(57)【要約】【課題】電子写真画像形成装置の定着部材として用いたときに充分な熱伝導性を有し、且つ、硬度が適切な範囲にある定着部材を提供することである。【解決手段】少なくとも弾性層を有し、弾性層は、弾性材料と、平均粒径Ｌが１μｍ以上、１００μｍ以下の熱伝導性充填材を含み、弾性層の任意の断面における、平均粒径Ｌの５倍四方である５Ｌ×５Ｌ相当の面積を２５箇所観察した際の、熱伝導性充填材の個数の変動係数ＣVが２５％以上、７５％以下であることを特徴とする、定着部材。【選択図】図１
2007219371.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真用加熱定着装置に組み込まれる定着部材であって、
該定着部材は、少なくとも弾性層を有し、
該弾性層は、弾性材料と、平均粒径Ｌが１μｍ以上、１００μｍ以下の熱伝導性充填材とを含み、
該弾性層の任意の断面における、該平均粒径Ｌの５倍四方である５Ｌ×５Ｌの部分の面積を２５箇所観察した際の、該熱伝導性充填材の個数の変動係数ＣVが２５％以上、７５％以下であることを特徴とする、定着部材。
【請求項２】
前記弾性材料が、シリコーンゴムであることを特徴とする請求項１に記載の定着部材。
【請求項３】
前記熱伝導性充填材の熱伝導率が、１０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上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】
前記熱伝導性充填材の前記弾性層中の配合量が、３０体積％以上、５０体積％以下であることを特徴とする請求項１から３の何れか１項に記載の定着部材。
【請求項５】
電子写真用加熱定着装置に組み込まれる定着部材であって、
該定着部材は、少なくとも弾性層を有し、
該弾性層は、弾性材料と、熱伝導性充填材と、凝集剤とを含み、
該弾性層中の該熱伝導性充填材の含量が２０体積％以上、６０体積％以下、該弾性層中の該凝集剤の含量が０.１質量％以上、１５質量％以下であることを特徴とする定着部材。
【請求項６】
前記凝集剤が、少なくともアルコール基を有する化合物であることを特徴とする、請求項５に記載の定着部材。
【請求項７】
前記凝集剤が、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、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール及びグリセリンからなる群より選ばれた少なくとも一種の化合物からなることを特徴とする請求項５又は６に記載の定着部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着部材、特に、電子写真用トナー画像定着装置に組み込まれる定着部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、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、ベルトとローラといった回転体が圧接されている。この加熱定着装置中では、未定着のトナー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に導入されて加熱・溶融され、その後、冷却、固化されて被記録材上に永久画像が形成される。
【０００３】
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定着部材と称し、その形態に応じて定着ローラ、定着フィルム、定着ベルト等と呼ばれる。これら定着部材は、金属または耐熱性樹脂等で形成された基材上に耐熱性の弾性体を単層または多層に積層して形成されたものが多い（特許文献１及び２参照）。
【０００４】
この定着部材において基材上に形成された耐熱性の弾性層には、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性ゴム材料が用いられることが多い。しかし、これらの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っていた。そこで、これらの耐熱性ゴム材料に熱伝導性の高い無機系の充填材を分散させることで、弾性層の熱伝導性を向上させる方法が知られている（特許文献３参照）。
【０００５】
また、定着部材弾性層の熱伝導性を向上させる他の手法として、弾性体材料にシリコーンゴムを発泡成型させたものを用い、この発泡層に液状またはゼリー状の高熱伝導性物質を封入したものが提案されている（特許文献４参照）。この定着部材では、定着部材内に熱流路を確保し温度低下に対する熱応答性を高めることを目的としている。
【０００６】
ところで、このような弾性層を有する構成の定着部材を組み込んだ定着装置は、特にカラー画像等の異なる色のトナーが複数重なり合った未定着トナーを定着する際に広く用いられる（いわゆるカラー複写機、カラープリンター）。これは弾性層の変形により、トナー像を包み込むことで像ズレ、にじみを防ぎ、混色性を良くするという効果や、また、被加熱体である紙の繊維の凹凸に追従し、トナーの溶融ムラが発生するのを防止するといった効果がある。
【０００７】
しかしながら、弾性層の材料として用いる耐熱性ゴム材料の熱抵抗を下げる為に、良熱伝導性の充填材の配合量を増加させると、硬度が上昇してしまうため弾性層の変形が抑制されていた。このため、未定着のトナー像を充分に包み込むことが不可能となりやすく、混色性・色再現性の悪化やトナー像のつぶれ、溶融均一性の低下などを招く場合があった。
【特許文献１】特開平１０−１１１６１３号公報（第５頁、図１）
【特許文献２】特開２００１−０２７８６２号公報（第９頁、図１）
【特許文献３】特開２０００−１８７４０７号公報（第９頁、図４）
【特許文献４】特開平０４−１６６９７０号公報（第４頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のように、特許文献１及び２に代表されるような従来の定着部材では、弾性層の熱伝導性が不十分であり、被記録材上への画像の熱定着が不十分な場合があった。また、特許文献３及び４のように、この画像の熱定着性向上のために弾性層内に高熱伝導性物質を含有させると、弾性層の硬度が高くなってしまう場合があった。この結果、被記録材の凹凸に追従してトナー像を包み込み像ズレ・にじみや、混色性が低下していた。
【０００９】
本発明は、このような定着部材における従来の課題を解決することを目的としており、高い熱伝導性の維持とトナー像の像ズレ・にじみの防止や良好な混色性の発現の両立を目的とするものである。
すなわち、本発明は、充分な熱伝導性を有し、且つ硬度が適切な範囲にある定着部材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】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するため鋭意検討し、高熱伝導性充填材を含む耐熱性ゴム材料の成型時に、充填材と親和性の高い凝集剤を添加し熱硬化させれば良いことを発見した。
【００１１】
すなわち、弾性層内で変動係数ＣVが２５％以上、７５％以下となるように高熱伝導性充填材を凝集させることにより、弾性層内に熱流路を形成し熱伝導性が充分に確保できると共に柔軟性も損なわないことを見出し、本発明に至った。
本発明は以下に示す構成を有する定着部材である。
【００１２】
[１]
電子写真用加熱定着装置に組み込まれる定着部材であって、
該定着部材は、少なくとも弾性層を有し、
該弾性層は、弾性材料と、平均粒径Ｌが１μｍ以上、１００μｍ以下の熱伝導性充填材とを含み、
該弾性層の任意の断面における、該平均粒径Ｌの５倍四方である５Ｌ×５Ｌの部分の面積を２５箇所観察した際の、該熱伝導性充填材の個数の変動係数ＣVが２５％以上、７５％以下であることを特徴とする、定着部材。
【００１３】
[２]
前記弾性材料が、シリコーンゴムであることを特徴とする上記[１]に記載の定着部材。
[３]
前記熱伝導性充填材の熱伝導率が、１０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上であることを特徴とする、上記[１]又は[２]に記載の定着部材。
【００１４】
[４]
前記熱伝導性充填材の前記弾性層中の配合量が、３０体積％以上、５０体積％以下であることを特徴とする上記[１]から[３]の何れか１項に記載の定着部材。
【００１５】
[５]
電子写真用加熱定着装置に組み込まれる定着部材であって、
該定着部材は、少なくとも弾性層を有し、
該弾性層は、弾性材料と、熱伝導性充填材と、凝集剤とを含むことを特徴とする定着部材。
【００１６】
[６]
前記凝集剤が、少なくともアルコール基を有する化合物であることを特徴とする、上記[５]に記載の定着部材。
【００１７】
[７]
前記凝集剤が、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、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール及びグリセリンからなる群より選ばれた少なくとも一種の化合物からなることを特徴とする請求項[５]又は[６]に記載の定着部材。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の定着部材は充分な熱伝導性を有しながら低硬度であるため、電子写真画像形成装置、特に電子写真カラー画像形成装置等の電子写真用加熱定着装置の定着部材として有用である。すなわち、本発明の定着部材を組み込んでなる電子写真画像形成装置では、弾性層が低硬度であるため、カラー画像において充分な混色性とトナー溶融均一性が達成され画像品質が向上する。また、弾性層が優れた熱伝導性を有するため、加熱定着装置内のヒータの設定温度を下げることが可能となり、省エネルギーが達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（弾性層）
図１に、本発明の定着部材における弾性層の一例の模式的断面図を示す。図１において１は弾性材料であり、シリコーンゴム等の耐熱性弾性材料が用いられる。シリコーンゴムを弾性層として用いる場合には、入手のしやすさ、硬度調整のしやすさなどから、付加硬化型シリコーンゴムが好まれる。シリコーンゴム材料の硬化前粘度は、低すぎると充填材が沈降しやすくなり、高すぎると混合が困難になるため、０．１〜５００Ｐａ・ｓ程度のものが好ましい。弾性層は、この弾性材料１に熱伝導性充填材２を凝集化分散させたのち、加熱硬化することによって構成されている。
【００２０】
熱伝導性充填材２としては高熱伝導性であることが求められ、無機物、特に金属、金属化合物等が好ましい。具体的には、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、窒化ホウ素（ＢＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、シリカ（ＳｉＯ2）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、銀（Ａｇ）、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）等の高熱伝導性微粉末を挙げることができ、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ができる。
【００２１】
ここで、熱伝導性充填材とは、その熱伝導率が弾性材料に比して２倍以上である、無機、乃至金属を主成分とする粒子状物質のことである。この点において、例えば、特許文献４に示される「液状又はゼリー状の高熱伝導率物質」とは明確に区別される。
【００２２】
なお、熱伝導性充填材の平均粒径Ｌとしては、耐熱性弾性材料への分散性や熱伝導性等の向上の点から１μｍ以上１００μｍ以下となっている必要がある。すなわち、平均粒径Ｌが１μｍ未満の時は、弾性層内での熱流路が細くなり弾性層全体が十分な熱伝度性を有することができない。また、平均粒径Ｌが１００μｍを超えると弾性層中での耐熱性弾性材料の分散性が極端に悪くなり、弾性層に熱流路が形成されず、弾性層全体の熱伝導性が低下する。
【００２３】
なお、熱伝導性充填材の平均粒径Ｌとしては、３μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上３０μｍ以下であることがより好ましく、８μｍ以上、１５μｍ以下が更に好ましい。熱伝導性充填材の平均粒径Ｌがこれらの範囲内にあることによって、弾性層内により有効に熱流路を形成でき、弾性層全体がより高い熱伝導性を有することができる。また、熱伝導性充填材の平均粒径Ｌは、フロー式粒子像分析装置（ＦＰＩＡ−３０００（商品名）、シスメックス株式会社製）によって測定することができる。
【００２４】
弾性層内では熱伝導性充填材２が所定の不均一性をもって分布（凝集化分散）している必要がある。このように熱伝導性充填材２が不均一性をもって分布していることにより、弾性層内に熱伝導性充填材２の熱流路が形成され、弾性層は高い熱伝導性を有することができると共に、弾性層を低硬度とすることが可能となる。そこで、弾性層内での熱伝導性充填材２の分布（凝集化分散）の度合いを評価することが必要となる。
【００２５】
熱伝導性充填材２の凝集化分散の度合いについては、弾性層の任意の断面において、２５箇所の規定面積における存在個数を計測し、この存在個数の変動係数ＣVを算出することにより、比較することができる。この規定面積は、熱伝導性充填材の平均粒径Ｌの５倍×熱伝導性充填材の平均粒径Ｌの５倍の部分の面積（熱伝導性充填材の平均粒径Ｌの５倍四方の面積；一辺の長さが熱伝導性充填材の平均粒径Ｌの５倍の正方形の面積）と表現することもできる。
【００２６】
この変動係数ＣVは、規定面積における熱伝導性充填材２の存在個数を２５箇所、観察した際の標準偏差σを、２５箇所、観察した際の熱伝導性充填材２の存在個数の平均値μで除したものに１００を乗じた値である。具体的には、以下の数式で表される。
変動係数ＣV＝（標準偏差σ）／（平均値μ）×１００
この変動係数ＣVは、存在個数、つまり粒子密度の大小にかかわらず、ばらつきの度合いを表現する係数である。
【００２７】
よって、規定面積内の存在個数が場所によって大きくばらつくほど、ＣVの値が大きくなるため、凝集化分散の度合いが高いことを表す。一方、存在個数の場所によるばらつきが小さいほど、ＣVの値が小さくなるため、より均一な分散となっていることを表す。
【００２８】
この弾性層の断面における観察・計測手法としては、以下の方法に従った。まず、トリミング用カミソリ（４２９  ＳＵＳ  ＵＮＣＯＴ（商品名）、日本電子データム社製）を用いて、弾性層を任意の方向に切断した。次に、このようにして切断した弾性層の断面中の任意の部分を、走査型電子顕微鏡（ＪＳＭ−６３００（商品名）、日本電子株式会社製）を用いて観察し、写真撮影を行った。なお、予備実験により弾性層は何れの方向の断面で見てもその変動係数ＣVは変わらないことを確認している。
【００２９】
次に、画像解析ソフト（Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ  Ｐｌｕｓ（商品名）、Ｍｅｄｉａ  Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製）により変動係数ＣVの計測を行った。まず、走査型電子顕微鏡により撮影した写真において任意の規定面積（平均粒径Ｌの５倍四方の大きさ）の部分を選択する。そして、この規定面積内に含まれる熱伝導性充填材の粒子個数及び、弾性層の切断時に欠落したと思われる、熱伝導性充填材の存在痕の空隙個数の総和をカウントする。なお、「熱伝導性充填材の存在痕」は、例えば、図４−１及び４−２で示されるように、断面中に窪みとなっているため明確に判別することができる。更に、各熱伝導性充填材の粒子は断面中でそれぞれ明確に判別することができる。
【００３０】
このようなカウントを弾性層断面において任意の２５箇所で行うことにより、熱伝導性充填材の存在個数の標準偏差σ、及び平均値μを求めることができる。また、これら標準偏差σ、及び平均値μの値から、最終的に熱伝導性充填材の存在個数の変動係数ＣVを求めることができる。なお、熱伝導性充填材のカウントに際しては、観察した規定面積内に熱伝導性充填材又は欠落した粒子痕の重心点が存在する場合にのみ個数をカウントする。
【００３１】
本発明では、上記のようにして計測した弾性層中の熱伝導性充填材の変動係数ＣVが２５％以上、７５％以下となっている必要がある。変動係数ＣVが２５％未満であると、弾性層内での熱伝導性充填材の分布の均一性が高くなるため、弾性層内に熱伝導性充填材が凝集した熱流路が形成されない。この結果、弾性層全体の熱伝導性が悪くなる。また、変動係数ＣVが７５％を超えると、弾性層の硬度が高くなってしまう。
【００３２】
熱伝導性充填材の変動係数ＣVは、３０％以上、６０％以下が好ましい。変動係数ＣVがこれらの範囲内にあることによって、より効果的に弾性層内に熱流路が形成されると共に、低硬度の弾性層とすることができる。
【００３３】
また、弾性層の熱伝導性を向上させるためにここで用いる熱伝導性充填材として、その熱伝導率が１０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］以上であるものが望ましい。また、熱伝導性充填材の弾性層中の配合量が３０体積％以上、５０体積％以下であることが好ましい。熱伝導性充填材の配合量が３０体積％より少ないと、定着部材としての熱伝導性を確保することが難しくなる場合がある。また、５０体積％を超えると弾性層の硬度が高くなりすぎる為、充分な画像品質を確保することが難しくなる場合がある。
【００３４】
弾性層中の熱伝導性充填材の配合量（体積％）の測定方法は、まず弾性層の任意の部分を切り出し、その２５℃における体積を、乾式自動密度計（商品名：アキュピック１３３０−１、（株）島津製作所製）を用いて測定する。
【００３５】
続いて、体積測定を行った弾性層を熱重量測定装置（商品名：ＴＧＡ８５１ｅ／ＳＤＴＡ、メトラー・トレド株式会社製）を用いて窒素ガス雰囲気下で７００℃・１時間加熱することで熱伝導性充填材（シリコーンゴム）を分解・除去する。冷却後、残存成分（熱伝導性充填材）を再度、２５℃にて乾式自動密度計を用いて体積測定し、この値を初期の体積で除したものに１００を乗じることで熱伝導性充填材の配合量（体積％）が求まる。具体的には、以下の式で表される。
熱伝導性充填材の配合量（体積％）
＝（熱重量測定装置による処理後の熱伝導性充填材の体積）／（熱重量測定装置による処理前の熱伝導性充填材の体積）×１００
なお、上記弾性層には弾性材料、及び熱伝導性充填材以外にも所望の特性に応じた他の添加剤を添加することもできる。
【００３６】
また、本発明では更に、弾性材料と、熱伝導性充填材と、凝集剤とを有する弾性層を有することによっても、高熱伝導性と低硬度を有する定着部材とすることができる。この定着部材の弾性層内では、熱伝導性充填材２の表面に凝集剤が一様に付着しており、この凝集剤を介して熱伝導性充填材２同士が互いに凝集化分散して三次元的な数珠繋ぎ状になっている。このように数珠繋ぎ状とすることで、高い熱伝導性を有する熱伝導性充填材２を介した熱流路が弾性層の一方の面から他方の面まで確保され、弾性層全体として熱伝導性が向上する。
【００３７】
凝集剤としては熱伝導性充填材２との親和性が高く、逆に弾性材料１に対して相溶性の低いアルコール基（アルコール性水酸基、またはアルコール性水酸基由来の官能基）を有する化合物が好ましい。具体的には、エチレングリコール（ＥＧ）、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、トリエチレングリコール（ＴＥＧ）、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、プロピレングリコール（ＰＧ）、グリセリン（ＧＬＣ）等のアルコール基を複数個有する化合物で、弾性材料の硬化時に不要な副反応を生じないものが好ましい。これらの凝集剤は単独で、又は複数種を組み合わせて用いることができる。
【００３８】
弾性層中の熱伝導性充填材の含量は２０体積％以上、６０体積％以下とする必要がある。なお、熱伝導性充填材の含量は、３０体積％以上、５０体積％以下が好ましく、３５体積％以上、４５体積％以下がより好ましい。
【００３９】
また、弾性層中の凝集剤の含量は０.１質量％以上、１５質量％以下とする必要がある。なお、凝集剤の含量は、０.５質量％以上、１０質量％以下が好ましく、３質量％以上、５質量％以下がより好ましい。
【００４０】
弾性層中の熱伝導性充填材、及び凝集剤の含量がこれらの範囲内にあることによって、熱伝導性充填材は適度な不均一性で弾性層内に分布することができる。この結果、弾性層内で熱伝導性充填材が効果的に凝集し、熱流路を形成することができる。また、弾性層の硬度が高くならず、低硬度を維持することができる。
【００４１】
（定着部材）
次に、本発明の定着部材について説明する。
図２は定着部材の一例の層構成断面模式図を示している。
【００４２】
図２において３は定着部材の基体であり、その形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択される。中でもロール状あるいはベルト状のものが稼働効率、占有体積等の点から好ましい。
【００４３】
基体の材質は、耐熱性、機械的強度に優れ、熱導伝性が良好である材質ならば特に制限はないが、たとえばロール状のものであれば、アルミニウム、鉄、銅、ニッケル等の金属、ＳＵＳ、真鍮等の合金、セラミックス等が挙げられる。
【００４４】
ベルト状の部材に適する基体の材料としては前記材料の他に、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリエステル、熱硬化性ポリイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリアセタール、ポリフェニレンサルファイド等の樹脂材料が挙げられる。また、前記樹脂は導電性粉体などを添加して、体積抵抗率を制御することが好ましく、中でも、カーボンブラックを添加分散して、体積抵抗率を制御したポリイミドフィルムが好ましい。特にこれらベルト状基体に関しては、継ぎ目があると定着時にその部分で加圧力が変わり、画質に影響を及ぼすため、無端状ベルトがより好ましい。
【００４５】
４は弾性層であり、任意の厚み・形状で形成される。弾性層４の形成方法は特に限定されず、一般には型成型、コート成型等の成型方法を用いて基体上に形成される。
【００４６】
５は離型層であり、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フッ素樹脂等で形成されることが多いが、特に離型性の観点からシリコーンゴムもしくはフッ素樹脂が好ましい。形成方法や厚みも、特に限定されるものではないが、一般的にはチューブ状に成型された離型層材料を被覆する方法、材料の微粒子を弾性層４の外表面にコートし、加熱溶融して、形成する方法等が知られている。また、厚みは５μｍ以上１００μｍ以下が一般的である。
【００４７】
さらに、各層の間（基体と弾性層の間、弾性層と離型層の間）には接着、通電等の目的によりプライマー層や接着層が形成されていても良い。また、各々の層は本発明の範囲内において、多層構成となっても良い。また、定着部材の内面や外面に摺動性、熱吸収性、離型性等の目的で、ここに示した以外の層が形成されていても良い。これらの層を形成する順は特に限定されておらず、それぞれの工程等の都合によって適宜入れ替えて行なっても良い。また、必要により、基体の内面に摺動性を向上するためにポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂等の層を設けてもよい。
【００４８】
（電子写真用加熱定着装置）
次に、本発明の定着部材を組み込んでなる加熱定着装置の一例を説明する。
図３は、加熱体としてセラミックヒータを用いたベルト加熱方式の加熱定着装置の例を示す模式図である。
【００４９】
図において、１１は円筒状もしくはエンドレス状の定着部材であり、上述のようなものが用いられる。この定着部材１１を保持するための耐熱性・断熱性のベルトガイド１２がある。その定着部材１１と接触する位置（ベルトガイド１２の下面のほぼ中央部）に定着部材１１を加熱するセラミックヒータ１３が、ガイド長手方向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、定着部材１１はベルトガイド１２にルーズに外嵌されている。また、加圧用剛性ステイ１４はベルトガイド１２の内側に挿通してある。
【００５０】
一方、定着部材１１に対向するように加圧ローラ１５が配設されている。なお加圧ローラは、本例では弾性加圧ローラ、すなわち、芯金１５ａにシリコーンゴムの弾性層１５ｂを設けて硬度を下げたものである。芯金１５ａの両端部を装置の図示していない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。
【００５１】
加圧用剛性ステイ１４の両端部と装置シャーシ側のバネ受け部材（図示していない）との間にそれぞれ加圧バネ（図示していない）を縮設することで、加圧用構成ステイ１４に押し下げ力を作用させている。これにより、耐熱樹脂製ベルトガイド部材１２の下面に配設したセラミックヒータ１３の下面と加圧ローラ１５の上面とが定着部材１１を挟んで圧接して定着ニップ部１６が形成される。
【００５２】
加圧ローラ１５は図示していない駆動手段により矢示のように反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ１５の回転駆動による加圧ローラ１５と定着部材１１との外面との摩擦力で定着部材１１に回転力が作用して、定着部材１１はその内面が定着ニップ部１６においてセラミックヒータ１３の下面に密着して摺動する。定着部材１１は、矢示のように時計方向に加圧ローラ１５の回転周速度にほぼ対応した周速度でベルトガイド１２の外回りに回転する（加圧ローラ駆動方式）。
【００５３】
温度検知素子１７及び１８は、必要により設けられ、図示していない手段によりそれぞれ定着部材１１の内面と外面に接触して固定されていて、定着部材１１が回転することにより、内面及び外面を摺動しながら、温度を計測する。
【００５４】
この加熱定着装置が駆動する場合は、プリントスタート信号に基づいて加圧ローラ１５の回転が開始され、またセラミックヒータ１６のヒートアップが開始される。加圧ローラ１５の回転による定着部材１１の回転周速度が定常化し、定着部材１１の外面に設けた温度検知素子１８の温度が所定温度、例えば１８０℃に立ち上がった瞬間に、被記録材２０が導入される。この被記録材２０の導入は、定着ニップ部１６の定着部材１１と加圧ローラ１５との間に、被加熱材としてのフルカラートナー画像１９を担持した被記録材２０がトナー画像担持面側を定着部材１１側にして行われる。そして、被記録材２０は定着ニップ部１６において定着部材１１を介してセラミックヒータ１３の下面に密着し、定着部材１１と一緒に定着ニップ部１６を移動通過していく。その移動通過過程において、定着部材１１の熱が被記録材２０に付与され、トナー画像１９が被記録材２０面に加熱定着される。定着ニップ部１６を通過した被記録材２０は定着部材１１の外面から分離して搬送される。
【００５５】
加熱体としてのセラミックヒータ１３は、定着部材１１、被記録材２０の移動方向に直交する方向を長手方向とする低熱容量の横長の線状加熱体である。チッ化アルミニウム等でできたヒータ基板１３ａ（図示していない）と、このヒータ基板１３ａの表面にその長手に沿って設けた発熱層１３ｂ（図示していない）とを有する。セラミックヒータ１３の構成としては例えば、Ａｇ／Ｐｄ（銀／パラジウム）等の電気抵抗材料を厚み約１０μｍ、幅１ｍｍ以上５ｍｍ以下にスクリーン印刷等により塗工して設けた発熱層１３ｂを用いるのが好ましい。さらにその上に設けたガラスやフッ素樹脂等の保護層１３ｃ（図示していない）を基本構成とするものが好ましい。なお、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。
【００５６】
そして、セラミックヒータ１３の発熱層１３ｂの両端間に通電されることで発熱層１３ｂは発熱し、セラミックヒータ１３が急速に昇温する。セラミックヒータ１３は、ベルトガイド１２の下面のほぼ中央部にガイド長手方向に沿って形成具備させた溝部に、保護層１３ｃ側を上向きに嵌入して固定支持させてある。定着部材１１と接触する定着ニップ部１６には、このセラミックヒータ１３の摺動部材１３ｄ（図示していない）の面と定着部材１１の内面が相互接触摺動する。
【００５７】
なお、本例では定着部材として無端ベルト状のものを示したが、中空基体を用いたローラ状の定着部材であってもよく、また、加圧部材が無端ベルト状のものであってもよい。
【実施例】
【００５８】
以下、実施例により本発明を説明する。また、特に記載がない限り、用いた薬品類は市販の１級もしくは特級の試薬を用いた。
【００５９】
（実施例１−１）
弾性材料として硬化後のゴム硬度（ＪＩＳＫ７３１２、ＳＲＩＳに規定された方法で測定）が７°となる付加硬化型シリコーンゴム原液（粘度：１３Ｐａ・ｓ（ＢＨ型回転粘度計使用、Ｎｏ．５×１０ｒｐｍ、室温））を用いた。この弾性材料（測定した体積割合は７０体積％）に対し、凝集剤として５ｗｔ％のエチレングリコール（ＥＧ）を均一に混合・撹拌し、さらに熱伝導性充填材としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末（商品名：アルナビーズＣＢ−Ａ１０Ｓ、昭和タイタニウム株式会社製））（測定した体積割合は３０体積％）を混合して、シリコーンゴム組成物（１−１ａ）を得た。このシリコーンゴム組成物（１−１ａ）を硬化させて、直径３０ｍｍ、厚み１２．５ｍｍのサンプル片を２個作成した。このシリコーンゴム組成物（１−１ａ）の硬化サンプル片について、京都電子工業株式会社製ホットディスク法熱物性測定装置ＴＰＡ‐５０１を用いて熱伝導率を測定したところ、０．５２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。
【００６０】
一方、ＳＵＳで形成された基体（厚み３５μｍ、径２４ｍｍ）の上に、シリコーンゴム組成物（１−１ａ）を３００μｍの厚みになるよう、２００℃・４時間の条件で硬化形成した。さらに、その上にフッ素樹脂（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（厚み３０μｍ）の被覆をおこない、両端部を所定の長さに切断することで、定着部材（１−１ｂ）を得た。
【００６１】
次に、フロー式粒子像分析装置（ＦＰＩＡ−３０００（商品名）、シスメックス株式会社製）を用いて、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）粉末の平均粒径Ｌを測定したところ、１０.８μｍであった。
【００６２】
この端部の切断片におけるシリコーンゴム硬化物の任意の断面を走査型電子顕微鏡（ＪＳＭ−６３００（商品名）、日本電子株式会社製）で観察することで、５Ｌ×５Ｌの規定面積の画像を２５枚得た。観察画像の一例を図４−１に示す。これらの画像から、熱伝導性充填材は比較的、不均一に弾性層中に分散していることが分かる。この断面中の規定面積における熱伝導性充填材の存在個数を画像解析ソフト（Ｉｍａｇｅ−Ｐｒｏ  Ｐｌｕｓ（商品名）、Ｍｅｄｉａ  Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製）により計測し、その変動係数ＣVを算出すると３６％となった。結果を表１に示す。
【００６３】
（実施例１−２）
エチレングリコールの添加量を３ｗｔ％に変更した以外は、実施例１−１に示したのと同様の方法でシリコーンゴム組成物（１−２ａ）を得た。このシリコーンゴム組成物（１−２ａ）の硬化サンプル片の熱伝導率は、０．４９［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。
【００６４】
また、シリコーンゴム組成物（１−２ａ）を用いて実施例１−１と同様の方法で、定着部材（１−２ｂ）を得た。同様に観察を行い、得られた画像から充填材の存在個数を計測し、その変動係数ＣVを算出すると３０％となった。結果を表１に示す。
【００６５】
（比較例１）
エチレングリコールを未添加に変更した以外は、実施例１−１に示したのと同様の方法でシリコーンゴム組成物（１−３ａ）を得た。このシリコーンゴム組成物（１−３ａ）の硬化サンプル片の熱伝導率は、０．３５［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。
【００６６】
また、シリコーンゴム組成物（１−３ａ）を用いて実施例１−１と同様の方法で、定着部材（１−３ｂ）を得た。実施例１−１と同様に端部切断片のシリコーンゴム硬化物の断面を観察することで、５Ｌ×５Ｌ相当面積の画像を２５枚得た。その一例を図４−２に示す。これらの画像から、熱伝導性充填材は比較的、均一に断面中に分散していることが分かる。この断面中の熱伝導性充填材の存在個数を計測し、その変動係数ＣVを算出すると１８％となった。結果を表１に示す。
【００６７】
（実施例２）
弾性材料として硬化後のゴム硬度（ＪＩＳＫ７３１２、ＳＲＩＳに規定された方法で測定）が１０°となる付加硬化型シリコーンゴム原液（粘度：１２Ｐａ・ｓ（ＢＨ型回転粘度計使用、Ｎｏ．５×１０ｒｐｍ、室温））を用いた。この弾性材料（測定後の体積割合は６０体積％）に対し、凝集剤として５ｗｔ％のジエチレングリコール（ＤＥＧ）を均一に混合・撹拌し、さらに熱伝導性充填材として窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末（商品名：  ＴＯＹＡＬＮＩＴＥ−ＦＬＡ、東洋アルミニウム株式会社製）（測定後の体積割合は４０体積％）を混合して、シリコーンゴム組成物（２−１ａ）を得た。このシリコーンゴム組成物（２−１ａ）の硬化サンプル片の熱伝導率は、１．３５［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。また、実施例１−１と同様の方法で、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の平均粒径Ｌを測定したところ、１２.０μｍであった。
【００６８】
このシリコーンゴム組成物（２−１ａ）を用いて、弾性層の厚みを５００μｍとした以外は実施例１−１と同様の方法で、定着部材（２−１ｂ）を得た。実施例１−１と同様に充填材の存在個数を計測し、その変動係数ＣVを算出すると５２％となった。結果を表１に示す。
【００６９】
（比較例２）
ジエチレングリコールを未添加とした以外は実施例２と同様の手法でシリコーンゴム組成物（２−２ａ）を得た。硬化サンプル片の熱伝導率は１．０２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。
【００７０】
また、シリコーンゴム組成物（２−２ａ）を用いて実施例２−１と同様の方法で、定着部材（２−２ｂ）を得た。同様に充填材の存在個数を計測し、その変動係数ＣVを算出すると１９％となった。結果を表１に示す。
【００７１】
（実施例３）
弾性材料として硬化後のゴム硬度（ＪＩＳＫ７３１２、ＳＲＩＳに規定された方法で測定）が５°となる付加硬化型シリコーンゴム原液（粘度：２０Ｐａ・ｓ（ＢＨ型回転粘度計使用、Ｎｏ．５×１０ｒｐｍ、室温））を用いた。この弾性材料（測定後の体積割合は５０体積％）に対し、凝集剤として５ｗｔ％のグリセリン（ＧＬＣ）を均一に混合・撹拌し、さらに熱伝導性充填材として炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末（商品名：ＧＣ−１０００Ｊ、屋久島電工株式会社製）（測定後の体積割合は５０体積％）を混合して、シリコーンゴム組成物（３−１ａ）を得た。このシリコーンゴム組成物（３−１ａ）の硬化サンプル片の熱伝導率は、１．８２［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。また、実施例１−１と同様の方法で、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末の平均粒径Ｌを測定したところ、１０.５μｍであった。
【００７２】
このシリコーンゴム組成物（３−１ａ）を用いて、実施例１−１と同様の方法で、定着部材（３−１ｂ）を得た。実施例１−１と同様に充填材の存在個数を計測し、その変動係数ＣVを算出すると７５％となった。結果を表１に示す。
【００７３】
（比較例３）
グリセリンを未添加とした以外は実施例３と同様の手法でシリコーンゴム組成物（３−２ａ）を得た。硬化サンプル片の熱伝導率は１．５３［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。
【００７４】
また、シリコーンゴム組成物（３−２ａ）を用いて実施例１−１と同様の方法で、定着部材（３−２ｂ）を得た。同様に充填材の存在個数を計測し、その変動係数ＣVを算出すると２１％となった。結果を表１に示す。
【００７５】
（実施例４）
弾性材料として硬化後のゴム硬度（ＪＩＳＫ７３１２、ＳＲＩＳに規定された方法で測定）が２０°となる付加硬化型シリコーンゴム原液（粘度：１０Ｐａ・ｓ（ＢＨ型回転粘度計使用、Ｎｏ．５×１０ｒｐｍ、室温））を用いた。この弾性材料（測定後の体積割合は８０体積％）に対し、凝集剤として１０ｗｔ％のトリエチレングリコール（ＴＥＧ）を均一に混合・撹拌し、さらに熱伝導性充填材としてシリカ（ＳｉＯ2）粉末（商品名：Ｎｉｐｓｉｌ−ＬＰ、東ソー・シリカ株式会社）（測定後の体積割合は２０体積％）を混合して、シリコーンゴム組成物（３−１ａ）を得た。このシリコーンゴム組成物（４−１ａ）の硬化サンプル片の熱伝導率は、０．３８［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。また、実施例１−１と同様の方法で、シリカ（ＳｉＯ2）粉末の平均粒径Ｌを測定したところ、９.９μｍであった。
【００７６】
このシリコーンゴム組成物（４−１ａ）を用いて、弾性層の厚みを２００μｍとした以外は、実施例１−１と同様の方法で、定着部材（４−１ｂ）を得た。実施例１−１と同様に充填材の存在個数を計測し、その変動係数ＣVを算出すると２５％となった。結果を表１に示す。
【００７７】
（比較例４）
トリエチレングリコールを未添加とした以外は実施例４と同様の手法でシリコーンゴム組成物（４−２ａ）を得た。硬化サンプル片の熱伝導率は０．３０［Ｗ／（ｍ・Ｋ）］であった。
【００７８】
また、シリコーンゴム組成物（４−２ａ）を用いて、実施例４と同様の方法で、定着部材（４−２ｂ）を得た。同様に充填材の存在個数を計測し、その変動係数ＣVを算出すると１２％となった。結果を表１に示す。
【００７９】
【表１】
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表１の実施例１−１、１−２と比較例１、実施例２と比較例２、実施例３と比較例３、実施例４と比較例４の結果より、弾性層中に凝集剤を添加したものは全てＣVが２５％以上、７５％以下の範囲内に入っていることが分かる。また、凝集剤を添加したものは、添加していないものと比べて全て熱伝導率が高くなっていることが分かる。これは、弾性層内に熱伝導性充填材の熱流路が形成されたためである。
【００８０】
≪定着部材の性能評価≫
［性能評価１］
図３で示した加熱定着装置の定着部材１１として、実施例、比較例で得た定着部材（１−１ｂ）〜（１−３ｂ）を用い、定着部材の性能評価を行なった。
【００８１】
加圧ローラ１５として厚み３．０ｍｍのシリコーンゴム層の上にＰＦＡチューブ（厚み５０μｍ）を被覆した外形２５ｍｍのローラを用いた。また、セラミックヒータ１３として窒化アルミニウム製の基板上に長手方向に沿って電気抵抗材料Ａｇ／Ｐｄを厚み１０μｍ、幅２ｍｍにスクリーン印刷で設け、さらにその上にガラスの保護層を設けたものを用いた。なお、定着部材１１の駆動方式は加圧ローラ駆動方式とした。さらに、加圧ローラ１５と定着部材１１の間に形成されるニップ部１６は６．５ｍｍとした。
【００８２】
加圧ローラ１５を９０ｍｍ／ｓｅｃのスピードで回転を開始した。この後に、セラミックヒータ１３に通電し、温度検知素子１８の示す温度が、１８０℃になった時点で被記録材２０を、ニップ部１６に通過させ、トナー画像を定着した。この被記録材２０は、シアンとマゼンタの未定着トナー１９が１０ｍｍ四方の正方形状に二色重なった状態、及びシアンのみが１０ｍｍ四方の正方形状で形成された状態とした。
【００８３】
得られた定着画像を、光学顕微鏡で観察し、以下の基準でシアンとマゼンタの二色部分の混色性とシアン単色部分の溶融ムラを評価した。なお、○以上の評価を合格とした。
【００８４】
〈混色性〉
◎：充分混色している
○：ほぼ混色している
△：少し混色している。
【００８５】
×：殆ど混色していない。
【００８６】
〈溶融ムラ〉
◎：充分溶融している
○：ほぼ溶融ムラが無い
△：少し溶融ムラが目立つ
×：溶融ムラが非常に目立つ
これら混色性、溶融ムラの評価結果を表２に示す。
【００８７】
［性能評価２］
性能評価１と同様に、図３で示した加熱定着装置の定着部材１１として、実施例、比較例で得た定着部材（２−１ｂ）・（２−２ｂ）を用い、定着部材の性能評価を行なった。加圧ローラ１５として厚み３．５ｍｍのシリコーンゴム層の上にＰＦＡチューブ（厚み３０μｍ）を被覆した外形２５ｍｍのローラを用いた。また、セラミックヒータ１３は性能評価１と同様のものを用いた。加圧ローラ１５と定着部材１１の間に形成されるニップ部１６は７．０ｍｍとした。
【００８８】
加圧ローラ１５を１２０ｍｍ／ｓｅｃのスピードで回転を開始した。この後に、ヒータ１３に通電し、温度検知素子１８の示す温度が、１９０℃になった時点で、性能評価１と同様の被記録材を通過させ、同じ基準で混色性、溶融ムラの評価を行なった。評価結果を表２に示す。
【００８９】
［性能評価３］
性能評価１と同様に、図３で示した加熱定着装置の定着部材１１として、実施例、比較例で得た定着部材（３−１ｂ）・（３−２ｂ）を用い、定着部材の性能評価を行なった。加圧ローラ１５として厚み３．５ｍｍのシリコーンゴム層の上にＰＦＡチューブ（厚み３０μｍ）を被覆した外形２５ｍｍのローラを用いた。また、セラミックヒータ１３は性能評価１と同様のものを用いた。加圧ローラ１５と定着部材１１の間に形成されるニップ部１６は８．０ｍｍとした。
【００９０】
加圧ローラ１５を１８０ｍｍ／ｓｅｃのスピードで回転を開始した。この後に、ヒータ１３に通電し、温度検知素子１８の示す温度が、１９０℃になった時点で、性能評価１と同様の被記録材を通過させ、同じ基準で混色性、溶融ムラの評価を行なった。評価結果を表２に示す。
【００９１】
［性能評価４］
性能評価１と同様に、図３で示した加熱定着装置の定着部材１１として、実施例、比較例で得た定着部材（４−１ｂ）・（４−２ｂ）を用い、定着部材の性能評価を行なった。加圧ローラ１５として厚み２．５ｍｍのシリコーンゴム層の上にＰＦＡチューブ（厚み３０μｍ）を被覆した外形２０ｍｍのローラを用いた。また、セラミックヒータ１３は性能評価１と同様のものを用いた。加圧ローラ１５と定着部材１１の間に形成されるニップ部１６は６．０ｍｍとした。
【００９２】
加圧ローラ１５を６０ｍｍ／ｓｅｃのスピードで回転を開始した。この後に、ヒータ１３に通電し、温度検知素子１８の示す温度が、１８０℃になった時点で、性能評価１と同様の被記録材を通過させ、同じ基準で混色性、溶融ムラの評価を行なった。評価結果を表２に示す。
【００９３】
【表２】
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表２の実施例の結果より弾性層を（１）平均粒径Ｌが１μｍ以上、１００μｍ以下の熱伝導性充填材を含み、熱伝導性充填材の個数の変動係数ＣVを２５％以上７５％以下とした場合、混色性、溶融ムラが共に「○」以上であった。一方、表２の比較例の結果より、変動係数ＣVが上記範囲外の場合には、混色性、溶融ムラが共に「○」以上のものはなかった。以上より、上記（１）の構成を有する定着部材とすることにより、カラー画像において充分な混色性とトナー溶融均一性を達成することが確認された。
【００９４】
また、同様にして表２の実施例の結果より、定着部材の弾性層が、（２）熱伝導性充填材と、凝集剤とを含む場合には、混色性、溶融ムラが共に「○」以上であった。一方、表２の比較例の結果より、弾性層が凝集剤を含まない場合には、混色性、溶融ムラが共に「○」以上のものはなかった。以上より、上記（２）の構成を有する定着部材とすることにより、カラー画像において充分な混色性とトナー溶融均一性を達成することが確認された。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本発明の定着部材は、電子写真用のトナー加熱定着装置に使用され、優れた熱伝導性能と柔軟性を有するので、高速使用時においても充分な混色性と、トナー溶融均一性を両立した、加熱定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】本発明の弾性層の一例を示す模式的断面図である。
【図２】定着部材の一例を示す断面模式図である。
【図３】加熱体としてセラミックヒータを用いたベルト加熱方式の加熱定着装置の一例を示す模式図である。
【図４−１】実施例１−１に係る弾性層の走査型電子顕微鏡写真の一例である。
【図４−２】比較例２に係る弾性層の走査型電子顕微鏡写真の一例である。
【符号の説明】
【００９７】
１  弾性材料
２  熱伝導性充填材
３  基体（基層）
４  弾性層
５  離型層
１１  定着部材
１２  ベルトガイド
１３  セラミックヒータ
１４  加圧用剛性ステイ
１５  加圧ローラ（加圧部材）
１６  定着ニップ部
１７  内面の接触型温度検知素子
１８  外面の接触型温度検知素子
１９  未定着トナー
２０  被記録材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４−１】
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【図４−２】
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