキサン、アルコキシシラン、加水分解・縮合・付加などの反応促進触媒、ベンガラ等の着色剤等を挙げることができる。このプライマーを基体の外表面に塗布し、乾燥や焼成のプロセスを経てプライマー処理が施される。
【００２７】
プライマーは、例えば、基体の材質、弾性層の種類や架橋時の反応形態などによって適宜選択可能である。例えば、弾性層を構成する材料が不飽和脂肪族基を多く含む場合には、該不飽和脂肪族基との反応によって接着性を付与するため、プライマーとしてはヒドロシリル基を含有する材料が好んで用いられる。また、弾性層を構成する材料がヒドロシリル基を多く含む場合には、反対にプライマーとしては不飽和脂肪族基を含有する材料が好んで用いられる。そのほかにも、プライマーとしては、アルコキシ基を含有する材料など、被着体である基体及び弾性層の種類に応じて適宜選択可能である。
【００２８】
（３）弾性層
弾性層は、熱定着装置において定着ニップを確保するために定着部材に柔軟性を付与するための層である。なお、定着部材を、紙上のトナーと接する加熱部材として用いる場合には、弾性層は、定着部材の表面が、紙の凹凸に追従し得るような柔軟性を付与するための層としても機能する。弾性層は、バインダーとしてのゴムと、該ゴム中に分散されたフィラーとを含む。より具体的には、弾性層は、バインダーと、熱伝導性フィラーとを含み、バインダーの原料（ベースポリマー、架橋剤等）と、フィラーとを少なくとも含む組成物を硬化させた硬化物から構成される。
【００２９】
上述した弾性層の機能を発現させる観点から、弾性層は、熱伝導性フィラーを含むシリコーンゴム硬化物から構成されることが好ましく、付加硬化型のシリコーンゴム組成物の硬化物から構成されることがより好ましい。シリコーンゴム組成物は、例えば、熱伝導性フィラー、ベースポリマー、架橋剤及び触媒、並びに、必要に応じて、添加剤を含むことができる。シリコーンゴム組成物は液状のものが多いため、熱伝導性フィラーが分散しやすく、熱伝導性フィラーの種類や添加量に応じて、その架橋度を調整することで、作製する弾性層の弾性を調整し易いため好ましい。
【００３０】
（３−１）バインダー
バインダーは、弾性層において弾性を発現する機能を担う。バインダーは、上記した弾性層の機能を発現させる観点から、シリコーンゴムを含むことが好ましい。シリコーンゴムは、非通紙部領域で２４０℃程度の高温になる環境においても柔軟性を保持できる高い耐熱性を有しており、好ましい。当該シリコーンゴムとしては、例えば、後述する付加硬化型の液状シリコーンゴムの硬化物（以降、「硬化シリコーンゴム」ともいう）を用いることができる。
【００３１】
（３−１−１）付加硬化型の液状シリコーンゴム
付加硬化型の液状シリコーンゴムは、通常、下記成分（ａ）〜（ｃ）を含む：
成分（ａ）：不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン；
成分（ｂ）：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；
成分（ｃ）：触媒。
以下、各成分について説明する。
【００３２】
（３−１−２）成分（ａ）
不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンは、ビニル基の如き不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンであり、例えば、下記構造式１及び構造式２に示すものが挙げられる。
【００３３】
【化１】
2019215531.tif 000003
【００３４】
構造式１中、ｍ１は０以上の整数を示し、ｎ１は３以上の整数を示す。また、構造式１中、Ｒ１は、各々独立して、不飽和脂肪族基を含まない１価の非置換又は置換炭化水素基を表し、ただし、Ｒ１のうちの少なくとも１つはメチル基を表し、Ｒ２は、各々独立して、不飽和脂肪族基を表す。
【００３５】
【化２】
2019215531.tif 000004
【００３６】
構造式２中、ｎ２は正の整数を示し、Ｒ３は、各々独立して、不飽和脂肪族基を含まない１価の非置換又は置換炭化水素基を表し、ただし、Ｒ３のうちの少なくとも１つはメチル基を表し、Ｒ４は、各々独立して、不飽和脂肪族基を表す。
【００３７】
構造式１及び構造式２において、Ｒ１及びＲ３が表すことのできる、不飽和脂肪族基を含まない１価の非置換又は置換炭化水素基としては、例えば、以下の基を挙げることができる。
・非置換炭化水素基
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（例えば、フェニル基等）。
・置換炭化水素基
アルキル基（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の置換アルキル基）。
【００３８】
構造式１及び構造式２で示されるオルガノポリシロキサンは、鎖構造を形成するケイ素原子に、直接結合したメチル基を少なくとも１つ有する。しかしながら、合成や取扱いが容易であることから、Ｒ１及びＲ３それぞれの５０％以上がメチル基であることが好ましく、すべてのＲ１及びＲ３がメチル基であることがより好ましい。
【００３９】
また、構造式１及び構造式２中の、Ｒ２及びＲ４が表すことのできる不飽和脂肪族基としては、例えば、以下の基を挙げることができる。すなわち、不飽和脂肪族基としては、ビニル基、アリル基、３−ブテニル基、４−ペンテニル基、５−ヘキセニル基等を挙げることができる。これらの基の中でも、合成や取扱いが容易かつ安価で、架橋反応も容易に行われることから、Ｒ２及びＲ４はいずれもビニル基であることが好ましい。
【００４０】
成分（ａ）としては、成形性の観点から、粘度は１００ｍｍ２／ｓ以上、５００００ｍｍ２／ｓ以下であることが好ましい。粘度（動粘度）は、ＪＩＳ  Ｚ  ８８０３：２０１１に基づき、毛管粘度計や回転粘度計等を用いて測定することができる。
【００４１】
成分（ａ）の配合量は、弾性層の形成に用いる液状シリコーンゴム組成物を基準として、耐圧性の観点から４０体積％以上、伝熱性の観点から７０体積％以下とすることが好ましい。
【００４２】
（３−１−３）成分（ｂ）
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、触媒の作用により、成分（ａ）の不飽和脂肪族基と反応し、硬化シリコーンゴムを形成する架橋剤として機能する。
成分（ｂ）としては、Ｓｉ−Ｈ結合を有するオルガノポリシロキサンであれば、いずれのものも用いることができる。特に、成分（ａ）の不飽和脂肪族基との反応性の観点から、１分子中における、ケイ素原子に結合した水素原子の数が平均３個以上のものが好適に用いられる。成分（ｂ）の具体例としては、例えば、下記構造式３に示す直鎖状のオルガノポリシロキサン及び下記構造式４に示す環状オルガノポリシロキサンを挙げることができる。
【００４３】
【化３】
2019215531.tif 000005
【００４４】
構造式３中、ｍ２は０以上の整数を示し、ｎ３は３以上の整数を示し、Ｒ５は、各々独立して、不飽和脂肪族基を含まない１価の非置換又は置換炭化水素基を表す。
【００４５】
【化４】
2019215531.tif 000006
【００４６】
構造式４中、ｍ３は０以上の整数を示し、ｎ４は３以上の整数を示し、Ｒ６は、各々独立して、不飽和脂肪族基を含まない１価の非置換又は置換炭化水素基を表す。
【００４７】
構造式３及び構造式４中のＲ５及びＲ６が表すことのできる不飽和脂肪族基を含まない１価の非置換又は置換炭化水素基としては、例えば、上述した構造式１中のＲ１と同様の基を挙げることができる。これらの中でも、合成や取扱いが容易で、優れた耐熱性が容易に得られることから、Ｒ５及びＲ６それぞれの５０％以上がメチル基であることが好ましく、すべてのＲ５及びＲ６がメチル基であることがより好ましい。
【００４８】
（３−１−４）成分（ｃ）
バインダーの形成に用いる触媒としては、例えば、硬化反応を促進するためのヒドロシリル化触媒を挙げることができる。ヒドロシリル化触媒としては、例えば、白金化合物やロジウム化合物などの公知の物質を用いることができる。触媒の配合量は適宜設定することができ、特に限定されない。
【００４９】
（３−２）熱伝導性フィラー
熱伝導性フィラーは、それ自体の熱伝導率、比熱容量、密度、粒径、比誘電率等を考慮して選択される。無機物、特に金属、金属化合物等の伝熱特性を向上させる目的で用いられる熱伝導性フィラーとしては、以下を挙げることができる。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、炭素繊維。
【００５０】
さらに、フィラー自体の熱伝導率と電気抵抗値、比誘電率の観点から、アルミナ、酸化亜鉛、金属ケイ素、炭化ケイ素、窒化ホウ素及び酸化マグネシウムからなる群より選択される少なくとも１種のフィラーであることがより好ましい。特に電気抵抗値と比誘電率の高い酸化マグネシウムがさらに好ましい。
【００５１】
フィラーについては、シリコーンへの親和性や電気抵抗値の観点から、表面処理を行ってもよい。具体的には、アルミナやシリカ、酸化マグネシウム等のフィラー表面に水酸基等の活性基を有するものは、シランカップリング剤やヘキサメチルジシラザン等で表面処理される。金属フィラーは、酸化膜を形成することで表面処理を行う。
【００５２】
さらに、電気抵抗値の調整はシリコーンゴム組成物全体で行ってもよい。比較的電気抵抗値が低いフィラーでも、電気抵抗値が高い第二のフィラーと併用することで、組成物全体の電気抵抗値を調整することもできる。
【００５３】
フィラーの粒径は、０．１μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以上３０μｍ以下がより好ましい。ここでいう粒径とは、体積平均粒径を指す。
【００５４】
極力配列させない大粒径フィラーの粒径は５μｍ以上である。そして、弾性層の厚み方向と周方向（厚み−周方向）の断面の任意の５か所における１５０μｍ×１００μｍのサイズの二値化像、及び、厚み方向と軸方向（厚み−軸方向）の断面の任意の５か所における１５０μｍ×１００μｍのサイズの二値化像を得たと仮定したとき、計１０個の二値化像の各々に占める該大粒径フィラーの面積割合（％）の平均値（以降、「大粒径フィラーの占める平均面積割合」ともいう）が２０％以上、４０％以下である。ここで、大粒径フィラーの面積割合は、［（二値化像における大粒径フィラーの面積の総和×１００）／（二値化像の面積）］をいう。大粒径フィラーの占める平均面積割合が２０％より小さい場合には、大粒径フィラー間距離が長くなり、電界を付与した時に十分大きな局所電場を発生させることができず、大粒径フィラー間に存在する小粒径フィラーを十分に配列させることが困難となる。また、大粒径フィラーの平均面積割合が４０％より大きい場合には、弾性層を十分に低硬度化することが困難となる。
【００５５】
配列させる小粒径フィラーの粒径は５μｍ未満である。そして、該二値化像の各々に占める該小粒径フィラーの面積割合の平均値（以降、「小粒径フィラーの占める平均面積割合」ともいう）が１０％以上、２０％以下である。ここで、小粒径フィラーの面積割合は、［（二値化像における小粒径フィラーの面積の総和×１００）／（二値化像の面積）］をいう。小粒径フィラーの占める平均面積割合が１０％より小さい場合には、小粒径フィラーを配列させて十分に高熱伝導化することが困難となる。また、小粒径フィラーの占める平均面積割合が２０％より大きい場合には、材料の粘度が上昇し、弾性層の加工性や平滑性に問題が生じることがある。
【００５６】
大粒径フィラーの占める平均面積割合と、小粒径フィラーの占める平均面積割合の和は、３０％以上、６０％以下、特には、３０％以上、５０％以下とすることが好ましい。大粒径フィラーの占める平均面積割合と、小粒径フィラーの占める平均面積割合の和は、弾性層における全フィラーが占める体積の割合と密接に関係している値である。大粒径フィラーの占める平均面積割合と、小粒径フィラーの占める平均面積割合の和を上記範囲内とすることで、弾性層の高熱伝導化と、高硬度化の抑制とをより良く両立し得る。
【００５７】
（３−３）
弾性層中の硬化シリコーンゴムの組成は、赤外分光分析装置（ＦＴ−ＩＲ）（例えば、商品名：Ｆｒｏｎｔｉｅｒ  ＦＴ  ＩＲ、ＰｅｒｋｉｎＥｌｍｅｒ社製）を用いた全反射（ＡＴＲ）測定を行うことにより確認可能である。シリコーンの主鎖構造であるケイ素−酸素結合（Ｓｉ−Ｏ）は、伸縮振動に伴い波数１０２０ｃｍ−１付近に強い赤外吸収を示す。さらに、ケイ素原子に結合したメチル基（Ｓｉ−ＣＨ３）は、その構造に起因する変角振動に伴い、波数１２６０ｃｍ−１付近に強い赤外吸収を示すことから、その存在を確認することが可能である。
【００５８】
弾性層における硬化シリコーンゴム及びフィラーの含有量は、熱重量測定装置（ＴＧＡ）（例えば、商品名：ＴＧＡ８５１、Ｍｅｔｔｌｅｒ−Ｔｏｌｅｄｏ社製）を用いることにより確認可能である。弾性層を剃刀等で切り出し、２０ｍｇ程度を正確に秤量して、装置で使用するアルミナパンに入れる。試料の入ったアルミナパンを装置にセットし、窒素雰囲気下、室温から８００℃まで２０℃毎分の昇温速度で加熱し、さらに８００℃で１時間定温する。窒素雰囲気中では、昇温に伴い、硬化シリコーンゴム成分は酸化されずにクラッキングにより分解・除去されるため、試料の重量が減少する。こうして測定前後の重量を比較することにより、弾性層に含まれていた硬化シリコーンゴム成分の含有量、及びフィラーの含有量を確認することができる。
【００５９】
（４）接着層
接着層は、弾性層と、表層とを接着させるための層である。接着層に用いる接着剤は、既知のものから適宜選択して使用することができ、特に限定されない。しかしながら、扱いやすさの観点から、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用いることが好ましい。この接着剤は、例えば、自己接着成分と、ビニル基に代表される不飽和脂肪族基を分子鎖中に複数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と、架橋触媒としての白金化合物とを含有することができる。弾性層表面に付与された該接着剤を付加反応により硬化することによって、表層を弾性層に接着させる接着層を形成することができる。
【００６０】
なお、上記自己接着成分としては、例えば、以下のものを挙げることができる。
・ビニル基等のアルケニル基、（メタ）アクリロキシ基、ヒドロシリル基（ＳｉＨ基）、エポキシ基、アルコキシシリル基、及びカルボニル基からなる群より選択される少なくとも１種、好ましくは２種以上の官能基を有するシラン。
・ケイ素原子数が２個以上３０個以下、好ましくは４個以上２０個以下の、環状又は直鎖状のシロキサン等の有機ケイ素化合物。
・分子中に酸素原子を含んでもよい、非ケイ素系（即ち、分子中にケイ素原子を含有しない）有機化合物。ただし、１価以上４価以下、好ましくは２価以上４価以下のフェニレン構造等の芳香環を１分子中に１個以上４個以下、好ましくは１個以上２個以下含有する。かつ、ヒドロシリル化付加反応に寄与し得る官能基（例えば、アルケニル基、（メタ）アクリロキシ基）を１分子中に少なくとも１個、好ましくは２個以上４個以下含有する。
【００６１】
上記の自己接着成分は１種単独で使用してもよいし、２種以上を組み合わせて使用してもよい。また、接着剤中には、粘度調整や耐熱性確保の観点から、本発明の趣旨に沿う範囲内においてフィラー成分を添加することができる。当該フィラー成分としては、例えば、以下のものを挙げることができる。
・シリカ、アルミナ、酸化鉄、酸化セリウム、水酸化セリウム、カーボンブラック等。
【００６２】
接着剤に含有される各成分の配合量は特に限定されず、適宜、設定することができる。このような付加硬化型シリコーンゴム接着剤は市販もされており、容易に入手することができる。接着層の厚みは２０μｍ以下であることが好ましい。接着層の厚みを２０μｍ以下とすることで、本態様に係る定着ベルトを加熱ベルトとして熱定着装置に用いた際に、熱抵抗を容易に小さく設定でき、内面側からの熱を効率的に記録媒体に伝え易い。
【００６３】
（５）表層
オプションとしての表層は、定着部材の外表面へのトナーの付着を防止する離型層としての機能を発現させるうえで、フッ素樹脂を含有させることが好ましい。表層の形成には、例えば、以下に例示する樹脂をチューブ状に成形したものを用いることができる。
・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。
上記例示した樹脂材料中、成形性やトナー離型性の観点から、ＰＦＡが特に好適に用いられる。
【００６４】
表層の厚みは、１０μｍ以上５０μｍ以下とすることが好ましい。表層の厚みをこの範囲内とすることで、定着部材の適度な表面硬度を維持し易い。
【００６５】
（６）定着部材の製造方法
本態様に係る定着部材は、例えば、以下の工程を含む製造方法によって製造することができる。
（ｉ）フィラーとバインダーの原料とを少なくとも含む組成物を用いて、基体上に弾性層を形成する工程（弾性層形成工程）。
また、上記製造方法は以下の工程を含むことができる。
（ｉｉ）基体を用意する工程。
（ｉｉｉ）弾性層上に接着層を形成する工程。
（ｉｖ）弾性層上に表層を形成する工程。
【００６６】
上記工程（ｉ）は、以下の工程を有することができる。
（ｉ−１）フィラーと、バインダーの原料とを含む、弾性層用の組成物を調製する工程（弾性層用の組成物の調製工程）。
（ｉ−２）基体上に該組成物を含む層を形成する工程（組成物層の形成工程）。
（ｉ−３）該組成物層中の熱伝導性フィラーを所定の配列状態とする工程（熱伝導性フィラーの配列工程）。
（ｉ−４）熱伝導性フィラーを所定の配列状態とした組成物層を硬化させて、弾性層を形成する工程（硬化工程）。
なお、上記工程（ｉ−２）〜（ｉ−４）は、順次行ってもよいし、並行して行ってもよい。以下に、各工程を詳しく説明する。
【００６７】
（ｉｉ）基体を用意する工程
まず、上述した材質で構成される基体を用意する。基体の形状は上述したように適宜設定でき、例えば、エンドレスベルト形状とすることができる。この基体の内面には、断熱性等の種々の機能を定着ベルトに付与するための層を適宜形成することができ、基体の外表面にも接着性等の種々の機能を定着部材に付与するために、表面処理を施すことができる。
【００６８】
（ｉ）弾性層形成工程
（ｉ−１）弾性層用の組成物の調製工程
まず、フィラー、並びに、バインダーの原料（例えば、ベースポリマー、架橋剤及び触媒）を含む、弾性層用の組成物を調製する。
【００６９】
（ｉ−２）組成物層の形成工程
該組成物を、金型成形法、ブレードコート法、ノズルコート法、リングコート法の如き方法で、基体上に適用し、該組成物の層を形成する。
【００７０】
（ｉ−３）熱伝導性フィラーの配列工程
工程（ｉ−２）で形成した組成物層中の熱導電性フィラーを厚み方向に配列させる一実施形態として、コロナ帯電器を用いる方法を説明する。なお、コロナ帯電方式には、コロナワイヤーと被帯電体の間にグリッド電極を持つスコロトロン方式と、グリッド電極を持たないコロトロン方式があるが、被帯電体の表面電位の制御性の観点から、スコロトロン方式が好ましい。
【００７１】
コロナ帯電器２は、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、ブロック２０１及び２０２、シールド２０３及び２０４、並びに、グリッド２０６を備える。また、ブロック２０１とブロック２０２の間に放電ワイヤ２０５が張架されている。不図示の高圧電源により、放電ワイヤ２０５に高電圧を印加して、シールド２０３及び２０４への放電によって得られるイオン流を、グリッド２０６に高電圧を印加することによって制御して、組成物層の表面を帯電させる。この時、基体３もしくは基体３を保持する中子１が接地されているため（不図示）、組成物層の表面の表面電位を制御することで、組成物層に所望の電場を発生させることが可能となる。
【００７２】
コロナ帯電器２を、図３Ａに示すように、組成物層４０１の幅方向に沿って近接して対向させて配置する。そして、コロナ帯電器２のグリッド２０６に電圧を印加し、放電させた状態で、中子１を回転させて、外周面に組成物層４０１を有する基体３を、例えば１００ｒｐｍで２０秒間回転させることによって、組成物層４０１の外表面を帯電させる。組成物層４０１の外表面とグリッド２０６との距離は１ｍｍ〜１０ｍｍとすることができる。このようにして組成物層の表面を帯電させて、組成物層内に電場を生じさせる。その結果、円相当径が５μｍ未満の小粒径フィラーを、組成物層の厚さ方向に配列させることができる。一方、円相当径が５μｍ以上の大粒径フィラーは、組成物層中における位置は殆ど変化せず、分極し、大粒径フィラー間で局所的な電場を生じさせる。かかる電場によって、大粒径フィラー間に位置する小粒径フィラーを配列させることができる。
【００７３】
グリッド２０６に印加する電圧は、熱伝導性フィラーに有効な静電的相互作用を発生させる観点から、絶対値として０．３ｋＶ〜３ｋＶ、特には、０．６ｋＶ〜２ｋＶの範囲が好ましい。印加する電圧の符号はワイヤに印加する電圧の符号と等しくすれば、マイナスでもプラスでも電界の方向は逆になるものの、得られる効果は同じである。
【００７４】
なお、組成物中の小粒径フィラーの配列のし易さは、例えば、組成物中のバインダー原料と熱伝導性フィラーの誘電率に依存すると考えられる。例えば、組成物中のバインダー原料の誘電率と熱伝導性フィラーの誘電率との差が大きい場合、比較的小さな印加電圧で小粒径フィラーを配列させることができる。したがって、グリッドへの印加電圧は、組成物中のバインダー原料に用いる材料と、熱伝導性フィラー種との組み合わせに応じて、適宜調整することが好ましい。
【００７５】
組成物層の表面の長手方向における電位制御の範囲としては、定着部材の通紙域以上であることが好ましい。例えば、図３Ａに示される構成を用いることができ、グリッド２０６に電圧を印加している間は、組成物層４０１を有する基体の中心軸を回転軸として回転させながら行うことで組成物層の全体を帯電させることが可能である。なお、定着ベルトの回転数としては１０ｒｐｍ〜５００ｒｐｍ、処理時間としては小粒径フィラーの配列を安定的に形成させる観点から５秒以上の処理時間を設けることが好ましい。以上より、表面電位と電場を付与する時間を制御することで、小粒径フィラーの配列の形成を制御することができる。
【００７６】
放電ワイヤ２０５には、ステンレススチール、ニッケル、モリブデン、タングステンなどの材質を適宜用いることができるが、金属の中で非常に安定性の高いタングステンを用いることが好ましい。なお、シールド２０３及び２０４の内側に張架される放電ワイヤ２０５の形状は特に限定されず、例えば、ノコギリ歯のような形状のものや、放電ワイヤを垂直に切断した際の断面形状が円形のもの（円断面形状）を用いることができる。放電ワイヤ２０５の（ワイヤに対して垂直に切断した際の切断面における）直径は、４０μｍ以上、１００μｍ以下とすることが好ましい。放電ワイヤ２０５の直径が４０μｍ以上であれば、放電によるイオンの衝突による放電ワイヤの切断や断裂を容易に防ぐことができる。また、放電ワイヤ２０５の直径が１００μｍ以下であれば、安定したコロナ放電を得る際に、放電ワイヤ２０５に対して適度な印加電圧をかけることができ、オゾンの発生を容易に防ぐことができる。
【００７７】
図３Ｂに示すように、平板状のグリッド２０６は、放電ワイヤ２０５と、基体３上に配される組成物層４０１との間に配置することができる。ここで、組成物層４０１表面の帯電電位を均一にする観点から、組成物層４０１表面と、グリッド２０６との間の距離は、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。
【００７８】
（ｉ−４）硬化工程
組成物層を加熱等により硬化させて、組成物層内の熱伝導性フィラーの位置が固定された弾性層を形成する。
【００７９】
（ｉｉｉ）弾性層上に接着層を形成する工程
（ｉｖ）弾性層上に表層を形成する工程
図６は、シリコーンゴムを含む弾性層４上に、付加硬化型シリコーンゴム接着剤を用いて形成した接着層５を介して表層６を積層する工程の一例を示す模式図である。まず、基体３の外周面に形成された弾性層４の表面に、付加硬化型シリコーンゴム接着剤を塗布する。さらにその外表面に、表層６を形成するためのフッ素樹脂チューブを被覆し、積層させる。なお、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、アンモニア処理等を施すことで、接着性を向上させることができる。
【００８０】
フッ素樹脂チューブの被覆方法は特に限定されないが、付加硬化型シリコーンゴム接着剤を潤滑材として被覆する方法や、フッ素樹脂チューブを外側から拡張し、被覆する方法などを用いることができる。また、不図示の手段を用いて、弾性層４とフッ素樹脂からなる表層６との間に残った、余剰の付加硬化型シリコーンゴム接着剤を、扱き出すことで除去することもできる。扱き出した後の接着層５の厚みは、伝熱性の観点から２０μｍ以下とすることが好ましい。
【００８１】
次に、電気炉などの加熱手段にて所定の時間加熱して、付加硬化型シリコーンゴム接着剤を硬化・接着させることにより、弾性層４上に、接着層５及び表層６を形成することができる。なお、加熱時間や加熱温度等の条件については、用いた接着剤等に応じて適宜設定することができる。得られた部材の幅方向の両端部を所望の長さに切断することで、定着部材を得ることができる。
【００８２】
＜弾性層中の熱伝導性フィラーの配列状態の確認＞
熱伝導性フィラーの配列状態は、弾性層の断面画像から得られる二値化像を用いて、二次元フーリエ変換を行うことで確認できる。
【００８３】
まず、測定用サンプルを作製する。例えば、定着部材が、図４Ａに示すような定着ベルト４００である場合、図４Ｂに示すように、例えば、縦５ｍｍ、横５ｍｍ、厚みが定着ベルトの全厚みである試料４０１を、定着ベルトの任意の１０箇所から１０個採取する。得られた１０個の試料のうち、５個の試料については、定着ベルトの周方向の断面、すなわち、弾性層の厚み−周方向の第一断面４０１−１を含む断面を、イオンビームを用いて研磨加工する。また、残りの５個の試料については、定着ベルトの周方向に直交する方向の断面、すなわち、弾性層の厚み−軸方向の第２断面４０１−２を含む断面を、イオンビームを用いて研磨加工する。イオンビームによる断面の研磨加工には、例えば、クロスセクションポリッシャを用いることができる。イオンビームによる断面の研磨加工では、試料からのフィラーの脱落や研磨剤の混入を防ぐことができ、また、研磨痕の少ない断面を形成することができる。
【００８４】
続いて、弾性層の第１断面が研磨加工された５個の試料、及び、弾性層の第２断面が研磨加工された５個の試料について、弾性層の第１断面及び弾性層の第２断面をレーザー顕微鏡や走査型電子顕微鏡観察（ＳＥＭ）等で観察し、１５０μｍ×１００μｍ領域の断面画像を取得する（図５Ａ）。
【００８５】
次に、得られた画像を市販の画像ソフトにより、フィラー部分を白く、シリコーンゴム部分を黒くなるように、白黒二値化処理を行う（図５Ｂ）。二値化の手法としては、例えば大津法を用いることができる。
【００８６】
次に、得られた二値化像の各フィラー７、８について、円相当径を算出し、円相当径が５μｍ以上の大粒径フィラー７のみを残した画像（図５Ｃ）と円相当径が５μｍ未満の小粒径フィラー８のみを残した画像（図５Ｄ）に分割する。そして、各々の画像から大粒径フィラー７と小粒径フィラー８の面積割合（画像の全面積に対して各フィラー７、８の総面積が占める割合）を算出する。なお、各フィラーの円相当径とは、当該フィラーの面積と同じ面積を有する円の直径をいう。
【００８７】
さらに、この大粒径フィラー画像、小粒径フィラー画像に対して二次元フーリエ変換解析を行うことで、フィラー配列の方向と程度を表す楕円プロット図が得られる（それぞれ図５Ｅ、図５Ｆ）。二次元フーリエ変換自体は、二値化像の周期性に対して直交方向にピークを持つため、楕円プロット図は、二次元フーリエ変換の結果を９０°位相をずらした結果となっている。この楕円プロット図の楕円長半径が成す角度から配列角度Φが、長半径をｘ、短半径をｙとした時のｆ＝１−（ｙ／ｘ）と定義するフィラー配列度ｆが、それぞれ求められる。
【００８８】
配列角度Φがフィラーの配列方向を表し、図５Ｅ、図５Ｆで９０°―２７０°方向が弾性層の厚み方向を示し、０°―１８０°方向が弾性層の周方向又は軸方向を示す。したがって、配列角度Φが９０°に近い程、厚み方向にフィラーが配列していることを示す。
【００８９】
また、配列度ｆは楕円の扁平率を表し、０以上１未満の値となる。ｆが０の時に円となり、配列をしていない完全ランダムな状態を表し、ｆが１に近づくにつれ、楕円の扁平が大きくなり、フィラーの配列度も大きいということになる。
【００９０】
フィラーの面積割合、配列角度Φ、配列度ｆは、弾性層の厚み−周方向の第１断面と、厚み−軸方向の第２断面の各々で５箇所、計１０箇所の数値の平均値で算出する。なお、フィラーの面積割合は、フィラーの体積配合割合と同義である。そのため、大粒径フィラー原料と小粒径フィラー原料の粒径分布がわかっていれば、その配合により大粒径フィラーと小粒径フィラーの体積配合割合（面積割合）を調整できる。しかし、厳密な粒径分布が分からない場合には、最終的に画像処理で面積割合を決定する。
【００９１】
本実施形態において、フィラーの粒径（円相当径）が５μｍ以上の大粒径フィラーの平均面積割合は２０％以上、４０％以下である。大粒径フィラーの平均面積割合が２０％より小さい場合には、大粒径フィラー同士の粒子間距離が長くなり、局所的な電場を十分に発生させることができない。そのため、大粒径フィラー間に存在する小粒径フィラーを十分に配列させることができず、高熱伝導性を達成することが困難となる。また、大粒径フィラーの平均面積割合が４０％より大きい場合には、弾性層を十分に低硬度化することが困難となる。
【００９２】
大粒径フィラーの平均配列度をｆＬとした場合、ｆＬは、０.００以上、０．１５以下である。ｆＬが０．１５以下であることにより、弾性層の低硬度化を達成することができる。
大粒径フィラーの平均配列角度をΦＬとした場合、ΦＬは、０°以上、１８０°以下のどの値でも構わない。
【００９３】
フィラーの粒径が５μｍ未満の小粒径フィラーの平均面積割合は１０％以上、２０％以下である。小粒径フィラーの平均面積割合が１０％以上である場合には、十分な高熱伝導性を達成することができる。また、小粒径フィラーの平均面積割合が２０％以下である場合には、材料の粘度の上昇に起因する加工性や平滑性の問題が生じることを防ぐことができる。
【００９４】
小粒径フィラーの平均配列度をｆＳとした場合、ｆＳは、０．２０以上、０．５０以下である。ｆＳがこの範囲にあることで、厚み方向の熱伝導性を高めることができる。小粒径フィラーの平均配列角度をΦＳとした場合、ΦＳは、６０°以上、１２０°以下である。ΦＳが９０°となる方向が弾性層の厚み方向になるため、ΦＳが９０°に近いほど、厚み方向に配列していることになる。そのため、ΦＳが上記範囲であることにより、厚み方向の熱伝導性を高めることができる。
【００９５】
弾性層の厚み方向の熱伝導率λは、以下の式から算出することができる。
λ＝α×Ｃｐ×ρ
ここで、λは弾性層の厚み方向の熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、αは厚み方向の熱拡散率（ｍ２／ｓ）、Ｃｐは定圧比熱（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））、ρは密度（ｋｇ／ｍ３）である。なお、各パラメータの測定方法は実施例において詳述する。
【００９６】
また、弾性層の柔軟性を評価する基準として、硬度又は引張弾性率がある。硬度は、例えばＪＩＳ  Ｋ７３１２に基づいて測定、あるいはマイクロゴム硬度計（ＭＤ−１ＴＹＰＥ−Ｃ硬度計、アスカー社製）を用いて測定することができる。引張弾性率は、弾性層から打ち抜き型（ＪＩＳ  Ｋ６２５１：２００４にて規定されるダンベル状８号型）により試料片を切り出し、測定箇所の厚みを測定する。次に、切り出した試料片を、例えば引張試験機（装置名：ストログラフＥＩＩ−Ｌ１、東洋精機製作所製）を用いて、室温で引張り速度２００ｍｍ／ｍｉｎで測定することができる。なお、引張弾性率は、測定結果から横軸に試料片の歪み、縦軸に引張り応力をとったグラフを作成し、歪みが０〜１０％の範囲において測定データを線形近似したときの傾きとする。
【００９７】
弾性層の厚み方向の熱伝導率を１．３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上とすることで良好な定着を行うことができる。さらに、熱伝導率が１．５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であれば、より良好な定着を行うことができる。
【００９８】
（７）熱定着装置
本実施形態に係る熱定着装置は、一対の加熱されたローラとローラ、ベルトとローラ、ベルトとベルト、といった回転体が互いに圧接されるように構成されている。熱定着装置の種類は、熱定着装置が搭載される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。
【００９９】
熱定着装置においては、加熱された定着部材と加圧部材を圧接することで定着ニップＮを形成し、この定着ニップＮに、未定着トナーによって画像が形成された、被加熱体となる記録媒体Ｓを挟持搬送させる。未定着トナーによって形成された画像をトナー像ｔと称する。これにより、トナー像ｔを加熱、加圧する。その結果、トナー像ｔは溶融・混色され、その後、冷却されることによって記録媒体上に画像が定着される。
以下、熱定着装置の具体例を挙げて、その構成を説明するが、本発明の範囲及び用途はこれに限定されるものではない。
【０１００】
（７−１）加熱ベルト−加圧ベルト方式の熱定着装置
図７は、一対の加熱ベルト１１と加圧ベルト１２といった回転体が圧接されている、いわゆるツインベルト方式の熱定着装置であり、加熱部材として加熱ベルトを備えた熱定着装置の一例の断面模式図である。ここで、熱定着装置又はこれを構成している部材について、幅方向とは、図７の紙面に垂直の方向である。熱定着装置について、正面とは、記録媒体Ｓの導入側の面である。左右とは、装置を正面から見て左又は右である。ベルトの幅とは、装置を正面から見たときの左右方向のベルト寸法である。記録媒体Ｓの幅とは、搬送方向に直交する方向の記録媒体寸法である。さらに、上流又は下流とは、記録媒体の搬送方向に関して上流又は下流である。
【０１０１】
この熱定着装置は、定着部材としての加熱ベルト１１と、加圧ベルト１２とを備えている。加熱ベルト１１と加圧ベルト１２は、図２Ａに示すようなニッケルを主成分とした金属製の可撓性を有する基体を含む加熱ベルトを２つのローラに張架したものである。
【０１０２】
加熱ベルト１１の加熱手段として、エネルギー効率の高い電磁誘導加熱により加熱可能な加熱源（誘導加熱部材、励磁コイル）を採用している。誘導加熱部材１３は、誘導コイル１３ａと、励磁コア１３ｂと、それらを保持するコイルホルダー１３ｃと、から構成される。誘導コイル１３ａは、長円状に扁平巻きされたリッツ線を用い、誘導コイルの中心と両脇に突起した横Ｅ型の励磁コア１３ｂの中に配置されている。励磁コア１３ｂは、フェライト、パーマロイといった高透磁率で残留磁速密度の低いものを用いるので、誘導コイル１３ａや励磁コア１３ｂでの損失を抑えられ、効率的に加熱ベルト１１を加熱することができる。
【０１０３】
励磁回路１４から誘導加熱部材１３の誘導コイル１３ａに高周波電流が流されると、加熱ベルト１１の基体が誘導発熱して基体側から加熱ベルト１１が加熱される。加熱ベルト１１の表面温度がサーミスタ等の温度検知素子１５により検知される。この温度検知素子１５で検知される加熱ベルト１１の温度に関する信号が制御回路部１６に送られる。制御回路部１６は、温度検知素子１５から受信した温度情報が所定の定着温度に維持されるように、励磁回路１４から誘導コイル１３ａに対する供給電力を制御して、加熱ベルト１１の温度を所定の定着温度に調節する。
【０１０４】
加熱ベルト１１は、ベルト回転部材としてのローラ１７及び加熱側ローラ１８によって張架されている。ローラ１７と加熱側ローラ１８は、それぞれ装置の不図示の左右の側板間に回転自由に軸受されて支持されている。
【０１０５】
ローラ１７は、例えば、外径が２０ｍｍで、内径が１８ｍｍである厚さ１ｍｍの鉄製の中空ローラであり、加熱ベルト１１に張りを与えるテンションローラとして機能している。加熱側ローラ１８は、例えば、外径が２０ｍｍで、径が１８ｍｍである鉄合金製の芯金に、弾性層としてのシリコーンゴム層が設けられた高摺動性の弾性ローラである。
【０１０６】
この加熱側ローラ１８は、駆動ローラとして駆動源（モータ）Ｍから不図示の駆動ギア列を介して駆動力が入力されて、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。この加熱側ローラ１８に上記のように弾性層を設けることで、加熱側ローラ１８に入力された駆動力を加熱ベルト１１へ良好に伝達することができるとともに、加熱ベルト１１からの記録媒体の分離性を確保するための定着ニップを形成できる。加熱側ローラ１８が弾性層を有することによって、加熱側ローラへの熱伝導も少なくなるためウォームアップタイムの短縮にも効果がある。
【０１０７】
加熱ベルト１１は、加熱側ローラ１８が回転駆動されると、加熱側ローラ１８のシリコーンゴム表面と加熱ベルト１１の内面との摩擦によってローラ１７と共に回転する。ローラ１７及び加熱側ローラ１８の配置や大きさは、加熱ベルト１１の大きさに合わせて選択される。例えば上記ローラ１７及び加熱側ローラ１８の寸法は、未装着時の内径が５５ｍｍの加熱ベルト１１を張架できるように選択されたものである。
【０１０８】
加圧ベルト１２は、ベルト回転部材としてのテンションローラ１９と加圧側ローラ２０によって張架されている。加圧ベルトの未装着時の内径は、例えば５５ｍｍである。テンションローラ１９と加圧側ローラ２０は、それぞれ装置の不図示の左右の側板間に回転自由に軸受させて支持させている。
【０１０９】
テンションローラ１９は、例えば、外径が２０ｍｍで、径が１６ｍｍである鉄合金製の芯金に、熱伝導率を小さくして加圧ベルト１２からの熱伝導を少なくするためにシリコーンスポンジ層を設けてある。加圧側ローラ２０は、例えば、外径が２０ｍｍで、内径が１６ｍｍである厚さ２ｍｍの鉄合金製とされた低摺動性の剛性ローラである。テンションローラ１９、加圧側ローラ２０の寸法も同様に、加圧ベルト１２の寸法に合わせて選択されたものである。
【０１１０】
ここで、加熱ベルト１１と加圧ベルト１２との間にニップ部Ｎを形成するために、加圧側ローラ２０は、回転軸の左右両端側が不図示の加圧機構により、矢印Ｆの方向に所定の加圧力にて加熱側ローラ１８に向けて加圧されている。
【０１１１】
また、装置を大型化することなく幅広いニップ部Ｎを得るために、加圧パッドを採用している。すなわち、加熱ベルト１１を加圧ベルト１２に向けて加圧する第１の加圧パッドとしての定着パッド２１と、加圧ベルト１２を加熱ベルト１１に向けて加圧する第２の加圧パッドとしての加圧パッド２２である。定着パッド２１及び加圧パッド２２は、装置の不図示の左右の側板間に支持されて配設している。加圧パッド２２は、不図示の加圧機構により、矢印Ｇの方向に所定の加圧力にて定着パッド２１に向けて加圧されている。第１の加圧パッドである定着パッド２１は、パッド基体とベルトに接する摺動シート（低摩擦シート）２３を有する。第２の加圧パッドである加圧パッド２２も、パッド基体とベルトに接する摺動シート２４を有する。これは、パッドのベルト内周面と摺擦する部分の削れが大きくなるという問題があるためである。ベルトとパッド基体の間に、摺動シート２３と２４を介在させることで、パッドの削れを防止し、摺動抵抗も低減できるので、良好なベルト走行性、ベルト耐久性を確保できる。
【０１１２】
なお、加熱ベルトには非接触の除電ブラシ（不図示）、加圧ベルトには接触の除電ブラシ（不図示）を各々設けている。
【０１１３】
制御回路部１６は、少なくとも画像形成実行時にはモータＭを駆動する。これにより加熱側ローラ１８が回転駆動され、加熱ベルト１１が同じ方向に回転駆動される。加圧ベルト１２は、加熱ベルト１１に従動して回転する。ここで、定着ニップ最下流の部分をローラ対１８、２０により加熱ベルト１１と加圧ベルト１２を挟んで搬送する構成とすることで、ベルトのスリップを防止することができる。定着ニップ最下流の部分は、定着ニップでの圧分布（記録媒体搬送方向）が最大となる部分である。
【０１１４】
加熱ベルト１１が所定の定着温度に立ち上がって維持（温調という）された状態において、加熱ベルト１１と加圧ベルト１２間のニップ部Ｎに、未定着トナー画像ｔを有する記録媒体Ｓが搬送される。記録媒体Ｓは、未定着トナー画像ｔを担持した面を、加熱ベルト１１側に向けて導入される。そして、記録媒体Ｓの未定着トナー画像ｔが加熱ベルト１１の外周面に密着したまま挟持搬送されていくことにより、加熱ベルト１１から熱が付与され、また、加圧力を受けて記録媒体Ｓの表面に定着される。この際、加熱ベルト１１の加熱された基体からの熱は、厚み方向の熱伝導性を高めた弾性層を通じて記録媒体Ｓに向けて効率よく輸送される。その後、記録媒体Ｓは、分離部材２５によって、加熱ベルトと分離して搬送される。
【０１１５】
（７−２）加熱ベルト−加圧ローラ方式の熱定着装置
図８は、加熱体としてセラミックヒータを用いた加熱ベルト−加圧ローラ方式の熱定着装置の例を示す模式図である。図８において、１１は、円筒状もしくはエンドレスベルト形状の加熱ベルトであり、本実施形態に係る定着部材を用いることができる。この加熱ベルト１１を保持するための耐熱性・断熱性のベルトガイド３０があり、その加熱ベルト１１と接触する位置（ベルトガイド３０の下面のほぼ中央部）に加熱ベルト１１を加熱するセラミックヒータ３１が、ガイド長手に沿って形成具備させた溝部に嵌入して固定支持させている。そして、加熱ベルト１１は、ベルトガイド３０にルーズに外嵌されている。また、加圧用剛性ステイ３２は、ベルトガイド３０の内側に挿通してある。
【０１１６】
一方、加熱ベルト１１に対向するように加圧ローラ３３が配設されている。なお加圧ローラ３３は、本例では弾性加圧ローラ、すなわち、芯金３３ａにシリコーンゴムの弾性層３３ｂを設けて硬度を下げたものであり、芯金３３ａの両端部を装置の不図示の手前側と奥側のシャーシ側板との間に回転自由に軸受け保持させて配設されている。なお、弾性加圧ローラには、表面性を向上させるために、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルエーテル共重合体）チューブを被覆している。
【０１１７】
加圧用剛性ステイ３２の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材（不図示）との間にそれぞれ加圧バネ（不図示）を縮設することで、加圧用剛性ステイ３２に押し下げ力を作用させている。これにより、耐熱樹脂製のベルトガイド３０の下面に配設したセラミックヒータ３１の下面と加圧ローラ３３の上面とが、加熱ベルト１１を挟んで圧接して定着ニップ部Ｎが形成される。
【０１１８】
加圧ローラ３３は、不図示の駆動手段により矢印のように反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ３３の回転駆動による、加圧ローラ３３と加熱ベルト１１の外表面との摩擦力で、加熱ベルト１１に回転力が作用して、加熱ベルト１１は、その内表面が定着ニップ部Ｎにおいてセラミックヒータ３１の下面に密着して摺動しながら、矢印のように時計方向に加圧ローラ３３の回転周速度にほぼ対応した周速度で、ベルトガイド３０の外回りに回転する（加圧ローラ駆動方式）。
【０１１９】
プリントスタート信号に基づいて加圧ローラ３３の回転が開始され、また、セラミックヒータ３１のヒートアップが開始される。加圧ローラ３３の回転による加熱ベルト１１の回転周速度が定常化し、セラミックヒータの上面に設けた温度検知素子３４の温度が所定温度、例えば１８０℃に立ち上がった瞬間に、定着ニップ部Ｎの加熱ベルト１１と加圧ローラ３３との間に被加熱材としての未定着トナー画像ｔを担持した記録媒体Ｓがトナー像担持面側を加熱ベルト１１側にして導入される。そして、記録媒体Ｓは、定着ニップ部Ｎにおいて加熱ベルト１１を介してセラミックヒータ３１の下面に密着し、加熱ベルト１１と一緒に定着ニップ部Ｎを移動通過していく。その移動通過過程において、加熱ベルト１１の熱が記録媒体Ｓに付与され、トナー画像ｔが記録媒体Ｓ面に加熱定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録媒体Ｓは、加熱ベルト１１の外表面から分離して搬送される。
【０１２０】
加熱体としてのセラミックヒータ３１は、加熱ベルト１１及び記録媒体Ｓの移動方向に直交する方向を長手とする低熱容量の横長の線状加熱体である。セラミックヒータ３１は、ヒータ基板３１ａと、該ヒータ基板３１ａの表面に、その長手に沿って設けた発熱層３１ｂと、さらにその上に設けた保護層３１ｃと、摺動部材３１ｄと、を基本構成とするものが好ましい。ここで、ヒータ基板３１ａは、チッ化アルミニウム等により構成することができる。発熱層３１ｂは、例えばＡｇ／Ｐｄ（銀／パラジウム）等の電気抵抗材料を、約１０μｍ、幅１〜５ｍｍにスクリーン印刷等により塗工することで形成することができる。保護層３１ｃは、ガラスやフッ素樹脂等で構成することができる。なお、熱定着装置に用いるセラミックヒータは、このようなものに限定されるわけではない。
【０１２１】
そして、セラミックヒータ３１の発熱層３１ｂの両端間に通電されることで、発熱層３１ｂが発熱し、ヒータ３１が急速に昇温する。セラミックヒータ３１は、ベルトガイド３０の下面のほぼ中央部にガイド長手に沿って形成具備させた溝部に、保護層３１ｃ側を上向きに嵌入して固定支持させてある。加熱ベルト１１と接触する定着ニップ部Ｎには、セラミックヒータ３１の摺動部材３１ｄの面と加熱ベルト１１の内表面が相互接触摺動する。
【０１２２】
以上のように、加熱ベルト１１は、シリコーンゴムを含む弾性層の厚み方向の熱伝導率を高めるとともに硬度も低く抑えている。このような構成により、加熱ベルト１１は、未定着トナー像を効率的に加熱でき、かつ低硬度であるため、定着ニップ時において記録媒体Ｓに高画質な画像を定着させることができる。
【０１２３】
以上のように、本発明の一態様によれば、定着部材が配置された熱定着装置が提供される。したがって、定着性能と画質に優れた定着部材を配置した熱定着装置を提供することができる。
【実施例】
【０１２４】
以下に、実施例を用いて本発明をより詳細に説明する。
【０１２５】
［硬度ムラ比較試験］
平行平板電極で作製した弾性層サンプルと、本発明の実施例である、コロナ帯電器で作製した弾性層サンプルとで硬度ムラ比較を行った。
【０１２６】
（１）液状付加硬化型シリコーンゴム組成物の調製
まず、成分（ａ）として、分子鎖両末端にのみ不飽和脂肪族基であるビニル基を有し、その他不飽和脂肪族基を含まない非置換炭化水素基としてメチル基を有するシリコーンポリマー（商品名：ＤＭＳ−Ｖ３５、Ｇｅｌｅｓｔ社製、粘度５０００ｍｍ２／ｓ、以降、「Ｖｉ」と称する。）を９８．６質量部準備した。なお、該シリコーンポリマーは、前記構造式２において、Ｒ３がいずれもメチル基であり、Ｒ４がいずれもビニル基であるポリマーである。
【０１２７】
次いで、このＶｉに、熱伝導性フィラーＡとして、酸化マグネシウム（商品名：ＳＬ−ＷＲ、神島化学工業社製、平均粒径１０μｍ）をシリコーン成分に対して３７体積％となるように、２５３質量部添加した。さらに熱伝導性フィラーＢとして、酸化マグネシウム（商品名：ＰＳＦ−ＷＲ、神島化学工業社製、平均粒子径１μｍ）をシリコーン成分に対して３体積％となるように、１９質量部添加し、十分に混合して混合物１を得た。
【０１２８】
次いで、硬化遅延剤である１−エチニル−１−シクロヘキサノール（東京化成工業社製）０．２質量部を同重量のトルエンに溶解したものを、混合物１中に添加して混合物２を得た。
次いで、成分（ｃ）としてヒドロシリル化触媒（白金触媒：１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン白金錯体、１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、及び２−プロパノールの混合物）０．１質量部を、混合物２中に添加して混合物３を得た。
さらに、成分（ｂ）として、シロキサン骨格が直鎖状で、ケイ素に結合した活性水素基を側鎖にのみ有するシリコーンポリマー（商品名：ＨＭＳ−３０１、Ｇｅｌｅｓｔ社製、粘度３０ｍｍ２／ｓ）を、１．４質量部計量した。これを、混合物３に添加し、十分に混合することで、液状付加硬化型シリコーンゴム組成物を得た。
【０１２９】
（２−１）平行平板電極サンプルの作製
上記シリコーンゴム組成物を５００μｍ厚のアクリルスペーサーと５０ｍｍ角のＩＴＯガラス電極で挟み込み、５００μｍ厚のサンプル片を作製した。
【０１３０】
ＩＴＯガラス電極に電源を接続し、交流電圧９５０Ｖ、周波数６０Ｈｚを印加させながら、８０℃２時間の条件でシリコーンゴムを硬化させた。その後、電極からシリコーンゴム硬化物を剥がし、２００℃で３０分間二次硬化を行い、平行平板電極サンプルを得た。
【０１３１】
（２−２）コロナ帯電サンプルの作製
上記シリコーンゴム組成物を、ＳＵＳフィルム上に、スリットコーターで厚み５００μｍの未硬化膜を形成した。そのＳＵＳフィルムを円筒形中子に貼り付け、回転させながらコロナ帯電器で帯電処理を行った。条件は、回転速度１００ｒｐｍ、コロナ帯電器のワイヤへの供給電流が−１５０μＡ、グリッド電極電位が−９５０Ｖ、帯電時間２０秒、グリッド電極と未硬化膜との距離が４ｍｍであった。
この帯電させた未硬化サンプルを１６０℃の電気炉で１分間加熱した（一次硬化）後、２００℃の電気炉で３０分間加熱して（二次硬化）、シリコーンゴム組成物を硬化させることによりコロナ帯電サンプルを得た。
【０１３２】
（３）サンプルの硬度ムラ評価
得られた各サンプルを、５０ｍｍ角になるように調整し、マイクロゴム硬度計（ＭＤ−１ＴＹＰＥ−Ｃ硬度計、アスカー社製）で面内の１０箇所を測定し、ゴム硬度平均値と標準偏差を算出した。
結果は、コロナ帯電サンプルが、ゴム硬度平均値６２．１°、標準偏差１．５°であったのに対し、平行平板電極サンプルは、ゴム硬度平均値６３．０°、標準偏差は７．０°であった。平行平板電極サンプルは硬度ムラが大きく、定着部材への適用は困難であることがわかった。
【０１３３】
［実施例１］
（１）液状付加硬化型シリコーンゴム組成物の調製
硬度ムラ比較試験に用いるサンプルの作製と同様にして、液状付加硬化型シリコーンゴム組成物を得た。
【０１３４】
（２）加熱ベルトの作製
基体として、内径５５ｍｍ、幅４２０ｍｍ、厚さ６５μｍのニッケル電鋳製エンドレスベルトを用意した。なお、一連の製造工程中、エンドレスベルトは、その内部に中子を挿入して取り扱った。まず、基体の外周面に、プライマー（商品名：ＤＹ３９−０５１Ａ／Ｂ、東レ・ダウコーニング社製）を乾燥重量が５０ｍｇとなるように略均一に塗布し、溶媒を乾燥させた後、１６０℃に設定した電気炉で３０分間の焼付け処理を行った。
【０１３５】
このプライマー処理された基体上に、リングコート法で、厚さ４５０μｍのシリコーンゴム組成物層を形成した。次に、コロナ帯電器を、シリコーンゴム組成物層を外周面に有する基体の母線に沿って対向配置し、該基体を１００ｒｐｍで回転させながら、シリコーンゴム組成物層の外表面を帯電させた。帯電条件は、コロナ帯電器の放電ワイヤへの供給電流を−１５０μＡ、グリッド電極電位を−９５０Ｖ、帯電時間を２０秒、グリッド電極とシリコーンゴム組成物層の外表面との距離を４ｍｍとした。
次いで、該基体を電気炉に入れ、温度１６０℃で１分間加熱して、該シリコーンゴム組成物層を一次硬化させた後、温度２００℃で３０分間加熱して該シリコーンゴム組成物層を二次硬化させて弾性層を形成した。
【０１３６】
次に、弾性層の表面に、接着層を形成するための付加硬化型シリコーンゴム接着剤（商品名：ＳＥ１８１９ＣＶ  Ａ／Ｂ、東レ・ダウコーニング社製）を、厚さがおよそ２０μｍ程度になるように略均一に塗布した。これに、表層を形成するための内径５２ｍｍ、厚み４０μｍのフッ素樹脂チューブ（商品名：ＮＳＥ、グンゼ社製）を拡径しつつ積層した。その後、フッ素樹脂チューブの上からベルト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、５μｍ程度まで薄くなるように扱き出した。次いで、該基体を、電気炉に入れ、温度２００℃で１時間加熱して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て定着ベルトを得た。
【０１３７】
（３）定着ベルトの弾性層の評価
（３−１）弾性層の厚み方向断面におけるフィラーの面積割合と配列性評価
作製した定着ベルトの任意の１０箇所から測定用サンプルを１０個切り出し、前記した方法によって５個の測定用サンプルについては、定着ベルトの周方向の断面を、イオンビームを用いて研磨加工した。残りの５個の測定用サンプルについては、定着ベルトの周方向に直交する方向の断面を、イオンビームを用いて研磨加工した。研磨加工には、クロスセクションポリッシャ（商品名：ＳＭ０９０１０、日本電子社製）を用いた。研磨加工は、アルゴンガス雰囲気中で印加電圧を４．５Ｖに設定し、１１時間に亘って基体側から定着ベルトの厚み方向に対してイオンビームを照射することによって行った。各測定用サンプルの研磨加工面を、レーザー顕微鏡（商品名：ＯＬＳ３０００、オリンパス社製、５０倍対物レンズ使用）で観察し、１５０μｍ×１００μｍサイズの断面画像を得た。
【０１３８】
得られた１０個の各断面画像について、画像処理ソフト「ＩｍａｇｅＪ」を用いて二値化処理を行った。二値化法としては大津法を用いた。得られた二値化像から、フィラー粒径５μｍ以上の大粒径フィラー面積割合を求め、それらの算術平均値を算出した。同様にして、フィラー粒径５μｍ未満の小粒径フィラー面積割合を算出し、それらの算術平均値を算出した。次に、各二値化像に対して二次元フーリエ変換処理を行った。二次元フーリエ変換処理の結果得られる楕円プロット図から、大粒径フィラー配列度ｆＬを求め、それらの算術平均値を求めた。同様に、小粒径フィラー配列度ｆＳを求め、それらの算術平均値を求めた。さらに、小粒径フィラー配列角度ΦＳを求め、それらの算術平均値を求めた。
【０１３９】
（３−２）弾性層の厚み方向の熱伝導率
弾性層の厚み方向の熱伝導率λは、以下の式から算出した。
λ＝α×Ｃｐ×ρ
式中、λは弾性層の厚み方向の熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、αは厚み方向の熱拡散率（ｍ２／ｓ）、Ｃｐは定圧比熱（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））、ρは密度（ｋｇ／ｍ３）である。ここで、厚み方向の熱拡散率α、定圧比熱Ｃｐ、及び密度ρの値は、以下の方法により求めた。
【０１４０】
・熱拡散率α
弾性層の厚み方向の熱拡散率αは、周期加熱法熱物性測定装置（商品名：ＦＴＣ−１、アドバンス理工社製）を用いて、室温（２５℃）で測定した。弾性層から、面積が８×１２ｍｍの試料片をカッターで切り取り、計５個の試料片を作製し、それぞれの試料片の厚みをデジタル測長器（商品名：ＤＩＧＩＭＩＣＲＯ  ＭＦ−５０１、  フラット測定子φ４ｍｍ、ニコン社製）を用いて測定した。次に、それぞれの試料片に対し、計５回測定し、その平均値（ｍ２／ｓ）を求めた。なお、測定は、１ｋｇの重りを使用して試料片を加圧しながら行った。
その結果、シリコーンゴム弾性層の厚み方向の熱拡散率αは６．０１×１０−７ｍ２／ｓであった。
【０１４１】
・定圧比熱ＣＰ
弾性層の定圧比熱は、示差走査熱量測定装置（商品名：ＤＳＣ８２３ｅ、メトラー・トレド社製）を用いて測定した。
具体的には、試料用のパン及び参照用のパンとして、アルミニウム製のパンを用いた。まず、ブランク測定として、両方のパンが空の状態で、１０分間、１５℃の定温に保った後、２１５℃まで１０℃／分の昇温速度で昇温し、さらに１０分間、２１５℃の定温で保つプログラムで測定を実施した。次に、定圧比熱が既知である１０ｍｇの合成サファイアを基準物質に用い、同じプログラムで測定を行った。次いで、基準物質の合成サファイアと同量の１０ｍｇの測定試料を弾性層から切り出した後、試料パンにセットし、同じプログラムで測定を実施した。これらの測定結果を上記示差走査熱量測定装置に付属の比熱解析ソフトウェアを用いて解析し、５回の測定結果の平均値から、２５℃における定圧比熱ＣＰを算出した。
その結果、シリコーンゴム弾性層の定圧比熱は、１．１３Ｊ／（ｇ・Ｋ）であった。
【０１４２】
・密度ρ
弾性層の密度は、乾式自動密度計（商品名：アキュピック１３３０−０１、島津製作所製）を用いて測定した。
具体的には、１０ｃｍ３の試料セルを用い、セル容積のおおよそ８割程度を満たすように試料片を弾性層から切り出し、この試料片の質量を測定した後、試料セルに入れた。この試料セルを装置内の測定部にセットし、測定用のガスとしてヘリウムを用い、ガス置換の後、容積測定を１０回実施した。各回について試料片の質量と測定された容積から、弾性層の密度を算出し、その平均値を求めた。
その結果、シリコーンゴム弾性層の密度は２．０６ｇ／ｃｍ３であった。
【０１４３】
単位換算した弾性層の定圧比熱Ｃｐ（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））と密度ρ（ｋｇ／ｍ３）、及び測定した熱拡散率α（ｍ２／ｓ）から、弾性層の厚み方向の熱伝導率λを算出した結果、１．４０Ｗ／（ｍ・Ｋ）であった。
【０１４４】
（３−３）弾性層の引張り弾性率
弾性層が低硬度であることを確認するために、弾性層の引張り弾性率を測定した。具体的には、弾性層から打ち抜き型（ＪＩＳ  Ｋ６２５１：２００４にて規定されるダンベル状８号型）により試料片を切り出し、測定箇所である中央付近の厚みを測定した。次に、切り出した試料片を、引張試験機（装置名：ストログラフＥＩＩ−Ｌ１、東洋精機製作所製）を用いて、引張り速度２００ｍｍ／ｍｉｎ、室温にて試験した。なお、引張り弾性率は、測定結果から横軸に試料片の歪み、縦軸に引張り応力をとったグラフを作成し、歪みが０〜１０％の範囲において測定データを線形近似したときの傾きとした。
その結果、弾性層の引張り弾性率は０．４１ＭＰａであった。
【０１４５】
（４）定着ベルトの評価
こうして得られた定着ベルトを、電子写真方式の複写機（商品名：ｉｍａｇｅＰＲＥＳＳ（登録商標）  Ｃ８５０、キヤノン社製）の熱定着装置に組み込んだ。そして、この熱定着装置を、上記複写機に装着した。この複写機を用いて、定着温度を標準の定着温度よりも低く設定して、坪量３００ｇ／ｍ２の厚紙（商品名：ＵＰＭ  Ｆｉｎｅｓｓｅ  ｇｌｏｓｓ  ３００ｇ／ｍ２、ＵＰＭ社製）にシアンのベタ画像の形成を行った。具体的には、熱定着装置の定着温度を、標準の定着温度である１９５℃から１８５℃に調整して、シアンのベタ画像を５枚連続して形成し、５枚目のベタ画像について画像濃度を測定した。次いで、当該ベタ画像のトナー面を、４．９ｋＰａ（５０ｇ／ｃｍ２）の荷重をかけたシルボン紙でトナー面を同一方向に３回摺擦し、摺擦後の画像濃度を測定した。そして、摺擦前後での画像濃度の低下率（＝［摺擦前後での画像濃度差／摺擦前の画像濃度］×１００）が、５％未満である場合に、トナーが厚紙に定着したものと判断した。その結果を下記の基準で評価した。画像濃度は、反射濃度計（マクベス社製）を用いた。また、定着温度を、１８０℃に調整した以外は、上記と同様にして厚紙へのトナーの定着状態を評価した。
ランクＡ：定着温度１８０℃にて、トナーが厚紙に定着した。
ランクＢ：定着温度１８５℃にて、トナーが厚紙に定着した。
ランクＣ：定着温度１８５℃にて、トナーが厚紙に定着しなかった。
【０１４６】
また、５枚目のベタ画像を目視で観察し、光沢ムラの有無及びその程度を下記の基準で評価した。
ランクＡ：光沢ムラがなく極めて優れていた。
ランクＢ：光沢ムラがなく優れていた。
ランクＣ：やや光沢ムラがあった。
−：画質未評価
【０１４７】
［実施例２〜３］
熱伝導性フィラーＡの酸化マグネシウムを４０体積％または４３体積％とした以外は実施例１と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
【０１４８】
［実施例４〜６］
熱伝導性フィラーＡ及び熱伝導性フィラーＢの配合比率を表１に記載したように変更した以外は実施例１と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
【０１４９】
［実施例７］
熱伝導性フィラーＡとしてアルミナ（商品名：ＡＯ−５０９、アドマテック社製、平均粒径１０μｍ）３７体積％を配合し、熱伝導性フィラーＢとしてアルミナ（商品名：ＡＯ−５０２、アドマテック社製、平均粒径０．７μｍ）３体積％を配合した以外は実施例１と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
【０１５０】
［実施例８］
熱伝導性フィラーＡとして酸化亜鉛（商品名：ＬＰＺＩＮＣ−１１、堺化学工業社製、平均粒径１１μｍ）３７体積％を配合し、熱伝導性フィラーＢとして酸化亜鉛（商品名：ＬＰＺＩＮＣ−２、堺化学工業社製、平均粒径２μｍ）３体積％を配合した以外は実施例１と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
【０１５１】
［実施例９］
熱伝導性フィラーＡとして金属ケイ素（商品名：Ｍ−Ｓｉ＃６００、キンセイマテック社製、平均粒径１０μｍ）４０体積％を配合し、熱伝導性フィラーＢを配合しなかった以外は実施例１と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
【０１５２】
［実施例１０］
熱伝導性フィラーＡとして炭化ケイ素（商品名：ＳＳＣ−Ａ１５、信濃電気製錬社製、平均粒径１１μｍ）４０体積％を配合し、熱伝導性フィラーＢを配合しなかった以外は実施例１と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
【０１５３】
［実施例１１］
熱伝導性フィラーＡを窒化ホウ素（商品名：ＳＧＰＳ、デンカ社製、平均粒径１２μｍ）４０体積％を配合し、熱伝導性フィラーＢを配合しなかった以外は実施例１と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
【０１５４】
［実施例１２］
熱伝導性フィラーＡとして、金属ケイ素（商品名：Ｍ−Ｓｉ＃６００、キンセイマテック社製、平均粒径１０μｍ）を４体積％、及び、酸化マグネシウム（商品名：ＳＬ−ＷＲ、神島化学工業社製、平均粒径１０μｍ）を３６体積％用いた以外は、実施例１と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
【０１５５】
［比較例１］
電場付与を行わなかった以外は実施例１と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
【０１５６】
［比較例２］
熱伝導性フィラーＡとして、実施例１で用いた酸化マグネシウムを篩によって粒径４μｍ以下の粒子をカットしたものを４０体積％配合し、熱伝導性フィラーＢを配合しなかった以外は実施例１と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
【０１５７】
［比較例３］
熱伝導性フィラーＡの酸化マグネシウムを２５体積％、熱伝導性フィラーＢの酸化マグネシウムを１５体積％配合した以外は実施例１と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
【０１５８】
【表１】
2019215531.tif 000007
【０１５９】
表１の結果から、実施例１と比較例１を比較すると、電場を付与していない比較例１では、粒径５μｍ以上の大粒径フィラーも粒径５μｍ未満の小粒径フィラーも、弾性層の厚み方向に配列していない（平均配列度ｆＬ、ｆＳが０．１５以下）。一方、実施例１では、小粒径フィラーが厚み方向に配列（平均配列度ｆＳが０．２０以上、平均配列角度ΦＳが６０°以上１２０°以下）して、厚み方向の熱伝導率が高くなっていることがわかる。また、実施例１〜１１と比較例２、３を比較すると、大粒径フィラーの平均面積割合が２０％以上４０％以下、小粒径フィラーの平均面積割合が１０％以上２０％以下である場合に、小粒径フィラーが厚み方向に配列しており、厚み方向の熱伝導率も高くなっている。その結果、実施例１〜１２に係る定着ベルトは、定着性が良好であることがわかる。具体的には、すべての実施例において、厚み方向の熱伝導率は１．３０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であり定着性が良く、特に厚み方向の熱伝導率が１．５０Ｗ／（ｍ・Ｋ）を超えるものは、さらに定着性が良い。
【０１６０】
また、全フィラーの体積配合割合（画像での平均面積割合）は、３０％以上、５０％以下であることが好ましい。全フィラーの体積配合割合がこの範囲であれば、引張弾性率も０．２０ＭＰａ以上、１．２０ＭＰａ以下（１．２０ＭＰａはＡｓｋｅｒ  Ｃ  硬度（ＪＩＳ  Ｋ７３１２）では６０°程度）と低く、低硬度となる。その結果、定着ベルトが、定着ニップ部において被記録材である紙繊維の凹凸に追従し、トナーの軟化・溶融ムラが発生しにくくなり、高画質な画像が得られる。
【０１６１】
実施例１〜１２に示すように、大粒径フィラー及び小粒径フィラーの平均面積割合、平均配列度ｆＬ、ｆＳ、並びに平均配列角度ΦＳを所定の範囲内で適切に組み合わせることにより、厚み方向の熱伝導率が高くかつ低硬度の弾性層を形成することができる。また、定着性をより向上させた構成や、画質をより向上させた構成を選択することもできる。さらに、実施例２、３のように、定着性と画質のいずれもが優れた特性を示す定着部材を製造することも可能である。
【０１６２】
比較例２では、小粒径フィラーの平均面積割合が２％と少ないため、小粒径フィラーの平均配列度ｆＳも０．０６と小さく、小粒径フィラーが厚み方向に配列していない。そのため、厚み方向の熱伝導度も小さい。また、比較例３では、配合するフィラーの割合を変えて、大粒径フィラーの平均面積割合を減らし、小粒径フィラーの平均面積割合を増やしている。しかし、大粒径フィラーの平均面積割合が２０％未満であるため、小粒径フィラーの平均配列度ｆＳが０．０７となり、小粒径フィラーが厚み方向に配列しておらず、あまり高熱伝導率とはなっていない。
【０１６３】
これは、大粒径フィラーが局所電場を形成し、大粒径フィラー間に存在する小粒径フィラーが配列することで高熱伝導化することを示唆している。つまり、相対的に大粒径フィラーの割合を減らしたことで大粒径フィラー間距離が大きくなり、局所電場も減少したため、小粒径フィラーの配列も発生していないためと考えられる。一方、小粒径フィラーの配合割合が小さすぎても小粒径フィラーは配列しにくいものと考えられる。
【０１６４】
以上の実施例及び比較例は定着ベルトについて説明したが、加熱ローラの場合にも同様の傾向にあることは容易に理解できるものである。
【符号の説明】
【０１６５】
３  基体
４  弾性層
４０１−１  第１断面
４０１−２  第２断面
７  大粒径フィラー
８  小粒径フィラー
１００  定着部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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