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JP7631107B2 - Fixing member and thermal fixing device - Google Patents
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JP7631107B2 - Fixing member and thermal fixing device - Google Patents

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  • Fixing For Electrophotography (AREA)

Description

本開示は、複写機、プリンター等の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に関する。また、本開示は該定着部材を用いた熱定着装置に関する。 This disclosure relates to a fixing member used in a thermal fixing device of an electrophotographic image forming apparatus such as a copier or printer. This disclosure also relates to a thermal fixing device using the fixing member.

複写機やレーザープリンタ等の電子写真方式に用いられる熱定着装置では、一対の加熱されたローラとローラ、フィルムとローラ、ベルトとローラ、ベルトとベルト、といった回転可能な部材同士が圧接されている。そして、これらの部材間に形成された圧接部位(以下、「定着ニップ部」ともいう)に、未定着トナーで形成された画像(以下、「未定着トナー画像」ともいう)を担持した記録媒体を導入し、該未定着トナーを加熱、溶融せしめて記録媒体に定着させる。 In a thermal fixing device used in electrophotographic systems such as copying machines and laser printers, a pair of heated rollers, a film and a roller, a belt and a roller, or a belt and a belt are pressed together. A recording medium carrying an image formed with unfixed toner (hereinafter also referred to as an "unfixed toner image") is introduced into the pressure contact area (hereinafter also referred to as the "fixing nip") formed between these members, and the unfixed toner is heated and melted to be fixed to the recording medium.

記録媒体上に保持された未定着トナー画像が接する熱定着装置における加熱用の回転可能な部材は、定着部材と称され、その形状に応じて定着ローラ、定着フィルムまたは定着ベルトなどと呼ばれる。 The rotatable heating member in a thermal fixing device that comes into contact with the unfixed toner image held on the recording medium is called a fixing member, and depending on its shape, it is called a fixing roller, fixing film, or fixing belt.

近年、有彩色の画像に対しても均一な光沢画像の出力が要求されるようになっている。均一な光沢画像の形成には、定着ニップ内で定着部材の表面を紙の凹凸形状に追従させ、未定着トナー像に均一に熱と圧力とを加えることが有効である。そのために、定着部材には、シリコーンゴムの如きゴムを含む弾性層を有するものがある。このような弾性層を備えた定着部材においては、プリントスピードのより一層の向上や省エネルギー性の向上の観点から弾性層の厚み方向の熱伝導率のさらなる向上が求められている。しかしながら、高い熱伝導性を持たせるために熱伝導性のフィラーを弾性層中に多く含有させた場合、弾性層の硬度が上昇し、弾性機能が損なわれることがある。そのため、熱伝導性のフィラーの配合量を増やすことなく、熱伝導性を高める工夫が必要となる。そして、特許文献1には、フィラーを電場の作用によって厚み方向に配向させて、厚み方向に高い熱伝導率を有し、かつ、低硬度な定着部材を得る方法が開示されている。 In recent years, there has been a demand for output of uniform gloss images even for chromatic images. To form a uniform gloss image, it is effective to make the surface of the fixing member conform to the uneven shape of the paper in the fixing nip and apply heat and pressure uniformly to the unfixed toner image. For this purpose, some fixing members have an elastic layer containing rubber such as silicone rubber. In fixing members with such an elastic layer, further improvement in the thermal conductivity in the thickness direction of the elastic layer is required from the viewpoint of further improving the printing speed and improving energy saving. However, if a large amount of thermally conductive filler is contained in the elastic layer to provide high thermal conductivity, the hardness of the elastic layer may increase and the elastic function may be impaired. Therefore, it is necessary to devise a way to increase the thermal conductivity without increasing the amount of thermally conductive filler. Patent Document 1 discloses a method of obtaining a fixing member that has high thermal conductivity in the thickness direction and low hardness by orienting the filler in the thickness direction by the action of an electric field.

特開2019-215531号公報JP 2019-215531 A

本発明者らの検討によれば、特許文献1に係る定着部材においては、弾性層中のフィラーの含有量を抑えつつ、弾性層の厚み方向の熱伝導率を向上させることができた。しかしながら、特許文献1に係る定着部材の弾性層の面内方向の熱伝導率が相対的に低下する場合があった。このような定着ベルトは、未定着トナーを紙に熱定着させる工程において、紙と接しない領域(以降、「非通紙領域」ともいう)の温度が高くなる場合があった。 According to the inventors' study, in the fixing member according to Patent Document 1, it was possible to improve the thermal conductivity in the thickness direction of the elastic layer while suppressing the filler content in the elastic layer. However, there were cases where the thermal conductivity in the in-plane direction of the elastic layer of the fixing member according to Patent Document 1 was relatively decreased. In such a fixing belt, the temperature of the area not in contact with the paper (hereinafter also referred to as the "non-paper passing area") could become high during the process of thermally fixing unfixed toner to paper.

本開示の一態様は、定着工程において紙と接する領域(以降、「通紙領域」ともいう)における厚み方向の熱伝導性が高く、非通紙領域においては過度の昇温を防止し得る定着部材の提供に向けたものである。また、本開示の他の態様は、高品位な電子写真画像を安定して形成し得る熱定着装置の提供に向けたものである。 One aspect of the present disclosure is directed to providing a fixing member that has high thermal conductivity in the thickness direction in the area that comes into contact with paper during the fixing process (hereinafter also referred to as the "paper passing area") and can prevent excessive temperature rise in non-paper passing areas. Another aspect of the present disclosure is directed to providing a thermal fixing device that can stably form high-quality electrophotographic images.

本開示の一態様によれば、基体と、該基体上の弾性層とを有し、
該弾性層はシリコーンゴムおよび該シリコーンゴム中に分散されたフィラーを含み、
該弾性層の厚み方向の熱伝導率をλnd、長手方向の熱伝導率をλmd、弾性層の長手方向の全長をLとしたとき、
該弾性層の長手方向の各々の端から該弾性層の長手方向中央に向かって0.12×L以上の中央領域におけるλnd/λmdが1.1以上であり、かつ、
該弾性層は、該弾性層の長手方向の各々の端から該弾性層の長手方向中央に向かって0.12×Lまでの間にλnd/λmdが0.9以下である端部領域を有する、熱定着装置用の定着部材が提供される。
According to one aspect of the present disclosure, there is provided a method for manufacturing a pressure-sensitive adhesive sheet comprising:
the elastic layer includes a silicone rubber and a filler dispersed in the silicone rubber,
When the thermal conductivity of the elastic layer in the thickness direction is λnd, the thermal conductivity in the longitudinal direction is λmd, and the total length of the elastic layer in the longitudinal direction is L,
A central region of the elastic layer extending from each end of the elastic layer in the longitudinal direction to a center of the elastic layer in the longitudinal direction of the elastic layer is 0.12×L or more in terms of λnd/λmd of 1.1 or more; and
The elastic layer has end regions in which λnd/λmd is 0.9 or less from each end in the longitudinal direction of the elastic layer to 0.12×L toward the center in the longitudinal direction of the elastic layer.

また、本開示の他の態様によれば、加熱のための定着部材と、該定着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、該定着部材が、上記の定着部材である熱定着装置が提供される。 According to another aspect of the present disclosure, there is provided a thermal fixing device having a fixing member for heating and a pressure member disposed opposite the fixing member, the fixing member being the fixing member described above.

本開示の一態様によれば、定着工程において通紙領域における厚み方向の熱伝導性が高く、非通紙領域においては過度の昇温を防止し得る定着部材を得ることができる。また、本開示の他の態様によれば、高品位な電子写真画像を安定して形成し得る熱定着装置の提供に向けたものである。本開示の一態様によれば、通紙領域での厚み方向への高い熱伝導性、ならびに、繰り返し圧縮などに対する高耐久性を有し、さらには非通紙領域の過度の昇温を抑制するために有効な熱定着装置用の定着部材が提供される。 According to one aspect of the present disclosure, a fixing member can be obtained that has high thermal conductivity in the thickness direction in the paper passing area during the fixing process and can prevent excessive temperature rise in the non-paper passing area. In addition, according to another aspect of the present disclosure, the present disclosure is aimed at providing a thermal fixing device that can stably form high-quality electrophotographic images. According to one aspect of the present disclosure, a fixing member for a thermal fixing device is provided that has high thermal conductivity in the thickness direction in the paper passing area, high durability against repeated compression, etc., and is also effective in suppressing excessive temperature rise in the non-paper passing area.

本開示の実施形態の定着部材の熱伝導方向を説明する概念図であり、(a)は斜視図、(b)は(a)のA-A線での概略断面図である。3A and 3B are conceptual diagrams illustrating the direction of heat conduction of a fixing member according to an embodiment of the present disclosure, where FIG. 3A is a perspective view and FIG. 3B is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. 本開示の実施形態の定着部材における弾性層の長手方向の領域ごとの熱伝導率を説明するための概念図であり、(a)は両端から0.05Lと0.12Lの位置を示し、(b)は中間領域のない第一の形態、(c)は中間領域のある第二の形態の定着部材弾性層を示す概略図である。1A and 1B are conceptual diagrams for explaining the thermal conductivity of each longitudinal region of an elastic layer in a fixing member of an embodiment of the present disclosure, in which (a) shows positions 0.05L and 0.12L from both ends, (b) is a schematic diagram showing a first form of the elastic layer of a fixing member having no intermediate region, and (c) is a schematic diagram showing a second form of the elastic layer of a fixing member having an intermediate region. 本開示の弾性層中のフィラーの配向配列状態を説明するための概念図である。FIG. 2 is a conceptual diagram for explaining the orientation and arrangement state of a filler in an elastic layer of the present disclosure. 本開示の実施形態の定着部材の弾性層を形成するためのコロナ帯電器の(a)俯瞰図と(b)断面図である。2A and 2B are an overhead view and a cross-sectional view, respectively, of a corona charger for forming an elastic layer of a fixing member according to an embodiment of the present disclosure. (a)はベルト形態、(b)はローラ形態の、本開示の実施形態に係る定着部材の概略断面模式図である。1A and 1B are schematic cross-sectional views of fixing members according to embodiments of the present disclosure, in belt and roller form, respectively; 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。3A and 3B are diagrams illustrating a first cross section and a second cross section of an elastic layer of a belt-shaped fixing member. 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。4 is a schematic diagram showing a method for confirming the degree and angle of alignment of a filler in an elastic layer. FIG. 表面層を積層する工程の一例の模式図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing an example of a step of laminating a surface layer. 定着ベルト-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。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an example of a thermal fixing device using a fixing belt and a pressure belt. 定着ベルト-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。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of an example of a thermal fixing device using a fixing belt and a pressure roller.

以下、本開示の実施形態について詳細に説明する。
図1は、本開示の一態様に係るエンドレス形状を有する定着部材(以降、「定着ベルト」ともいう)100の熱伝導方向を説明するための概念図であり、(a)は斜視図、(b)は(a)のA-A線における断面、すなわち、周方向に直交する方向の断面を示す図である。
定着ベルト100は、エンドレス形状を有する基体3の周面上に弾性層4を有する。ここで、弾性層4の厚み方向(nd)の熱伝導率をλnd、弾性層4の長手方向(md)の熱伝導率をλmdとする。定着ベルト100は図1(a)に示す通り、回転可能であり、回転する方向を定着ベルトの周方向(rd)という。また、弾性層の長手方向(md)とは、定着ベルトの周方向に直交する方向と定義される。
そして、定着ベルト100においては、弾性層における厚み方向と長手方向の熱伝導率の比(λnd/λmd、熱異方性ともいう)を、該長手方向の領域で制御することにより、未定着トナーに対する効率的な熱供給と、非通紙領域の過度の昇温の抑制とを達成している。具体的には、定着ベルト100の弾性層4は、シリコーンゴムおよび該シリコーンゴム中に分散されたフィラーを含む。
ここで、該弾性層の厚み方向の熱伝導率をλnd、該弾性層の長手方向の熱伝導率をλmd、該弾性層の長手方向の全長をLとする。このとき、該弾性層は、その長手方向の各々の端から該弾性層の長手方向中央に向かって0.12×L以上の中央領域においては、λnd/λmdが1.1以上である。また、該弾性層は、該弾性層の長手方向の各々の端から該弾性層の長手方向中央に向かって0.12×Lまでの間に、λnd/λmdが0.9以下である端部領域を有する。
Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail.
FIG. 1 is a conceptual diagram for explaining the direction of heat conduction of a fixing member (hereinafter, also referred to as a “fixing belt”) 100 having an endless shape according to one embodiment of the present disclosure, in which (a) is an oblique view and (b) is a diagram showing a cross section taken along line A-A in (a), i.e., a cross section in a direction perpendicular to the circumferential direction.
The fixing belt 100 has an elastic layer 4 on the peripheral surface of a substrate 3 having an endless shape. Here, the thermal conductivity of the elastic layer 4 in the thickness direction (nd) is λnd, and the thermal conductivity of the elastic layer 4 in the longitudinal direction (md) is λmd. As shown in Fig. 1(a), the fixing belt 100 is rotatable, and the direction of rotation is called the circumferential direction (rd) of the fixing belt. The longitudinal direction (md) of the elastic layer is defined as the direction perpendicular to the circumferential direction of the fixing belt.
In the fixing belt 100, the ratio of thermal conductivity in the thickness direction to the longitudinal direction of the elastic layer (λnd/λmd, also called thermal anisotropy) is controlled in the longitudinal region, thereby achieving efficient heat supply to unfixed toner and suppressing excessive temperature rise in the non-paper passing region. Specifically, the elastic layer 4 of the fixing belt 100 contains silicone rubber and a filler dispersed in the silicone rubber.
Here, the thermal conductivity of the elastic layer in the thickness direction is λnd, the thermal conductivity of the elastic layer in the longitudinal direction is λmd, and the total length of the elastic layer in the longitudinal direction is L. In this case, in a central region of the elastic layer that is 0.12×L or more from each end in the longitudinal direction toward the center of the elastic layer, λnd/λmd is 1.1 or more. Also, the elastic layer has end regions between each end in the longitudinal direction of the elastic layer and 0.12×L toward the center of the elastic layer in the longitudinal direction, where λnd/λmd is 0.9 or less.

図2は本開示の一態様に係る定着ベルト100の弾性層4の長手方向の領域ごとの熱異方性に係る説明図である。図2(a)に示すように、弾性層4の長手方向の全長をLとしたとき、図2(b)に示した通り、弾性層の長手方向の各々の端から該弾性層の長手方向中央に向かって0.12×L以上の中央領域4cは、定着工程において紙が高頻度で接触する領域(以降、「通紙領域」ともいう)に該当する。ここで、「0.12L以上」とは、例えば、定着部材の長手方向の全長Lを400mmとした場合における、紙の幅297mm(非通紙幅両側51.5mm、51.5/400≒0.12)に基づく値である。そして、この領域における熱伝導率比λnd/λmdは、1.1以上である。
また、本開示の一態様に係る定着ベルトの弾性層は、図2(c)に示すように、弾性層の長手方向の各々の端から弾性層の長手方向中央に向かって0.12×Lまでの領域にλnd/λmdが0.9以下である端部領域4aが存在する。弾性層の長手方向両端から弾性層の長手方向中央に向かて0.12×Lまでの領域は、定着工程において紙が接しないことがある非通紙領域に該当する。中でも、弾性層の長手方向の端から長手方向中央に向かって、0.05×Lまでの領域は、定着工程において特に紙と接しない確率が高い領域である。ここで、「0.05×L」とは、定着部材の長手方向の全長Lを例えば330mmとした場合における紙サイズ幅297mm(非通紙幅両側16.5mm、16.5/330≒0.05)に基づく値である。従って、本開示に係る定着ベルトにおいては、弾性層の長手方向の両端から弾性層の長手方向中央に向かって0.05×Lまでの領域は、端部領域とすることが好ましい。本態様に係る定着ベルトにおいては、中央領域4cが弾性層の長手方向の両端から0.10×L以上の位置に存在する。また、端部領域4aは、弾性層の長手方向の両端から中央に向かって0.05×Lの領域を含み、中央領域4cに隣接して存在している。
中央領域4cではλndがλmdより高く、λnd/λmdが1.1以上であることにより、厚み方向への効率的な熱伝導が達成される。その結果、定着工程において、未定着トナーをより効率的に定着させることができる。また、中央領域4cにおいては、λndが1.3W/(m・K)以上であることが定着性の観点でより好ましい。端部領域4aではλmdがλndより高く、λnd/λmdを0.9以下とすることで、記録媒体が通過しない非通紙領域の昇温を抑制することができる。ここで端部領域4aのλmdが1.3W/(m・K)以上になると非通紙領域の昇温抑制の観点でより好ましい。
FIG. 2 is an explanatory diagram of thermal anisotropy for each region in the longitudinal direction of the elastic layer 4 of the fixing belt 100 according to one embodiment of the present disclosure. As shown in FIG. 2(a), when the total length of the elastic layer 4 in the longitudinal direction is L, as shown in FIG. 2(b), the central region 4c having a length of 0.12×L or more from each end of the elastic layer in the longitudinal direction toward the center of the elastic layer in the longitudinal direction corresponds to a region where paper frequently comes into contact in the fixing process (hereinafter, also referred to as a "paper passing region"). Here, "0.12L or more" is, for example, a value based on a paper width of 297 mm (51.5 mm on both sides of the non-paper passing width, 51.5/400 ≒ 0.12) when the total length L of the fixing member in the longitudinal direction is 400 mm. And, the thermal conductivity ratio λnd/λmd in this region is 1.1 or more.
In addition, as shown in FIG. 2C, the elastic layer of the fixing belt according to one embodiment of the present disclosure has end regions 4a in which λnd/λmd is 0.9 or less in the region from each end of the elastic layer in the longitudinal direction to 0.12×L toward the center of the elastic layer in the longitudinal direction. The region from both ends of the elastic layer in the longitudinal direction to 0.12×L toward the center of the elastic layer in the longitudinal direction corresponds to a non-paper passing region where paper may not come into contact in the fixing process. Among them, the region from the end of the elastic layer in the longitudinal direction to 0.05×L toward the center of the longitudinal direction is a region that is particularly likely not to come into contact with paper in the fixing process. Here, "0.05×L" is a value based on a paper size width of 297 mm (non-paper passing width on both sides 16.5 mm, 16.5/330≒0.05) when the total length L of the fixing member in the longitudinal direction is, for example, 330 mm. Therefore, in the fixing belt according to the present disclosure, the region from both ends of the elastic layer in the longitudinal direction to 0.05×L toward the center of the elastic layer in the longitudinal direction is preferably the end region. In the fixing belt according to the present embodiment, the central region 4c is located at a position 0.10×L or more from both ends of the elastic layer in the longitudinal direction. The end region 4a includes a region 0.05×L from both ends of the elastic layer in the longitudinal direction toward the center, and is adjacent to the central region 4c.
In the central region 4c, λnd is higher than λmd, and λnd/λmd is 1.1 or more, so that efficient heat conduction in the thickness direction is achieved. As a result, in the fixing process, unfixed toner can be fixed more efficiently. In the central region 4c, λnd is more preferably 1.3 W/(m·K) or more in terms of fixability. In the end region 4a, λmd is higher than λnd, and λnd/λmd is 0.9 or less, so that the temperature rise in the non-paper passing region where the recording medium does not pass can be suppressed. Here, it is more preferable that λmd in the end region 4a is 1.3 W/(m·K) or more in terms of suppressing the temperature rise in the non-paper passing region.

弾性層中に配合される熱伝導性のフィラーの量を増やすことなく、厚み方向の熱伝導率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。本発明者らは、特許文献1に係る、電場を用いたフィラーの配列技術を用いることによって、弾性層の通紙領域において、大粒径フィラーの厚み方向(nd)への配列を抑えつつ、大粒径フィラー間の小粒径フィラーを高度に配列させた。その結果、大粒径フィラーの間に小粒径フィラー群による熱伝導パスが形成され、厚み方向の熱伝導率を高めることができる。フィラー量を増やす必要がないため、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。 As a method for increasing the thermal conductivity in the thickness direction without increasing the amount of thermally conductive filler mixed in the elastic layer, there is a technique for arranging fillers by an external field such as a force field, a magnetic field, or an electric field. Inorganic oxides such as alumina, silica, zinc oxide, and magnesium oxide are commonly used as thermally conductive fillers mixed in the elastic layer of the fixing member, and they have a high affinity for alignment by an electric field using dielectric polarization as a driving force. By using the filler alignment technique using an electric field according to Patent Document 1, the present inventors have highly aligned small particle size fillers between large particle size fillers in the paper passing area of the elastic layer while suppressing the alignment of large particle size fillers in the thickness direction (nd). As a result, a thermal conduction path is formed by a group of small particle size fillers between the large particle size fillers, and the thermal conductivity in the thickness direction can be increased. Since there is no need to increase the amount of filler, it is possible to achieve even higher thermal conductivity while suppressing an increase in hardness.

さらに本開示では弾性層の長手方向で領域をわけて、電場を付与して配向制御することで、記録媒体の通紙領域である中央領域では厚み方向の熱伝導率、非通紙領域に相当する両端側では長手方向の熱伝導率を高めた。この結果、未定着トナーに対して高い定着性を発現しながら、非通紙領域における昇温を抑制できることを見出した。 Furthermore, in this disclosure, the elastic layer is divided into regions in the longitudinal direction, and an electric field is applied to control the orientation, thereby increasing the thermal conductivity in the thickness direction in the central region, which is the area where the recording medium passes through, and increasing the thermal conductivity in the longitudinal direction on both ends, which correspond to the non-paper passing areas. As a result, it has been found that it is possible to suppress temperature rise in the non-paper passing areas while achieving high fixability for unfixed toner.

また、図2(c)は、本開示の他の態様に係る定着ベルトの弾性層の領域ごとの熱異方性に係る説明図である。本態様に係る弾性層においては、端部領域4aが、弾性層の長手方向両端から中央に向かって0.05×Lの領域に存在し、中央領域4cが弾性層の長手方向の両端から0.10×L以上の位置に存在する。そして、端部領域4aと中央領域4cとの間に、中間領域4bを有する。中間領域4bは、λnd/λmdが0.9より大きく1.1より小さい。すなわち、中間領域4bは、定着ベルトの厚み方向の熱伝導率に関して、中央領域4cから端部領域4aへの遷移領域として機能する。このような中間領域を存在させることで、中央領域4cと端部領域4aとでのフィラーの配向状態の差に起因する該弾性層の長手方向での熱伝導率、表面性状、および硬度の急峻な変化を抑えることができる。中間領域4bは、中央領域4cと端部領域4aとの各々に接して設けることが好ましい。 Also, FIG. 2(c) is an explanatory diagram of the thermal anisotropy for each region of the elastic layer of the fixing belt according to another embodiment of the present disclosure. In the elastic layer according to this embodiment, the end region 4a exists in a region of 0.05×L from both ends of the elastic layer in the longitudinal direction toward the center, and the central region 4c exists at a position of 0.10×L or more from both ends of the elastic layer in the longitudinal direction. And, there is an intermediate region 4b between the end region 4a and the central region 4c. The intermediate region 4b has a λnd/λmd greater than 0.9 and smaller than 1.1. That is, the intermediate region 4b functions as a transition region from the central region 4c to the end region 4a with respect to the thermal conductivity in the thickness direction of the fixing belt. By having such an intermediate region, it is possible to suppress abrupt changes in the thermal conductivity, surface properties, and hardness in the longitudinal direction of the elastic layer caused by the difference in the orientation state of the filler between the central region 4c and the end region 4a. It is preferable that the intermediate region 4b is provided in contact with each of the central region 4c and the end region 4a.

図3は、端部領域4a、中間領域4b、及び長手中央領域4cそれぞれのフィラー配向配列状態を説明するための概念図である。主に小粒径フィラーの配向配列状態が長手方向の領域によって変化することで熱伝導率の異方性が変化している。フィラー配向配列状態の定量手法については後述する。 Figure 3 is a conceptual diagram for explaining the filler orientation state in each of the end regions 4a, the middle region 4b, and the longitudinal center region 4c. The anisotropy of thermal conductivity changes mainly due to the orientation state of small particle size fillers changing depending on the region in the longitudinal direction. A method for quantifying the filler orientation state will be described later.

該定着部材の弾性層は、例えば図4のような方法で製造することができる。具体的には、基体上に熱伝導性フィラーを含むシリコーンポリマーからなる弾性層をリングコートなどで形成する。その後、弾性層を加熱硬化する前に、通紙領域に相当する長手中央領域の弾性層表面を帯電した後、弾性層を加熱硬化してフィラーを固定する。弾性層に対して電場を付与することで、主にフィラーが電気泳動、並びに、誘電分極による双極子相互作用の力によって移動し、フィラーが図3(c)に示すように厚み方向に配向配列し伝熱パスを形成することで、厚み方向の熱伝導率を高めることができる。 The elastic layer of the fixing member can be manufactured, for example, by the method shown in FIG. 4. Specifically, an elastic layer made of a silicone polymer containing a thermally conductive filler is formed on a substrate by ring coating or the like. Then, before the elastic layer is heated and cured, the surface of the elastic layer in the longitudinal center region corresponding to the paper passing region is charged, and the elastic layer is then heated and cured to fix the filler. By applying an electric field to the elastic layer, the filler moves mainly due to electrophoresis and the force of dipole interaction due to dielectric polarization, and the filler is oriented and arranged in the thickness direction as shown in FIG. 3(c) to form a heat transfer path, thereby increasing the thermal conductivity in the thickness direction.

電場付与した長手中央領域4cにおいては、該弾性層4の加熱硬化前の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8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7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、フィラー増量に伴う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。 In the longitudinal central region 4c to which an electric field is applied, small particle size fillers 8 having a circle equivalent diameter of less than 5 μm among the thermally conductive fillers contained in the composition layer before the elastic layer 4 is heated and cured are aligned in the thickness direction of the composition layer. On the other hand, large particle size fillers 7 having a circle equivalent diameter of 5 μm or more among the thermally conductive fillers contained in the composition layer are hardly aligned. The composition layer is then heated and cured to form the elastic layer according to this embodiment. The elastic layer thus obtained can further increase the thermal conductivity in the thickness direction of the elastic layer while suppressing the increase in hardness of the elastic layer that accompanies an increase in the amount of filler.

該組成物層の外表面を帯電させた場合に、該組成物層中の大粒径フィラー7の配列が抑えられ、小粒径フィラー8が高度に配列する理由を以下に述べる。図4の方法においては、当該大粒径フィラー7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7には誘電分極が生じており、大粒径フィラー7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8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、弾性層の厚み方向に大粒径フィラー7同士を繋ぐ熱伝導パスを形成すると考えられる。 The reason why the alignment of the large particle size filler 7 in the composition layer is suppressed and the small particle size filler 8 is highly aligned when the outer surface of the composition layer is charged is described below. It is believed that in the method of FIG. 4, a sufficient force is not applied to cause the large particle size filler 7 to undergo dielectrophoresis. However, it is believed that by charging the surface of the composition layer, dielectric polarization is generated in the large particle size filler 7, and a local electric field is formed between the large particle size filler 7. As a result, it is believed that the small particle size filler 8 present between the large particle size fillers is highly aligned between the large particle size fillers due to the local electric field, and forms a heat conduction path connecting the large particle size fillers 7 in the thickness direction of the elastic layer.

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、図4に示したような、簡便かつ安価に略一様な帯電が可能なコロナ帯電器200を用いる方法がより好ましい。コロナ帯電器は最終的に製造される弾性層の長手方向の全長よりも短くかつ通紙領域をカバーすることで弾性層の長手中央領域のみを、選択的に帯電させることができる。また、電界印加中にコロナ帯電器を弾性層の長手方向に±1~10mm程度、1~10Hz程度の往復振動を行うレシプロ機構を設けてもよい。このような往復運動をとることで電場が付与された領域と付与されていない領域の境界部分での急峻な熱伝導率、表面性、硬度変化を抑える中間領域を形成することができる。 As a method for charging the outer surface of the composition layer, a non-contact method is preferable, and a method using a corona charger 200 that can easily and inexpensively charge the outer surface of the composition layer is more preferable, as shown in FIG. 4. The corona charger is shorter than the overall length of the elastic layer in the longitudinal direction to be finally produced and covers the paper passing area, so that only the longitudinal center area of the elastic layer can be selectively charged. In addition, a reciprocating mechanism may be provided that vibrates the corona charger back and forth in the longitudinal direction of the elastic layer at about ±1 to 10 mm and 1 to 10 Hz while the electric field is applied. By performing such a reciprocating motion, an intermediate area can be formed that suppresses the steep changes in thermal conductivity, surface properties, and hardness at the boundary between the area where the electric field is applied and the area where it is not applied.

本開示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を説明する。 The specific configuration of the fixing member and thermal fixing device according to one embodiment of the present disclosure is described below.

(1)定着部材の構成の概略
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。
図5(a)及び(b)は、本実施形態に係る定着部材を示す概略断面模式図である。図5(a)はベルト形態の、図5(b)はローラ形態の定着部材の一例を表す。図5(a)及び(b)において、符号3は基体を示し、符号4は基体3の外周面を被覆しているシリコーンゴムを含む弾性層を示す。なお図5においては、半径方向が弾性層の厚み方向、紙面の手前-奥方向が長手方向(幅方向)となる。
(1) Overview of the Configuration of the Fixing Member The fixing member of the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
Figures 5(a) and (b) are schematic cross-sectional views showing the fixing member according to the present embodiment. Figure 5(a) shows an example of a fixing member in the form of a belt, and Figure 5(b) shows an example of a fixing member in the form of a roller. In Figures 5(a) and (b), reference numeral 3 indicates a base body, and reference numeral 4 indicates an elastic layer containing silicone rubber that covers the outer peripheral surface of the base body 3. In Figure 5, the radial direction is the thickness direction of the elastic layer, and the front-to-back direction of the paper is the longitudinal direction (width direction).

このように、本実施形態に係る定着部材は、基体3および基体3の上のシリコーンゴムを含む弾性層4を有する。なお、これらの図に示すように、定着部材はシリコーンゴムを含む弾性層4の外周上に表面層6を有することができる。また、シリコーンゴムを含む弾性層4と表面層6との間に、接着層5を有することもでき、この場合、表面層6は、シリコーンゴムを含む弾性層4の外周面に接着層5により固定される。図5に示す定着部材はいずれもエンドレス形状を有する。エンドレス形状とは、周方向に回転移動することで、同じ部位が何度も(エンドレスに)定着ニップ部を通過できる形状である。 Thus, the fixing member according to this embodiment has a base 3 and an elastic layer 4 containing silicone rubber on the base 3. As shown in these figures, the fixing member can have a surface layer 6 on the outer periphery of the elastic layer 4 containing silicone rubber. An adhesive layer 5 can also be provided between the elastic layer 4 containing silicone rubber and the surface layer 6, in which case the surface layer 6 is fixed to the outer periphery of the elastic layer 4 containing silicone rubber by the adhesive layer 5. All of the fixing members shown in FIG. 5 have an endless shape. An endless shape is a shape that allows the same part to pass through the fixing nip section multiple times (endlessly) by rotating in the circumferential direction.

(2)定着部材の基体
定着部材が図5(a)に示すようなベルト形態である場合、基体3には、電鋳ニッケルスリーブやステンレススリーブなどの金属、ポリイミドなどの耐熱性樹脂を用いることができる。特に熱定着装置が電磁誘導加熱方式の場合には、誘導加熱により加熱可能な基体材料が選択され、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用いられる。基体3の外面(弾性層側の面)には、弾性層との接着性を向上させる機能を付与するための層を設けることができる。すなわち、弾性層4は、基体3の外周面上に設けられればよく、弾性層4と基体3との間に他の層を設けることができる。また、基体3の内面(上記外面とは反対側の面)には、耐摩耗性や潤滑性などの機能を付与するための層をさらに設けることができる。なお、ベルト形態である場合は、以下の製造工程中、スリーブの内部に中子を挿入して取り扱う。
(2) Substrate of Fixing Member When the fixing member is in the form of a belt as shown in FIG. 5(a), the substrate 3 can be made of metal such as an electroformed nickel sleeve or a stainless steel sleeve, or a heat-resistant resin such as polyimide. In particular, when the thermal fixing device is an electromagnetic induction heating type, a substrate material that can be heated by induction heating is selected, and an alloy mainly composed of nickel or iron is used from the viewpoint of heat generation efficiency. A layer for imparting a function of improving adhesion with the elastic layer can be provided on the outer surface (the surface on the elastic layer side) of the substrate 3. That is, the elastic layer 4 only needs to be provided on the outer peripheral surface of the substrate 3, and another layer can be provided between the elastic layer 4 and the substrate 3. In addition, a layer for imparting a function such as wear resistance or lubricity can be further provided on the inner surface (the surface opposite to the outer surface) of the substrate 3. In addition, when the fixing member is in the form of a belt, a core is inserted into the inside of the sleeve during the following manufacturing process.

定着部材が図5(b)に示すようなローラ形態である場合、基体3には、アルミニウム、鉄などの金属や合金からなる芯金を用いることができ、熱定着装置での加熱・加圧に耐える強度を有していればよい。図5(b)では、基体3として中実の芯金を用いているが、基体3には中空の芯金を用いてもよく、内部にハロゲンランプなどの熱源を有していてもよい。 When the fixing member is in the form of a roller as shown in FIG. 5(b), the base 3 can be made of a core metal made of a metal or alloy such as aluminum or iron, and it is sufficient if it has the strength to withstand the heat and pressure applied by the thermal fixing device. In FIG. 5(b), a solid core metal is used as the base 3, but the base 3 may also be made of a hollow core metal, and may have a heat source such as a halogen lamp inside.

(3-1)定着部材のシリコーンゴムを含む弾性層
本実施形態の定着部材におけるシリコーンゴムを含む弾性層4は、定着時に紙などの記録媒体の凹凸に追従するための優れた柔軟性を付与する層として機能する。シリコーンゴムは、非通紙領域で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いるため好ましい。また、シリコーンゴムは後述の硬化前に表面を帯電させてフィラーを配向させるため、電気絶縁性もしくは半導電性であることが好ましく、熱伝導性フィラーとしても電気絶縁性もしくは半導電性が求められる。シリコーンゴムは、例えば後述のようにシリコーンポリマーを硬化させたものを用いることができる。
(3-1) Elastic layer containing silicone rubber of fixing member The elastic layer 4 containing silicone rubber in the fixing member of this embodiment functions as a layer that imparts excellent flexibility to follow the unevenness of a recording medium such as paper during fixing. Silicone rubber is preferable because it has high heat resistance that allows it to maintain flexibility even in an environment where the temperature becomes as high as about 240°C in a non-paper passing area. In addition, since the silicone rubber is charged on the surface before curing as described below to orient the filler, it is preferable that the silicone rubber is electrically insulating or semiconductive, and the thermally conductive filler is also required to be electrically insulating or semiconductive. For example, the silicone rubber can be a silicone polymer cured as described below.

定着部材において、シリコーンゴムを含む弾性層4は、伝熱特性の向上のために熱伝導性のフィラーを含む。フィラーの種類については、フィラー自体の熱伝導率、比熱容量、密度、粒径、形状、比誘電率等を考慮して選択される。熱伝導性フィラーとしては、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、金属ケイ素、炭化ケイ素、シリカ等の無機フィラーが挙げられる。これらのフィラーは単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。なお、金属フィラー、炭素繊維フィラー等は、電気抵抗値が低く、電場を印加した時に誘電分極を起こしにくいため、単独で使用するには不適である。ただし、酸化膜を形成するなどの表面処理を行うことで電気抵抗値を制御して誘電分極を起こしやすくできる場合はこの限りではない。 In the fixing member, the elastic layer 4 containing silicone rubber contains a thermally conductive filler to improve heat transfer properties. The type of filler is selected taking into consideration the thermal conductivity, specific heat capacity, density, particle size, shape, relative dielectric constant, etc. of the filler itself. Examples of thermally conductive fillers include inorganic fillers such as alumina, zinc oxide, magnesium oxide, metal silicon, silicon carbide, and silica. These fillers may be used alone or in combination of two or more types. Note that metal fillers, carbon fiber fillers, etc. have low electrical resistance and are unlikely to cause dielectric polarization when an electric field is applied, so they are not suitable for use alone. However, this does not apply when the electrical resistance can be controlled by performing surface treatment such as forming an oxide film to make it easier to cause dielectric polarization.

フィラーについては、シリコーンゴムへの親和性を高めたり、前述の電気抵抗値を制御したりする観点から、表面処理を行うことができる。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持つ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することができる。 Fillers can be surface-treated to increase their affinity for silicone rubber and to control the electrical resistance value mentioned above. Specifically, fillers such as alumina, silica, and magnesium oxide that have active groups such as hydroxyl groups on their surfaces can be surface-treated with a silane coupling agent or hexamethyldisilazane.

フィラーの平均粒径は、0.1μm以上100μm以下の範囲が好ましく、0.3μm以上30μm以下の範囲がより好ましい。ここでいう平均粒径とは、体積平均粒径を指す。 The average particle size of the filler is preferably in the range of 0.1 μm to 100 μm, more preferably in the range of 0.3 μm to 30 μm. The average particle size here refers to the volume average particle size.

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と、厚み方向と長手方向(厚み-長手方向)の断面の任意の5か所における同サイズの二値化像を得たと仮定する。このとき、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%以下であることが好ましい。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%以上の場合には、大粒径フィラー間の距離が長くなり過ぎることがなく、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る。このため、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る。また、大粒径フィラーの平均面積割合が40%以下の場合には、弾性層を十分に低硬度化することができる。 The particle size of the large particle size filler that is not aligned as much as possible is 5 μm or more. It is assumed that a binary image of 150 μm x 100 μm in size is obtained at any five points on the cross section in the thickness direction and circumferential direction (thickness-circumferential direction) of the elastic layer, and a binary image of the same size is obtained at any five points on the cross section in the thickness direction and longitudinal direction (thickness-longitudinal direction). In this case, it is preferable that the average area ratio (%) of the large particle size filler in each of the total 10 binary images (hereinafter also referred to as the "average area ratio of the large particle size filler") is 20% or more and 40% or less. Here, the area ratio of the large particle size filler means [(sum of the areas of the large particle size filler in the binary image x 100) / (area of the binary image)]. When the average area ratio of the large particle size filler is 20% or more, the distance between the large particle size fillers does not become too long, and a sufficiently large local electric field can be generated when an electric field is applied. This allows the small particle size fillers present between the large particle size fillers to be sufficiently aligned. Also, when the average area ratio of the large particle size fillers is 40% or less, the elastic layer can be sufficiently made low hard.

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%以下であることが好ましい。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%以上の場合には、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容易となる。また、小粒径フィラーの占める平均面積割合が20%以下の場合には、材料の粘度の上昇が抑制され、弾性層の加工性や平滑性の確保が容易となる。 The particle size of the small particle size filler to be arranged is less than 5 μm. The average area ratio of the small particle size filler in each of the binary images (hereinafter also referred to as the "average area ratio of small particle size filler") is preferably 10% or more and 20% or less. Here, the area ratio of the small particle size filler means [(total area of small particle size filler in the binary image x 100) / (area of the binary image)]. When the average area ratio of the small particle size filler is 10% or more, it is easy to arrange the small particle size filler and achieve sufficiently high thermal conductivity. Also, when the average area ratio of the small particle size filler is 20% or less, the increase in the viscosity of the material is suppressed, and it is easy to ensure the workability and smoothness of the elastic layer.

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。 It is preferable that the sum of the average area percentage occupied by the large particle size filler and the average area percentage occupied by the small particle size filler is 30% or more and 60% or less, and particularly 30% or more and 50% or less. The sum of the average area percentage occupied by the large particle size filler and the average area percentage occupied by the small particle size filler is a value that is closely related to the volume percentage occupied by all fillers in the elastic layer. By setting the sum of the average area percentage occupied by the large particle size filler and the average area percentage occupied by the small particle size filler within the above range, it is possible to better achieve both high thermal conductivity of the elastic layer and suppression of high hardness.

大粒径フィラーと小粒径フィラーの配合は、粒度分布の広いフィラーを配合してもよいし、平均粒径が大きいフィラーと平均粒径が小さいフィラーを混合して配合してもよい。大粒径フィラーと小粒径フィラーの占める平均面積割合を上記範囲に調整し易い点では、後者の平均粒径の異なるフィラーを混合して配合することが好ましい。 When blending large and small particle size fillers, fillers with a wide particle size distribution may be blended, or fillers with a large average particle size and fillers with a small average particle size may be mixed and blended. In terms of ease of adjusting the average area ratio occupied by large and small particle size fillers to the above range, it is preferable to blend fillers with different average particle sizes.

シリコーンゴムを含む弾性層は、フィラーと例えば液状付加硬化型シリコーンゴム成分とを少なくとも含む液状付加硬化型シリコーンゴム組成物を硬化せしめて形成することができる。 The elastic layer containing silicone rubber can be formed by curing a liquid addition-curing silicone rubber composition that contains at least a filler and, for example, a liquid addition-curing silicone rubber component.

液状付加硬化型シリコーンゴムは、(a)不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン、(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、および(c)触媒(例えば白金化合物)、(d)硬化遅延剤を含むことができる。(a)は硬化反応時に架橋点として機能する。(b)は架橋剤である。(c)は硬化反応を促進するための触媒である。(d)は反応開始時間を制御するための硬化遅延剤(インヒビター)である。さらに、これらに加え、耐熱性、補強性等を付与するために、それぞれの目的にあった充填剤を混練・分散することもできる。以下に(a)~(d)について説明する。 Liquid addition-curing silicone rubber can contain (a) an organopolysiloxane having an unsaturated aliphatic group, (b) an organopolysiloxane having active hydrogen bonded to silicon, (c) a catalyst (e.g., a platinum compound), and (d) a cure retarder. (a) functions as a crosslinking point during the curing reaction. (b) is a crosslinking agent. (c) is a catalyst for accelerating the curing reaction. (d) is a cure retarder (inhibitor) for controlling the reaction start time. In addition to these, fillers suitable for each purpose can also be kneaded and dispersed to impart heat resistance, reinforcing properties, etc. (a) to (d) are explained below.

(a)不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン
不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン(以降、a成分と称することがある)は、ビニル基等の不飽和脂肪族基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。例えば、下記式1と式2に示すものをa成分として用いることができる。
(a) Organopolysiloxane having an unsaturated aliphatic group Any organopolysiloxane having an unsaturated aliphatic group (hereinafter sometimes referred to as component a) can be used as long as it is an organopolysiloxane having an unsaturated aliphatic group such as a vinyl group. For example, those shown in the following formula 1 and formula 2 can be used as component a.

・RSiOで表される中間単位およびRSiOで表される中間単位からなる群から選択されるいずれか一方または両方の中間単位と、RSiO1/2で表される分子末端とを有する直鎖状オルガノポリシロキサン(下記式1参照)。 A linear organopolysiloxane having one or both of intermediate units selected from the group consisting of intermediate units represented by R 1 R 1 SiO and intermediate units represented by R 1 R 2 SiO, and a molecular end represented by R 1 R 1 R 2 SiO 1/2 (see formula 1 below).

Figure 0007631107000001
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・RSiOで表される中間単位およびRSiOで表される中間単位からなる群から選択されるいずれか一方または両方の中間単位と、RSiO1/2で表される分子末端とを有する直鎖状オルガノポリシロキサン(下記式2参照)。 A linear organopolysiloxane having one or both of intermediate units selected from the group consisting of intermediate units represented by R 1 R 1 SiO and intermediate units represented by R 1 R 2 SiO, and a molecular end represented by R 1 R 1 R 1 SiO 1/2 (see formula 2 below).

Figure 0007631107000002
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(式1と式2において、Rはそれぞれ独立に不飽和脂肪族基を含まない非置換炭化水素基を表し、Rはそれぞれ独立に不飽和脂肪族基を表し、mおよびnは各々独立して0以上の整数を表す。) (In formula 1 and formula 2, R1 each independently represents an unsubstituted hydrocarbon group not containing an unsaturated aliphatic group, R2 each independently represents an unsaturated aliphatic group, and m and n each independently represent an integer of 0 or more.)

なお、式1と式2においてRで表される、不飽和脂肪族基を含まない非置換炭化水素基としては、例えば、アルキル基(メチル基、エチル基、プロピル基等)、アリール基(例えば、フェニル基等)を例示することができる。特に、メチル基であることが好ましい。 In addition, examples of the unsubstituted hydrocarbon group not containing an unsaturated aliphatic group, represented by R1 in Formula 1 and Formula 2, include alkyl groups (e.g., methyl, ethyl, propyl, etc.) and aryl groups (e.g., phenyl, etc.). In particular, a methyl group is preferable.

また、式1と式2において、Rで表される不飽和脂肪族基としては、ビニル基、アリル基、3-ブテニル基等を例示することができるが、ビニル基であることが好ましい。 In addition, in formulas 1 and 2, examples of the unsaturated aliphatic group represented by R2 include a vinyl group, an allyl group, and a 3-butenyl group, with a vinyl group being preferred.

式1においてn=0の直鎖状オルガノシロキサンは、両末端にのみ不飽和脂肪族基を有するものであり、n=1以上の直鎖状オルガノシロキサンは、両末端と側鎖に不飽和脂肪族基を有するものである。また、式2の直鎖状オルガノシロキサンは、側鎖にのみ不飽和脂肪族基を有するものである。a成分は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。 In formula 1, linear organosiloxanes with n=0 have unsaturated aliphatic groups only at both ends, while linear organosiloxanes with n=1 or more have unsaturated aliphatic groups at both ends and in the side chain. Furthermore, linear organosiloxanes in formula 2 have unsaturated aliphatic groups only in the side chain. One type of component a may be used alone, or two or more types may be used in combination.

また、a成分を定着部材の弾性層に用いる場合、成形性の観点から、粘度は100mm/s以上、50000mm/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。また、市販のa成分を使用する場合、カタログ値を参照することができる。 When component a is used in the elastic layer of the fixing member, the viscosity is preferably 100 mm2 /s or more and 50,000 mm2 /s or less from the viewpoint of formability. The viscosity (kinetic viscosity) can be measured using a capillary viscometer, a rotational viscometer, or the like based on JIS Z 8803:2011. When a commercially available component a is used, the catalog value can be referred to.

(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(架橋剤)
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(以降、b成分と称することがある)は、白金化合物の触媒作用により、a成分中の不飽和脂肪族基との反応によって架橋構造を形成する架橋剤である。
(b) Organopolysiloxane having active hydrogen bonded to silicon (crosslinking agent)
Organopolysiloxane having active hydrogen bonded to silicon (hereinafter sometimes referred to as component b) is a crosslinking agent that forms a crosslinked structure by reacting with the unsaturated aliphatic groups in component a due to the catalytic action of a platinum compound.

b成分は、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が、例えば、以下の要件に適合するものを好適に用いることができる。なお、b成分は、1種を単独で用いてもよく、また、2種以上を併用してもよい。 As component b, any organopolysiloxane having a Si-H bond can be used, but for example, those that meet the following requirements can be preferably used. Note that component b can be used alone or in combination of two or more types.

・不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンとの反応による架橋構造形成の観点から、ケイ素原子に結合した水素原子の数が1分子中に平均3個以上のもの(Si-H結合は、分子中のどのシロキサン単位に存在してもよい。)。
・ケイ素原子に結合した有機基が、例えば上述したような非置換炭化水素基であるもの(非置換炭化水素基としては、メチル基であることが好ましい。)。
・シロキサン骨格(-Si-O-Si-)は、直鎖状、分岐状および環状のいずれかである。
From the viewpoint of forming a crosslinked structure by reaction with an organopolysiloxane having an unsaturated aliphatic group, the number of hydrogen atoms bonded to silicon atoms is an average of 3 or more per molecule (Si-H bonds may be present in any siloxane unit in the molecule).
The organic group bonded to the silicon atom is, for example, an unsubstituted hydrocarbon group as described above (the unsubstituted hydrocarbon group is preferably a methyl group).
The siloxane skeleton (-Si-O-Si-) is linear, branched or cyclic.

たとえば、下記式3と式4に示す直鎖状のオルガノポリシロキサンをb成分として用いることができる。 For example, the linear organopolysiloxanes shown in the following formulas 3 and 4 can be used as component b.

Figure 0007631107000003
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Figure 0007631107000004
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(式3と式4において、Rはそれぞれ独立に不飽和脂肪族基を含まない非置換炭化水素基を表し、pは0以上の整数を表し、qは1以上の整数を表す。) (In formula 3 and formula 4, R1 each independently represents an unsubstituted hydrocarbon group not containing an unsaturated aliphatic group, p represents an integer of 0 or more, and q represents an integer of 1 or more.)

なお、Rは式1と式2で説明したとおり、不飽和脂肪族基を含まない非置換炭化水素基であり、メチル基であることが好ましい。 As explained in formulas 1 and 2, R 1 is an unsubstituted hydrocarbon group that does not contain an unsaturated aliphatic group, and is preferably a methyl group.

(c)触媒
ヒドロシリル化(付加硬化)触媒としては、例えば、白金化合物を用いることができる。具体的には、白金カルボニルシクロビニルメチルシロキサン錯体、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン白金錯体等を挙げることができる。以下、これをc成分と称することがある。
(c) Catalyst As the hydrosilylation (addition curing) catalyst, for example, a platinum compound can be used. Specific examples include platinum carbonylcyclovinylmethylsiloxane complex, 1,3-divinyltetramethyldisiloxane platinum complex, etc. Hereinafter, this may be referred to as component c.

(d)硬化遅延剤
ヒドロシリル化(付加硬化)の硬化反応速度を調整するために、硬化遅延剤と呼ばれるものを配合することができる。具体的には、2-メチル-3-ブチン-2-オール、1-エチニル-1-シクロヘキサノール等を挙げることができる。以下、この硬化遅延剤をd成分と称することがある。
(d) Curing Retarders In order to adjust the curing reaction rate of hydrosilylation (addition curing), a curing retarder can be blended. Specific examples include 2-methyl-3-butyn-2-ol, 1-ethynyl-1-cyclohexanol, etc. Hereinafter, this curing retarder may be referred to as component d.

シリコーンゴムを含む弾性層の弾性率は、a~d成分の種類や配合量によって、ある程度調整することができる。シリコーンゴムを含む弾性層は、0.20MPa以上、1.20MPa以下の(引張り)弾性率を有することがより好ましい。弾性層の弾性率がこの範囲内であれば、低硬度(柔軟)な弾性層となり、高画質な画像を得ることができる。 The elastic modulus of the silicone rubber-containing elastic layer can be adjusted to some extent by the types and amounts of components a to d. It is more preferable that the silicone rubber-containing elastic layer has a (tensile) elastic modulus of 0.20 MPa or more and 1.20 MPa or less. If the elastic modulus of the elastic layer is within this range, the elastic layer will have a low hardness (flexibility), and high-quality images can be obtained.

なお、弾性層における、含有される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-CH)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。 The composition of the silicone rubber contained in the elastic layer can be confirmed by performing attenuated total reflection (ATR) measurement using an infrared spectrometer (FT-IR) (for example, product name: Frontier FT IR, manufactured by PerkinElmer). Silicon-oxygen bonds (Si-O), which are the main chain structure of silicone, exhibit strong infrared absorption at a wave number of about 1020 cm -1 due to stretching vibration. Furthermore, methyl groups (Si-CH 3 ) bonded to silicon atoms exhibit strong infrared absorption at a wave number of about 1260 cm -1 due to deformation vibration caused by the structure, making it possible to confirm their presence.

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、窒素雰囲気のもと、室温から800℃まで20℃毎分の昇温速度で加熱し、更に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、およびフィラーの含有量を確認することができる。 The content of the cured silicone rubber and filler in the elastic layer can be confirmed by using a thermogravimetric analyzer (TGA) (for example, product name: TGA851, manufactured by Mettler-Toledo). The elastic layer is cut out with a razor or the like, and about 20 mg is accurately weighed and placed in an alumina pan used in the instrument. The alumina pan containing the sample is set in the instrument and heated from room temperature to 800°C in a nitrogen atmosphere at a rate of 20°C per minute, and then kept at 800°C for one hour. In a nitrogen atmosphere, as the temperature rises, the cured silicone rubber component is decomposed and removed by cracking without being oxidized, and the weight of the sample decreases. By comparing the weight before and after the measurement, the content of the cured silicone rubber component and the filler content contained in the elastic layer can be confirmed.

(3-2)弾性層への電場付与工程
以下、一実施形態としてコロナ帯電器200とそれを用いた弾性層への電場付与工程について説明する。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。
(3-2) Step of Applying Electric Field to Elastic Layer Hereinafter, a corona charger 200 and a step of applying an electric field to the elastic layer using the corona charger will be described as an embodiment. Corona charging methods include a scorotron method having a grid electrode between the corona wire and the body to be charged, and a corotron method not having a grid electrode. From the viewpoint of controllability of the surface potential of the body to be charged, the scorotron method is preferred.

図4(a)、(b)に示すように、コロナ帯電器200は、前ブロック201、奥ブロック202、シールド203、204を備える。また、前ブロック201と奥ブロック202の間に放電ワイヤ205が張架され、高圧電源により帯電バイアスが印加されると、放電して被帯電体としての基体上の硬化前の弾性層4の表面を帯電する。 As shown in Figures 4(a) and (b), the corona charger 200 includes a front block 201, a rear block 202, and shields 203 and 204. A discharge wire 205 is stretched between the front block 201 and the rear block 202. When a charging bias is applied from a high-voltage power supply, the discharge occurs and charges the surface of the uncured elastic layer 4 on the substrate as the charged body.

一般的なコロナ帯電器の構成と同様に、放電部材としての放電ワイヤ205に対して高電圧を印加する。そしてシールド203、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、弾性層4の表面を所望の帯電電位に制御する。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(図示しない)、弾性層4の表面の表面電位を制御することで、弾性層4に所望の電場を発生させることが可能となる。 Similar to the configuration of a typical corona charger, a high voltage is applied to the discharge wire 205 as a discharge member. The ion flow obtained by discharging to the shields 203 and 204 is then controlled by applying a high voltage to the grid 206, and the surface of the elastic layer 4 is controlled to the desired charging potential. At this time, since the base 3 or the core 1 holding the base 3 is grounded (not shown), it is possible to generate a desired electric field in the elastic layer 4 by controlling the surface potential of the surface of the elastic layer 4.

上記実施形態の定着部材の製造方法を詳述すると、まず基体上に熱伝導性フィラーを含むシリコーンゴムを有する未硬化の弾性層を形成する。次にコロナ帯電器200を図4(a)に示すように、定着部材100の未硬化の弾性層4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200のグリッド206に電圧を印加し、放電させた状態で定着部材100を回転させることによって、弾性層4の表面を帯電させる。このようにして弾性層4の表面を帯電させることにより弾性層内に電場が生じ、熱伝導性フィラーを配向させる。その後、弾性層を加熱等により硬化させて、フィラーの配向を固定する。 To explain the manufacturing method of the fixing member of the above embodiment in detail, first, an uncured elastic layer having silicone rubber containing a thermally conductive filler is formed on a substrate. Next, as shown in FIG. 4(a), a corona charger 200 is placed close to and facing the uncured elastic layer 4 of the fixing member 100 in the width direction. Then, a voltage is applied to the grid 206 of the corona charger 200, and the fixing member 100 is rotated in a discharged state, thereby charging the surface of the elastic layer 4. By charging the surface of the elastic layer 4 in this way, an electric field is generated within the elastic layer, which orients the thermally conductive filler. After that, the elastic layer is cured by heating or the like, and the orientation of the filler is fixed.

グリッド206に印加する電圧は、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0.1kV~3kV(AC印加の場合、Vp-pで0.2~6kV)の範囲で行うことが好ましい。電場を用いて弾性層の厚み方向のフィラーの配向を形成する場合においては、弾性層4の厚み方向に電界を発生させることが重要である。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。また、後述の液面流動を抑えるためにAC帯電させる場合はワイヤとグリッドの波形の位相を一致させることが望ましい。熱伝導性のフィラーの種類によっては、不定形フィラーの配向が形成されにくい場合があり、この場合はグリッド206に印加する電圧を大きくすることが望ましい。これはシリコーンゴム成分と熱伝導性のフィラーの誘電率が関係していると推測される。シリコーンゴムとフィラーの誘電率差が大きい場合は比較的小さな印加電圧で不定形フィラーの配向を形成することが可能である。一方、グリッド206に印加する電圧が大きすぎる場合、弾性層の表面電荷による静電反発力が大きくなることで液面流動が起こり、弾性層4の表面性が悪化する場合がある。従って、グリッド206に印加する電圧は、絶対値として0.1kV~1.5kV(AC印加の場合、Vp-pで0.2~3kV)の範囲がさらに好ましい範囲である。この液面流動については、AC帯電させることによって緩和させることができる。 From the viewpoint of generating an effective electrostatic interaction in the filler, it is preferable that the voltage applied to the grid 206 is in the range of 0.1 kV to 3 kV (0.2 to 6 kV in Vpp in the case of AC application) as an absolute value. When forming the filler orientation in the thickness direction of the elastic layer using an electric field, it is important to generate an electric field in the thickness direction of the elastic layer 4. If the sign of the applied voltage is equal to the sign of the voltage applied to the wire, the direction of the electric field will be reversed whether it is negative or positive, but the effect obtained is the same. In addition, when AC charging is performed to suppress the liquid surface flow described later, it is desirable to match the phase of the waveform of the wire and the grid. Depending on the type of thermally conductive filler, it may be difficult to form the orientation of the amorphous filler, in which case it is desirable to apply a large voltage to the grid 206. It is presumed that this is related to the dielectric constant of the silicone rubber component and the thermally conductive filler. When the dielectric constant difference between the silicone rubber and the filler is large, it is possible to form the orientation of the amorphous filler with a relatively small applied voltage. On the other hand, if the voltage applied to the grid 206 is too large, the electrostatic repulsive force due to the surface charge of the elastic layer will increase, causing the liquid surface to flow, which may deteriorate the surface properties of the elastic layer 4. Therefore, it is more preferable that the voltage applied to the grid 206 be in the absolute value range of 0.1 kV to 1.5 kV (0.2 to 3 kV in Vp-p when AC is applied). This liquid surface flow can be alleviated by applying AC charging.

弾性層表面の長手方向における電位制御の構成としては、例えば、図4(a)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、定着部材100に挿入した中子1の中心軸を回転軸として回転させながら行う。こうすることで弾性層4の周方向全周を略均一に帯電させることが可能である。尚、定着部材の回転数としては10rpm~500rpm、処理時間としてはフィラーの配向を安定的に形成させる観点から20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、不定形フィラーの配向の形成を制御することができる。 As a configuration for controlling the potential in the longitudinal direction of the elastic layer surface, for example, the configuration shown in FIG. 4(a) can be used. While a voltage is being applied to the grid 206, the central axis of the core 1 inserted into the fixing member 100 is rotated as the axis of rotation. In this way, it is possible to charge the elastic layer 4 almost uniformly all around in the circumferential direction. The rotation speed of the fixing member is preferably 10 rpm to 500 rpm, and the treatment time is preferably 20 seconds or more from the viewpoint of stably forming the filler orientation. From the above, the formation of the orientation of the amorphous filler can be controlled by controlling the surface potential and the time for applying the electric field.

中間領域4bは、未処理の弾性層の中間領域に対応する位置における帯電量を、中央領域に対応する領域と端部領域に対応する領域の帯電量の中間とすることで形成し得る。具体的には、例えば、図4(a)に示すように、コロナ帯電器の放電幅を、被処理対象の弾性層の長手方向の長さLよりも短くする。このコロナ帯電器を、不図示のレシプロ機構を用いて、被処理対象物である未処理の弾性層の長手方向に、例えば、±1~10mm程度、周波数1~10Hz程度で往復振動させる。これにより、未処理の弾性層の表面の帯電量を中央領域に対応する領域>中間領域に対応する領域>端部領域に対応する領域とすることができる。 The intermediate region 4b can be formed by setting the charge amount at a position corresponding to the intermediate region of the untreated elastic layer to be intermediate between the charge amounts of the region corresponding to the central region and the region corresponding to the end region. Specifically, for example, as shown in FIG. 4(a), the discharge width of the corona charger is set shorter than the longitudinal length L of the elastic layer to be treated. This corona charger is vibrated back and forth in the longitudinal direction of the untreated elastic layer to be treated, for example, by about ±1 to 10 mm and at a frequency of about 1 to 10 Hz, using a reciprocating mechanism (not shown). This allows the charge amount on the surface of the untreated elastic layer to be set such that the region corresponding to the central region > the region corresponding to the intermediate region > the region corresponding to the end region.

放電ワイヤ205として、ステンレススチール、ニッケル、モリブデン、タングステンなどを用いてもよいが、金属の中で非常に安定性の高いタングステンを用いるのが好ましい。なお、シールドの内側に張架される放電ワイヤは円断面形状でもノコギリ歯のような形状であっても良い。 The discharge wire 205 may be made of stainless steel, nickel, molybdenum, tungsten, etc., but it is preferable to use tungsten, which is one of the most stable metals. The discharge wire stretched inside the shield may have a circular cross-sectional shape or a sawtooth shape.

また、放電ワイヤ205の直径としては、40μm~100μmが好ましい。放電ワイヤの直径をこのような範囲内にすることで、放電の際のイオンによる放電ワイヤの切断を防止することができ、また、コロナ放電を生じさせるために必要な電圧を過度に高くする必要がないためである。放電ワイヤ205に印加する電圧は、直流電圧および交流電圧のいずれでも用いることができる。交流電圧の場合は周波数として0.01Hz~1000Hz程度で行うことが好ましい。電圧は矩形波や正弦波などを任意波形発生器で出力させることで行うことができる。 The diameter of the discharge wire 205 is preferably 40 μm to 100 μm. By keeping the diameter of the discharge wire within this range, it is possible to prevent the discharge wire from being cut by ions during discharge, and it is also possible to eliminate the need to make the voltage required to generate a corona discharge excessively high. Either a DC voltage or an AC voltage can be used as the voltage applied to the discharge wire 205. In the case of an AC voltage, it is preferable to use a frequency of about 0.01 Hz to 1000 Hz. The voltage can be generated by outputting a square wave, sine wave, or the like, using an arbitrary waveform generator.

メッシュ状にグリッドを貫通する複数の開孔(貫通孔)の幅は、弾性層表面の帯電電位をより均一にする観点から、1.0mm以下を含む形状パターンをエッチング処理することが好ましい。また、貫通孔部に対するメッシュ部の面積比が高いほど、帯電電位を均一にしやすい。平板状のグリッド206は放電ワイヤ205と弾性層表面との間に配置することができ、弾性層表面の帯電電位を均一にする観点から、弾性層表面とグリッド206の距離は1mm~10mmの範囲とすることが好ましい。 The width of the multiple openings (through holes) that penetrate the grid in a mesh shape is preferably etched into a shape pattern that includes 1.0 mm or less, from the viewpoint of making the charged potential on the surface of the elastic layer more uniform. Also, the higher the area ratio of the mesh portion to the through hole portion, the easier it is to make the charged potential uniform. The flat grid 206 can be placed between the discharge wire 205 and the surface of the elastic layer, and from the viewpoint of making the charged potential on the surface of the elastic layer uniform, the distance between the elastic layer surface and the grid 206 is preferably in the range of 1 mm to 10 mm.

(3-3)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。
(3-3) Confirmation of the Arrangement State of Thermally Conductive Filler in Elastic Layer The arrangement state of the thermally conductive filler can be confirmed by performing a two-dimensional Fourier transform using a binary image obtained from a cross-sectional image of the elastic layer.

まず、測定用サンプルを作製する。例えば、定着部材が、図6(a)に示すような定着ベルト400である場合、図6(b)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、定着ベルトの長手中央領域と端部領域、また中間領域がある場合は中間領域のそれぞれ任意の10箇所から10個採取する。図6(a)には、端部領域から試料401aを、長手中央領域から試料401cを採取する形態を示している。得られた各10個の試料のうち、各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、残りの各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-長手方向の第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。 First, a measurement sample is prepared. For example, when the fixing member is a fixing belt 400 as shown in FIG. 6(a), as shown in FIG. 6(b), for example, 10 samples 401 each having a length of 5 mm, a width of 5 mm, and a thickness of the entire thickness of the fixing belt are taken from 10 arbitrary locations in the longitudinal center region and end region of the fixing belt, and in the intermediate region if there is an intermediate region. FIG. 6(a) shows a form in which sample 401a is taken from the end region and sample 401c is taken from the longitudinal center region. For five samples out of the obtained 10 samples, the cross section in the circumferential direction of the fixing belt, that is, the cross section including the first cross section 401-1 in the thickness-circumferential direction of the elastic layer, is polished using an ion beam. For the remaining five samples, the cross section in the direction perpendicular to the circumferential direction of the fixing belt, that is, the cross section including the second cross section 401-2 in the thickness-longitudinal direction of the elastic layer, is polished using an ion beam. For polishing the cross section using an ion beam, for example, a cross-section polisher can be used. Cross-section polishing using an ion beam can prevent the filler from falling off the sample or the abrasive from becoming mixed in, and can also produce a cross-section with fewer polishing marks.

続いて、弾性層の第1断面及び第2断面の研磨加工されたそれぞれ5個の試料について、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7(a))。 Next, five samples each of the polished first and second cross sections of the elastic layer are observed using a laser microscope or a scanning electron microscope (SEM), and cross-sectional images of a 150 μm x 100 μm area are obtained (Figure 7(a)).

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7(b))。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。 Then, the obtained image is binarized using commercially available image software so that the filler part is white and the silicone rubber part is black (Figure 7(b)). The binarization method can be, for example, the Otsu method.

次に、得られた二値化像の各フィラーについて、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7(c))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7(d))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。 Next, the circle equivalent diameter is calculated for each filler in the obtained binarized image, and the image is divided into an image in which only large particle size fillers 7 with a circle equivalent diameter of 5 μm or more remain (FIG. 7(c)), and an image in which only small particle size fillers 8 with a circle equivalent diameter of less than 5 μm remain (FIG. 7(d)). Then, the area ratio of large particle size fillers 7 and small particle size fillers 8 (the ratio of the total area of each filler 7, 8 to the total area of the image) is calculated from each image. The circle equivalent diameter of each filler refers to the diameter of a circle having the same area as the area of the filler.

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7(e)、図7(f))。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。
配列角度Φがフィラーの配列方向を表し、図7(e)、図7(f)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。
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。
フィラーの、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-長手方向の第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。
Furthermore, by performing a two-dimensional Fourier transform analysis on the large particle size filler image and the small particle size filler image, an ellipse plot diagram showing the direction and degree of filler arrangement can be obtained (FIG. 7(e) and FIG. 7(f) respectively). Since the two-dimensional Fourier transform itself has a peak in the direction perpendicular to the periodicity of the binary image, the ellipse plot diagram is the result of shifting the phase of the two-dimensional Fourier transform result by 90°. From the angle formed by the semi-major axis of this ellipse plot diagram, the arrangement angle Φ and the filler arrangement degree f, defined as f=1-(y/x) where the semi-major axis is x and the semi-minor axis is y, can be obtained.
The arrangement angle Φ represents the arrangement direction of the filler, and in Figures 7(e) and 7(f), the 90°-270° direction represents the thickness direction of the elastic layer, and the 0°-180° direction represents the circumferential direction or axial direction of the elastic layer. Therefore, the closer the arrangement angle Φ is to 90°, the more the filler is arranged in the thickness direction.
The degree of alignment f represents the flattening of the ellipse and is a value equal to or greater than 0 and less than 1. When f is 0, the ellipse becomes a circle, representing a completely random state with no alignment, and as f approaches 1, the flattening of the ellipse becomes greater, and the degree of alignment of the filler also becomes greater.
The filler arrangement angle Φ and the degree of arrangement f are calculated as the average values of five locations on each of the first cross section in the thickness-circumferential direction of the elastic layer and the second cross section in the thickness-longitudinal direction, totaling ten locations.

大粒径フィラーの平均配列度をfとした場合、fは、0.00以上、0.15以下であることが好ましい。f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。 When the average degree of alignment of the large particle size filler is taken as fL , fL is preferably 0.00 or more and 0.15 or less. By making fL 0.15 or less, it is possible to achieve a low hardness of the elastic layer.

大粒径フィラーの平均配列角度をΦとした場合、Φは、0°以上、180°以下のどの値でも構わない。 When the average arrangement angle of the large particle size filler is Φ L , Φ L may be any value between 0° and 180°.

小粒径フィラーの平均配列角度をΦとした場合、長手中央領域でのΦは、60°以上、120°以下であることが好ましい。Φが90°となる方向が弾性層の厚み方向になるため、Φ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、Φ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。一方、端部領域ではΦは30°以下、もしくは、150°以上であることが好ましい。ここで30°と150°は90°を境界とした鏡像の関係にあるため、厚み方向の伝熱機能としては同義である。
中間領域では、長手中央領域と端部領域との間の値を取ることから、小粒径フィラーの平均配列角度Φが、30°より大きく60°未満、または、120°より大きく150°未満であることが好ましい。
When the average arrangement angle of the small particle size filler is Φ S , Φ S in the longitudinal central region is preferably 60° or more and 120° or less. Since the direction where Φ S is 90° is the thickness direction of the elastic layer, the closer Φ S is to 90°, the more it is arranged in the thickness direction. Therefore, by having Φ S in the above range, the thermal conductivity in the thickness direction can be improved. On the other hand, in the end region, Φ S is preferably 30° or less or 150° or more. Here, 30° and 150° are in a mirror image relationship with 90° as the boundary, so they are synonymous in terms of heat transfer function in the thickness direction.
In the intermediate region, the average arrangement angle Φ S of the small particle size filler is preferably greater than 30° and less than 60°, or greater than 120° and less than 150°, since the average arrangement angle Φ S has a value between that of the longitudinal central region and that of the end region.

(4)定着部材の接着層
図5に示すように、接着層5は、例えば付加硬化型シリコーンゴム接着剤によって弾性層4と表層(離型層)6を接着せしめることで生じる層である。接着剤としては、自己接着成分が配合された付加硬化型シリコーンゴムを用いることが好ましい。具体的には、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および架橋触媒としての白金化合物を含有する。そして、付加反応により硬化する。このような接着剤としては、既知のものを使用することができる。
(4) Adhesive layer of fixing member As shown in FIG. 5, the adhesive layer 5 is a layer formed by adhering the elastic layer 4 and the surface layer (release layer) 6 with, for example, an addition-curing silicone rubber adhesive. It is preferable to use an addition-curing silicone rubber containing a self-adhesive component as the adhesive. Specifically, it contains an organopolysiloxane having a plurality of unsaturated aliphatic groups in the molecular chain, such as vinyl groups, a hydrogen organopolysiloxane, and a platinum compound as a crosslinking catalyst. It hardens by an addition reaction. Any known adhesive can be used as such an adhesive.

自己接着成分の例は、以下のものを含む。
・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、カルボニル基、およびフェニル基からなる群から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、環状また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うる官能基(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。
上記の自己接着成分は1種単独でも2種以上を組み合わせても使用することができる。
Examples of self-adhesive components include:
a silane having at least one functional group, preferably two or more functional groups, selected from the group consisting of an alkenyl group such as a vinyl group, a (meth)acryloxy group, a hydrosilyl group (SiH group), an epoxy group, an alkoxysilyl group, a carbonyl group, and a phenyl group;
- Organosilicon compounds such as cyclic or linear siloxanes having 2 to 30 silicon atoms, preferably 4 to 20 silicon atoms;
- A non-silicon-based (i.e., silicon-free) organic compound that may contain oxygen atoms in the molecule, provided that it contains one to four, preferably one to two, aromatic rings such as phenylene structures having a valence of from 1 to 4, preferably from 2 to 4, in one molecule, and at least one, preferably two to four, functional groups capable of contributing to a hydrosilylation addition reaction (e.g., alkenyl groups, (meth)acryloxy groups) in one molecule.
The above self-adhesive components may be used alone or in combination of two or more.

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。当該フィラー成分の例は、以下のものを含む。
・シリカ、アルミナ、酸化鉄、酸化チタン、酸化セリウム、水酸化セリウム、カーボンブラック等。
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。
From the viewpoint of adjusting the viscosity and ensuring heat resistance, a filler component may be added to the adhesive within the scope of the present invention. Examples of the filler component include the following.
- Silica, alumina, iron oxide, titanium oxide, cerium oxide, cerium hydroxide, carbon black, etc.
Such addition curing type silicone rubber adhesives are commercially available and are easily available.

接着層の厚みは20μm以下であることが好ましい。20μm以下とすることで定着部材の熱抵抗を小さく設定でき、内面側(基体側)からの熱を効率的に被記録材(記録媒体)に伝えることができる。 The thickness of the adhesive layer is preferably 20 μm or less. By making the thickness 20 μm or less, the thermal resistance of the fixing member can be set small, and heat from the inner surface side (substrate side) can be efficiently transferred to the recording material (recording medium).

(5)定着部材の表面層
表面層6は、フッ素樹脂からなり、成形方法としてはチューブ法やコート法が用いられる。以下に例示する樹脂をチューブ状に成形したものを被覆する、チューブ法について例示する。
・テトラフルオロエチレン-パーフルオロ(アルキルビニルエーテル)共重合体(PFA)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン-ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)等。上記例示列挙した樹脂材料中、成形性やトナー離型性の観点からPFAが好ましい。
フッ素樹脂層(表面層)の厚みは、10μm以上50μm以下とするのが好ましい。積層した際に下層の弾性層の弾性を維持し、定着部材としての表面硬度が高くなりすぎることを抑制しつつ、耐摩耗性を確保できるからである。
フッ素樹脂チューブの内面は、予め、ナトリウム処理やエキシマレーザ処理、アンモニア処理等を施すことで、接着性を向上させることが出来る。
(5) Surface Layer of Fixing Member The surface layer 6 is made of a fluororesin, and a tube method or a coating method is used as a molding method. The tube method, in which a resin exemplified below is molded into a tube shape and coated, is exemplified below.
Tetrafluoroethylene-perfluoro(alkyl vinyl ether) copolymer (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer (FEP), etc. Among the resin materials listed above, PFA is preferred from the viewpoints of moldability and toner releasability.
The thickness of the fluororesin layer (surface layer) is preferably 10 μm or more and 50 μm or less, because this is because the elasticity of the lower elastic layer is maintained when laminated, and the surface hardness as a fixing member can be prevented from becoming too high, while ensuring abrasion resistance.
The inner surface of the fluororesin tube can be preliminarily treated with sodium, excimer laser, ammonia, or the like to improve the adhesiveness.

図8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介して表面層6を積層する工程の一例の模式図である。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5を塗布する。更にその外面に、表面層6としてのフッ素樹脂チューブを被覆し、積層させる。
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出来る。
不図示の手段を用いて、弾性層4とフッ素樹脂チューブからなる表面層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5を、扱き出すことで除去する。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。
次に、電気炉などの加熱手段にて所定の時間加熱することで、付加硬化型シリコーンゴム接着剤5を硬化・接着させ、長手方向(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。
8 is a schematic diagram of an example of a process for laminating a surface layer 6 via an addition-curing silicone rubber adhesive on an elastic layer 4 containing silicone rubber. An addition-curing silicone rubber adhesive 5 is applied to the surface of the elastic layer 4 formed on the outer circumferential surface of a substrate 3. The outer surface is then coated with a fluororesin tube as the surface layer 6 and laminated.
The method for covering the fluororesin tube is not particularly limited, but may be a method of covering with an addition-curing silicone rubber adhesive as a lubricant, or a method of expanding and covering the fluororesin tube from the outside.
The excess addition-curing silicone rubber adhesive 5 remaining between the elastic layer 4 and the surface layer 6 made of the fluororesin tube is removed by squeezing it out using a means not shown. From the viewpoint of heat transfer, it is preferable that the thickness of the adhesive layer 5 after being squeezed out is 20 μm or less.
Next, the addition-curing silicone rubber adhesive 5 is cured and adhered by heating for a predetermined period of time using a heating means such as an electric furnace, and both ends in the longitudinal direction (width direction) are cut to the desired length to obtain the fixing member.

(6)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。
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。
(6) Thermal Fixing Device The thermal fixing device according to the present embodiment is configured so that a pair of heated rollers, belts, or other rotating bodies are pressed against each other. The type of thermal fixing device is appropriately selected in consideration of the overall process speed, size, and other conditions of the image forming apparatus in which the thermal fixing device is mounted.
In a thermal fixing device, a fixing nip N is formed by pressing a heated fixing member and a pressure member, and a recording medium S, which is a heated body and has an image formed thereon by unfixed toner, is sandwiched and conveyed through the fixing nip N. The image formed by the unfixed toner is called a toner image t. In this way, the toner image t is heated and pressurized. As a result, the toner image t is melted and mixed, and then cooled to fix the image onto the recording medium.

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、本発明の範囲並びに用途はこれに限定されるものではない。 Below, we will explain the configuration of a specific example of a thermal fixing device, but the scope and applications of the present invention are not limited to this.

(6-1)定着ベルト-加圧ベルト方式の熱定着装置
図9は一対の定着ベルト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、定着部材として定着ベルトを備えた熱定着装置の一例の断面模式図である。
なお、ここで、熱定着装置またはこれを構成している部材について長手方向(幅)とは図9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または右である。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。また記録媒体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。また上流または下流とは記録媒体の搬送方向に関して上流または下流である。
この熱定着装置は、定着部材としての定着ベルト11と、加圧ベルト12とを備えている。定着ベルト11と加圧ベルト12は、図5(a)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定着ベルトを2つのローラに張架したものである。
(6-1) Fixing Belt-Pressure Belt Type Thermal Fixing Device FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of an example of a so-called twin-belt type thermal fixing device in which a pair of rotating bodies, namely a fixing belt 11 and a pressure belt 12, are in pressure contact with each other, and is equipped with a fixing belt as a fixing member.
It should be noted that the longitudinal direction (width) of the thermal fixing device or the components that make it up is the direction perpendicular to the plane of the paper in Figure 9. The front of the thermal fixing device is the side where the recording medium S is introduced. Left and right are left and right when viewed from the front of the device. The belt width is the belt dimension in the left-right direction when viewed from the front of the device. The width of the recording medium S is the dimension of the recording medium in a direction perpendicular to the transport direction. Additionally, upstream and downstream are upstream and downstream with respect to the transport direction of the recording medium.
This thermal fixing device includes, as fixing members, a fixing belt 11 and a pressure belt 12. The fixing belt 11 and the pressure belt 12 are each a fixing belt including a flexible base made of a metal whose main component is nickel, as shown in Fig. 5(a), stretched over two rollers.

定着ベルト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、効率的に定着ベルト11を加熱する事ができる。 The heating means for the fixing belt 11 is a heating source (induction heating member, excitation coil) capable of heating by energy-efficient electromagnetic induction heating. The induction heating member 13 is composed of an induction coil 13a, an excitation core 13b, and a coil holder 13c that holds them. The induction coil 13a uses a litz wire wound flat in an oval shape, and is placed inside a horizontal E-shaped excitation core 13b that protrudes from the center and both sides of the induction coil. The excitation core 13b is made of ferrite or permalloy, which has high magnetic permeability and low residual magnetic velocity density, so losses in the induction coil 13a and excitation core 13b are suppressed, and the fixing belt 11 can be heated efficiently.

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、定着ベルト11の基体が誘導発熱して基体側から定着ベルト11が加熱される。定着ベルト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で検知される定着ベルト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、定着ベルト11の温度を所定の定着温度に調節する。 When high-frequency current is applied from the excitation circuit 14 to the induction coil 13a of the induction heating member 13, the base of the fixing belt 11 is induced to heat, and the fixing belt 11 is heated from the base side. The surface temperature of the fixing belt 11 is detected by a temperature detection element 15 such as a thermistor. A signal related to the temperature of the fixing belt 11 detected by this temperature detection element 15 is sent to the control circuit unit 16. The control circuit unit 16 controls the power supplied from the excitation circuit 14 to the induction coil 13a so that the temperature information received from the temperature detection element 15 is maintained at a predetermined fixing temperature, and adjusts the temperature of the fixing belt 11 to the predetermined fixing temperature.

定着ベルト11は、ベルト回転部材としてのローラ17並びに加熱側ローラ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。 The fixing belt 11 is stretched by a roller 17 as a belt rotating member and a heating side roller 18. The roller 17 and the heating side roller 18 are supported by bearings between the left and right side plates (not shown) of the device so that they can rotate freely.

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、定着ベルト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、内径が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。 The roller 17 is, for example, a hollow iron roller with an outer diameter of 20 mm, an inner diameter of 18 mm, and a thickness of 1 mm, and functions as a tension roller that applies tension to the fixing belt 11. The heating side roller 18 is, for example, a highly slidable elastic roller with an outer diameter of 20 mm, an inner diameter of 18 mm, an iron alloy core metal, and a silicone rubber layer as an elastic layer.

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定着ベルト11へ良好に伝達することができるとともに、定着ベルト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。 This heated side roller 18 is a drive roller that receives a driving force from a drive source (motor) M via a drive gear train (not shown), and is rotated clockwise as indicated by the arrow at a predetermined speed. By providing the heated side roller 18 with an elastic layer as described above, the driving force input to the heated side roller 18 can be effectively transmitted to the fixing belt 11, and a fixing nip can be formed to ensure separation of the recording medium from the fixing belt 11. By providing the heated side roller 18 with an elastic layer, heat conduction to the heated side roller is also reduced, which is also effective in shortening the warm-up time.

定着ベルト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定着ベルト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および加熱側ローラ18の配置や大きさは、定着ベルト11の大きさに合わせて選択される。例えば上記ローラ17および加熱側ローラ18の寸法は、未装着時の内径が55mmの定着ベルト11を張架できるように選択されたものである。 When the heated roller 18 is driven to rotate, the fixing belt 11 rotates together with the roller 17 due to friction between the silicone rubber surface of the heated roller 18 and the inner surface of the fixing belt 11. The arrangement and size of the roller 17 and the heated roller 18 are selected according to the size of the fixing belt 11. For example, the dimensions of the roller 17 and the heated roller 18 are selected so that they can support the fixing belt 11, which has an inner diameter of 55 mm when not installed.

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。 The pressure belt 12 is tensioned by a tension roller 19 and a pressure side roller 20, which serve as belt rotation members. The inner diameter of the pressure belt when not attached is, for example, 55 mm. The tension roller 19 and the pressure side roller 20 are supported by bearings that allow them to rotate freely between the left and right side plates (not shown) of the device.

テンションローラ19は、例えば、外径が20mmで、内径が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。 The tension roller 19 is made of an iron alloy core having an outer diameter of 20 mm and an inner diameter of 16 mm, and is provided with a silicone sponge layer to reduce thermal conductivity and reduce heat conduction from the pressure belt 12.

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。 The pressure roller 20 is, for example, a low-friction, rigid roller made of an iron alloy with an outer diameter of 20 mm, an inner diameter of 16 mm, and a thickness of 2 mm. The dimensions of the tension roller 19 and the pressure roller 20 are also selected to match the dimensions of the pressure belt 12.

ここで、定着ベルト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。 To form a nip N between the fixing belt 11 and the pressure belt 12, the pressure roller 20 is pressed toward the heating roller 18 at both left and right ends of the rotation shaft in the direction of arrow F by a pressure mechanism (not shown).

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、定着ベルト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を定着ベルト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せて配設してある。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。
なお、定着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。
In addition, in order to obtain a wide nip portion N without enlarging the size of the device, a pressure pad is adopted. That is, a fixing pad 21 is a first pressure pad that presses the fixing belt 11 toward the pressure belt 12, and a pressure pad 22 is a second pressure pad that presses the pressure belt 12 toward the fixing belt 11. The fixing pad 21 and the pressure pad 22 are supported and arranged between left and right side plates (not shown) of the device. The pressure pad 22 is pressed toward the fixing pad 21 with a predetermined pressure force by a pressing mechanism (not shown) in the direction of the arrow G. The fixing pad 21, which is the first pressure pad, has a pad base and a sliding sheet (low friction sheet) 23 that contacts the belt. The pressure pad 22, which is the second pressure pad, also has a pad base and a sliding sheet 24 that contacts the belt. This is because there is a problem that the portion of the pad that rubs against the inner peripheral surface of the belt is worn down. By interposing the sliding sheets 23 and 24 between the belt and the pad base, wear of the pad can be prevented and sliding resistance can be reduced, so that good belt running properties and durability can be ensured.
The fixing belt is provided with a non-contact type discharging brush (not shown), and the pressure belt is provided with a contact type discharging brush (not shown).

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、定着ベルト11が同じ方向に回転駆動される。加圧ベルト12は、定着ベルト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により定着ベルト11と加圧ベルト12を挟んで搬送する構成としたことで、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。 The control circuit unit 16 drives the motor M at least when image formation is being performed. This causes the heating side roller 18 to rotate, and the fixing belt 11 to rotate in the same direction. The pressure belt 12 rotates following the fixing belt 11. Here, the most downstream part of the fixing nip is configured to sandwich the fixing belt 11 and the pressure belt 12 between the roller pair 18, 20 for transport, thereby preventing the belts from slipping. The most downstream part of the fixing nip is the part where the pressure distribution (recording medium transport direction) in the fixing nip is maximum.

定着ベルト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、定着ベルト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、定着ベルト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が定着ベルト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、定着ベルト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、定着ベルト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、定着ベルトと分離して、搬送される。 When the fixing belt 11 is heated to a predetermined fixing temperature and maintained at that temperature (called temperature control), the recording medium S having the unfixed toner image t is conveyed to the nip N between the fixing belt 11 and the pressure belt 12. The recording medium S is introduced with the surface carrying the unfixed toner image t facing the fixing belt 11. Then, as the unfixed toner image t of the recording medium S is conveyed while being sandwiched and conveyed while being in close contact with the outer peripheral surface of the fixing belt 11, heat is applied from the fixing belt 11 and the unfixed toner image t is fixed to the surface of the recording medium S by applying pressure. At this time, the heat from the heated base of the fixing belt 11 is efficiently transported to the recording medium S through the elastic layer with enhanced thermal conductivity in the thickness direction. The recording medium S is then separated from the fixing belt by the separating member 25 and conveyed.

(6-2)定着ベルト-加圧ローラ方式の熱定着装置
図10は加熱体としてセラミックヒータを用いた定着ベルト-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10において、11は円筒状もしくはエンドレス状の定着ベルトであり、上述のようなものが用いられる。この定着ベルト11を保持するための耐熱性・断熱性のベルトガイド30がある。また、その定着ベルト11と接触する位置(ベルトガイド30の下面のほぼ中央部)に定着ベルト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、定着ベルト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。
(6-2) Fixing belt-pressure roller type thermal fixing device Figure 10 is a schematic diagram showing an example of a fixing belt-pressure roller type thermal fixing device using a ceramic heater as a heating body. In Figure 10, 11 is a cylindrical or endless fixing belt, and the one described above is used. There is a heat-resistant and heat-insulating belt guide 30 for holding this fixing belt 11. Also, at a position where it contacts the fixing belt 11 (almost at the center of the lower surface of the belt guide 30), a ceramic heater 31 for heating the fixing belt 11 is fitted into a groove formed along the guide length and fixed and supported. The fixing belt 11 is loosely fitted on the outside of the belt guide 30. Also, a pressure rigid stay 32 is inserted inside the belt guide 30.

一方、定着ベルト11に対向する加圧ローラ33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。 On the other hand, a pressure roller 33 is disposed facing the fixing belt 11. In this example, the pressure roller is an elastic pressure roller, that is, a core 33a is provided with an elastic layer 33b of silicone rubber to reduce hardness, and both ends of the core 33a are rotatably supported by bearings between the front and rear chassis side plates (not shown) of the device. The elastic pressure roller is covered with a PFA (tetrafluoroethylene/perfluoroalkyl ether copolymer) tube to improve surface properties.

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、耐熱樹脂製ベルトガイド部材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の上面とが定着ベルト11を挟んで圧接して定着ニップ部Nが形成される。 A downward force is applied to the rigid stay 32 by compressing the pressure springs (not shown) between both ends of the rigid stay 32 and spring bearing members (not shown) on the device chassis side. As a result, the lower surface of the ceramic heater 31 arranged on the lower surface of the heat-resistant resin belt guide member 30 and the upper surface of the pressure roller 33 are pressed against each other with the fixing belt 11 sandwiched therebetween, forming the fixing nip N.

加圧ローラ33は不図示の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33の回転駆動による加圧ローラ33と定着ベルト11との外面との摩擦力で定着ベルト11に回転力が作用する。そして、定着ベルト11はその内面が定着ニップ部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、矢示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)。 The pressure roller 33 is driven to rotate in the counterclockwise direction as shown by the arrow by a driving means (not shown). A rotational force acts on the fixing belt 11 due to the frictional force between the outer surfaces of the pressure roller 33 and the fixing belt 11 caused by the rotational drive of the pressure roller 33. The fixing belt 11 then rotates around the outside of the belt guide 30 in the clockwise direction as shown by the arrow at a circumferential speed that corresponds approximately to the rotational circumferential speed of the pressure roller 33, while its inner surface slides in close contact with the lower surface of the ceramic heater 31 at the fixing nip N (pressure roller drive method).

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の回転による定着ベルト11の回転周速度が定常化する。その後、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℃に立ち上がる。その瞬間に、定着ニップ部Nの定着ベルト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定着ベルト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において定着ベルト11を介してセラミックヒータ31の下面に密着し、定着ベルト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、定着ベルト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は定着ベルト11の外面から分離して搬送される。 Based on the print start signal, the pressure roller 33 starts to rotate, and the ceramic heater 31 starts to heat up. The rotational circumferential speed of the fixing belt 11 due to the rotation of the pressure roller 33 becomes steady. After that, the temperature of the temperature detection element 34 provided on the upper surface of the ceramic heater rises to a predetermined temperature, for example, 180°C. At that moment, the recording medium S carrying the unfixed toner image t as the heated material is introduced between the fixing belt 11 and the pressure roller 33 in the fixing nip portion N with the toner image carrying surface side facing the fixing belt 11. Then, the recording medium S is in close contact with the lower surface of the ceramic heater 31 via the fixing belt 11 in the fixing nip portion N, and moves through the fixing nip portion N together with the fixing belt 11. During the movement and passing process, the heat of the fixing belt 11 is applied to the recording medium S, and the toner image t is heated and fixed on the surface of the recording medium S. The recording medium S that has passed through the fixing nip portion N is separated from the outer surface of the fixing belt 11 and transported.

加熱体としてのセラミックヒータ31は、定着ベルト11、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。チッ化アルミニウム等でできたヒータ基板31aと、このヒータ基板31aの表面にその長手に沿って設けた発熱層31b、さらにその上に設けたガラスやフッ素樹脂等の保護層31cを基本構成とするものが好ましい。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して設けることができる。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。
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は発熱し、セラミックヒータ31が急速に昇温する。
The ceramic heater 31 as a heating element is a horizontally elongated linear heating element with low heat capacity, with the longitudinal direction perpendicular to the moving direction of the fixing belt 11 and the recording medium S. It is preferable that the basic configuration is a heater substrate 31a made of aluminum nitride or the like, a heat generation layer 31b provided on the surface of the heater substrate 31a along its longitudinal direction, and a protective layer 31c of glass, fluororesin or the like provided on the heater substrate 31a. The heat generation layer 31b can be provided by applying an electric resistance material such as Ag/Pd (silver/palladium) to a thickness of about 10 μm and a width of 1 to 5 mm by screen printing or the like. However, the ceramic heater used is not limited to this.
When electricity is applied between both ends of the heat generating layer 31b of the ceramic heater 31, the heat generating layer 31b generates heat, and the temperature of the ceramic heater 31 rises rapidly.

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。定着ベルト11と接触する定着ニップ部Nには、このセラミックヒータ31の摺動部材31dの面と定着ベルト11の内面が相互接触摺動する。このように、ヒータは定着部材の基体を加熱し、さらに基体上の弾性層を介して熱を記録媒体Sに付与している。 The ceramic heater 31 is fixedly supported by being fitted with the protective layer 31c side facing upward into a groove formed along the longitudinal direction of the belt guide 30 at approximately the center of the underside of the belt guide 30. In the fixing nip N that contacts the fixing belt 11, the surface of the sliding member 31d of the ceramic heater 31 and the inner surface of the fixing belt 11 come into sliding contact with each other. In this way, the heater heats the base of the fixing member, and the heat is further applied to the recording medium S via the elastic layer on the base.

以上のように、定着ベルト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、定着ベルト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。 As described above, the fixing belt 11 has a high thermal conductivity in the thickness direction of the elastic layer containing silicone rubber, while also keeping the hardness low. With this configuration, the fixing belt 11 can efficiently heat the unfixed toner image, and because it has a low hardness, it can fix a high-quality image to the recording medium S at the fixing nip.

以上のように、本開示の一態様によれば、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。 As described above, according to one aspect of the present disclosure, a thermal fixing device in which a fixing member is arranged is provided. Therefore, it is possible to provide a thermal fixing device in which a fixing member having excellent fixing performance and image quality is arranged.

以下に、実施例を用いて本開示に係る発明を具体的に説明するが、本開示はこれらの実施例のみに限定されるものではない。 The invention disclosed herein will be specifically explained using examples below, but the disclosure is not limited to these examples.

(1)液状付加硬化型シリコーンゴム組成物の調製
まず、a成分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を98.6質量部準備した。このシリコーンポリマー(商品名:DMS-V35、Gelest社製、粘度5000mm/s)を以降「Vi」と称する。
次いで、このViに熱伝導性フィラーとして、金属ケイ素(商品名:#350、キンセイマテック株式会社製)を170質量部添加し、十分に混合して混合物1を得た。
次いで、d成分として硬化遅延剤である1-エチニル-1-シクロヘキサノール(東京化成工業株式会社製)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、c成分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、および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、b成分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30mm/s、以降「SiH」と称する)を、1.5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。
(1) Preparation of a liquid addition-curable silicone rubber composition First, 98.6 parts by mass of a silicone polymer having vinyl groups, which are unsaturated aliphatic groups, only at both ends of the molecular chain and having methyl groups as unsubstituted hydrocarbon groups containing no other unsaturated aliphatic groups, was prepared as component a. This silicone polymer (product name: DMS-V35, manufactured by Gelest, viscosity 5000 mm2 /s) will hereinafter be referred to as "Vi".
Next, 170 parts by mass of metal silicon (product name: #350, manufactured by Kinsei Matec Co., Ltd.) was added as a thermally conductive filler to this Vi and thoroughly mixed to obtain mixture 1.
Next, 0.2 parts by mass of 1-ethynyl-1-cyclohexanol (manufactured by Tokyo Chemical Industry Co., Ltd.), a cure retarder as component d, dissolved in the same weight of toluene was added to mixture 1 to obtain mixture 2.
Next, 0.1 parts by mass of a hydrosilylation catalyst (platinum catalyst: a mixture of 1,3-divinyltetramethyldisiloxane platinum complex, 1,3-divinyltetramethyldisiloxane, and 2-propanol) as component c was added to mixture 2 to obtain mixture 3.
Furthermore, 1.5 parts by mass of a silicone polymer having a linear siloxane skeleton and having active hydrogen groups bonded to silicon only on the side chains (product name: HMS-301, manufactured by Gelest, viscosity 30 mm2 /s, hereinafter referred to as "SiH") was weighed out as component b. This was added to mixture 3 and thoroughly mixed to obtain a liquid addition-curable silicone rubber composition.

(2)定着ベルトの作製
基体として、内径55mm、幅420mm、厚さ65μmのSUSエンドレスベルトを用意した。尚、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。
基体の外周面に、プライマー(商品名:DY39-051A/B;東レ・ダウコーニング株式会社製)を乾燥重量が20mgとなるように略均一に塗布し、溶媒を乾燥させた後160℃設定の電気炉で30分間の焼付け処理を行った。
このプライマー処理された基体上に、リングコート法で上記シリコーンゴム組成物を厚さ250μmにて塗布した。これを未硬化エンドレスベルトと称する。
(2) Preparation of Fixing Belt An SUS endless belt having an inner diameter of 55 mm, a width of 420 mm, and a thickness of 65 μm was prepared as a substrate. During the series of manufacturing steps, the endless belt was handled with a core inserted therein.
A primer (product name: DY39-051A/B; manufactured by Dow Corning Toray Co., Ltd.) was applied approximately uniformly to the outer peripheral surface of the substrate so that the dry weight was 20 mg, and after the solvent was dried, the substrate was baked for 30 minutes in an electric furnace set to 160°C.
The silicone rubber composition was applied to the primer-treated substrate by ring coating to a thickness of 250 μm, which is referred to as an uncured endless belt.

次に、帯電領域幅が295mmのコロナ帯電器を、未硬化エンドレスベルトの母線に沿って対向配置し、未硬化エンドレスベルトを100rpmで回転させながら、硬化前の弾性層表面にAC電界を印加した。条件は、コロナ帯電器の放電ワイヤへの供給電流が±150μA、グリッド電極電位が±300V(Vp-p:600V)、周波数0.025Hz、帯電時間160秒、グリッド電極とベルトの距離が3mmで行った。 Next, a corona charger with a charging area width of 295 mm was placed facing the busbar of the uncured endless belt, and an AC electric field was applied to the surface of the elastic layer before curing while rotating the uncured endless belt at 100 rpm. The conditions were: current supplied to the discharge wire of the corona charger was ±150 μA, grid electrode potential was ±300 V (Vp-p: 600 V), frequency was 0.025 Hz, charging time was 160 seconds, and the distance between the grid electrode and the belt was 3 mm.

この帯電させた未硬化エンドレスベルトを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硬化した弾性層を備えたエンドレスベルトを得た。 This charged uncured endless belt was heated in an electric furnace at 160°C for 1 minute (primary curing), and then heated in an electric furnace at 200°C for 30 minutes (secondary curing) to cure the silicone rubber composition, thereby obtaining an endless belt with a cured elastic layer.

次に、硬化したエンドレスベルトの弾性層の表面に、接着層として付加硬化型シリコーンゴム接着剤(商品名:SE1819CV A/B;東レ・ダウコーニング株式会社製)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、離型層として内径53mm、厚み40μmのフッ素樹脂チューブ(商品名:NSE;グンゼ株式会社製)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。
このエンドレスベルトを200℃に設定した電気炉にて1時間加熱することで接着剤を硬化させて当該フッ素樹脂チューブを弾性層上に固定した。得られたエンドレスベルトの両端部を切断し、幅が368mmの定着ベルトを得た。この結果、弾性層の長手方向(幅方向)の両端部から約0.1L以上中央側の領域が、帯電処理された長手中央領域、その両側に端部領域を有する定着ベルトとなった。
Next, an addition-curing silicone rubber adhesive (product name: SE1819CV A/B; manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd.) was applied almost uniformly to a thickness of about 20 μm as an adhesive layer on the surface of the cured elastic layer of the endless belt. A fluororesin tube (product name: NSE; manufactured by Gunze Co., Ltd.) with an inner diameter of 53 mm and a thickness of 40 μm was laminated on this as a release layer while expanding its diameter. Thereafter, the belt surface was uniformly rubbed from above the fluororesin tube to rub out excess adhesive between the elastic layer and the fluororesin tube so as to thin the thickness to about 5 μm.
The endless belt was heated for 1 hour in an electric furnace set at 200° C. to harden the adhesive and fix the fluororesin tube onto the elastic layer. Both ends of the obtained endless belt were cut to obtain a fixing belt with a width of 368 mm. As a result, the fixing belt had a longitudinal center region that was charged in the region about 0.1 L or more from both ends of the elastic layer in the longitudinal direction (width direction) toward the center, and end regions on both sides of the longitudinal center region.

(3)定着ベルト弾性層の特性評価
(3-1)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λndは、以下の式から算出した。
λnd=α×C×ρ
式中、λnd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(m/s)、Cは定圧比熱(J/(kg・K))、ρは密度(kg/m)である。
ここで、厚み方向の熱拡散率αと定圧比熱Cと密度ρの値は以下の方法により求めた。
(3) Evaluation of Characteristics of Elastic Layer of Fixing Belt (3-1) Thermal Conductivity in Thickness Direction of Elastic Layer The thermal conductivity λnd in the thickness direction of the elastic layer was calculated from the following formula.
λnd=α× Cp ×ρ
In the formula, λnd is the thermal conductivity of the elastic layer in the thickness direction (W/(m·K)), α is the thermal diffusivity in the thickness direction (m 2 /s), Cp is the specific heat at constant pressure (J/(kg·K)), and ρ is the density (kg/m 3 ).
Here, the values of thermal diffusivity α in the thickness direction, specific heat at constant pressure Cp , and density ρ were determined by the following method.

・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、アドバンス理工株式会社製)を用いて、室温(25℃)で測定した。弾性層から面積が8×12mmの試料片にカッターナイフで切り取り、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(登録商標) 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(m/s)を求めた。尚、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、弾性層の長手中央領域の厚み方向の熱拡散率αは9.31×10-7/s、端部領域の熱拡散率は4.97×10-7/sであった。
- Thermal diffusivity α
The thermal diffusivity α in the thickness direction of the elastic layer was measured at room temperature (25° C.) using a periodic heating method thermal property measurement device (product name: FTC-1, manufactured by Advance Riko Co., Ltd.). Sample pieces with an area of 8×12 mm were cut from the elastic layer with a cutter knife to prepare a total of five sample pieces, and the thickness of each sample piece was measured using a digital length measuring device (product name: DIGIMICRO (registered trademark) MF-501 flat probe φ4 mm; manufactured by Nikon Corporation). Next, a total of five measurements were made for each sample piece, and the average value (m 2 /s) was obtained. The measurements were performed while applying pressure to the sample pieces using a 1 kg weight.
As a result, the thermal diffusivity α in the thickness direction of the longitudinal central region of the elastic layer was 9.31×10 −7 m 2 /s, and the thermal diffusivity of the end regions was 4.97×10 −7 m 2 /s.

・定圧比熱C
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・トレド株式会社製)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、低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Cを算出した。
その結果、弾性層の定圧比熱は、1.05J/(g・K)であった。
Specific heat at constant pressure C P
The constant pressure specific heat of the elastic layer was measured using a differential scanning calorimeter (product name: DSC823e, manufactured by Mettler Toledo K.K.).
Specifically, aluminum pans were used as the sample pan and the reference pan. First, as a blank measurement, both pans were empty and kept at a constant temperature of 15°C for 10 minutes, then the temperature was raised to 215°C at a heating rate of 10°C/min, and the temperature was kept at a constant temperature of 215°C for another 10 minutes. Next, 10 mg of synthetic sapphire with a known low-pressure specific heat was used as the reference material, and the measurement was performed using the same program. Next, 10 mg of a measurement sample, the same amount as the synthetic sapphire reference material, was cut out from the elastic layer, and then set in the sample pan, and the measurement was performed using the same program. These measurement results were analyzed using specific heat analysis software attached to the differential scanning calorimeter, and the constant pressure specific heat C P at 25°C was calculated from the average value of the five measurement results.
As a result, the specific heat at constant pressure of the elastic layer was 1.05 J/(g·K).

・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、株式会社島津製作所製)を用いて測定した。具体的には、10cm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、弾性層の密度は1.53g/cmであった。
- Density ρ
The density of the elastic layer was measured using a dry automatic densitometer (product name: Accupyc 1330-01, manufactured by Shimadzu Corporation). Specifically, a 10 cm3 sample cell was used, and a sample piece was cut out from the elastic layer so as to fill approximately 80% of the cell volume, and the mass of this sample piece was measured and then placed in the sample cell. This sample cell was set in the measurement section of the device, and helium was used as the measurement gas, and after gas replacement, the volume measurement was performed 10 times. The density of the elastic layer was calculated from the mass of the sample piece and the measured volume for each time, and the average value was calculated.
As a result, the density of the elastic layer was 1.53 g/cm 3 .

以上より、単位換算した弾性層の定圧比熱C(J/(kg・K))と密度ρ(kg/m)、および測定した熱拡散率α(m/s)から、弾性層の厚み方向の熱伝導率λndを長手方向の領域ごとに算出した。その結果、長手中央領域では1.50W/(m・K)、端部領域では0.80W/(m・K)であった。 From the above, the thermal conductivity λnd in the thickness direction of the elastic layer was calculated for each longitudinal region from the unit-converted constant pressure specific heat Cp (J/(kg·K)) and density ρ (kg/m 3 ) of the elastic layer, and the measured thermal diffusivity α (m 2 /s). The results were 1.50 W/(m·K) in the longitudinal central region and 0.80 W/(m·K) in the end regions.

(3-2)弾性層の長手方向の熱伝導率
弾性層の長手方向の熱伝導率λmdは、以下の式から算出した。
λmd=αmd×Cp×ρ
式中、αmdは長手方向の熱拡散率(m/s)、Cpは定圧比熱(J/(kg・K))、ρは密度(kg/m)である。
ここで、定圧比熱Cpと密度ρは、上述の方法で求めた値を用い、長手方向の熱拡散率αmdと周方向の熱拡散率αtdは、以下の方法により求めた。
(3-2) Thermal Conductivity of Elastic Layer in the Longitudinal Direction The thermal conductivity λmd of the elastic layer in the longitudinal direction was calculated from the following formula.
λmd=αmd×Cp×ρ
In the formula, αmd is the thermal diffusivity in the longitudinal direction (m 2 /s), Cp is the specific heat at constant pressure (J/(kg·K)), and ρ is the density (kg/m 3 ).
Here, the constant pressure specific heat Cp and density ρ were determined by the above-mentioned method, and the longitudinal thermal diffusivity αmd and circumferential thermal diffusivity αtd were determined by the following method.

光交流法熱拡散率測定装置(商品名:LaserPIT、アドバンス理工社製)を用いて、室温(25℃)で測定した。まず、弾性層サンプルの長手方向あるいは周方向が30mmになるように、5×30mmの試料片にカッターナイフで切り取った。次に、試料片の表面に黒体塗料(商品名:JSC-3号、ジャパンセンサー社製)を塗布し、150℃設定の電気炉で20分間焼き付けした試料を作製した。それぞれの試料に対し、以下の条件で2回測定し、その平均値を求めた。測定条件は、室温、真空中、Total Time(全測定時間)1500sec、Sampling 2、Period(1/周波数)5、Rate(試料取り付け台の移動速度)10μm/s、Level(試料取り付け台の移動距離)3000μmとした。また、本発明者らは事前検討において、等方的な熱伝導率を発現するバルク体から切り取ったサンプルでの検討により、装置間でのバラツキがほぼなく、一つの装置での測定値をそのまま比較しても問題がないことを確認している。すなわち、前記の周期加熱法熱物性測定装置(商品名:FTC-1、アドバンス理工株式会社製)で測定した熱伝導率と光交流法熱拡散率測定装置(商品名:LaserPIT、アドバンス理工社製)で測定した熱伝導率はほぼ等しかった。 The measurements were performed at room temperature (25°C) using a light alternating current thermal diffusivity measuring device (product name: LaserPIT, manufactured by Advance Riko Co., Ltd.). First, the elastic layer sample was cut into 5 x 30 mm sample pieces with a cutter knife so that the longitudinal or circumferential direction was 30 mm. Next, a black body paint (product name: JSC-3, manufactured by Japan Sensor Co., Ltd.) was applied to the surface of the sample piece, and the sample was baked for 20 minutes in an electric furnace set at 150°C. Each sample was measured twice under the following conditions, and the average value was calculated. The measurement conditions were room temperature, in a vacuum, Total Time (total measurement time) 1500 sec, Sampling 2, Period (1/frequency) 5, Rate (movement speed of the sample mounting table) 10 μm/s, and Level (movement distance of the sample mounting table) 3000 μm. Furthermore, in preliminary studies, the inventors have confirmed through studies of samples cut from a bulk body exhibiting isotropic thermal conductivity that there is almost no variation between devices, and that there is no problem in directly comparing the measured values from one device. In other words, the thermal conductivity measured with the cyclic heating method thermal property measuring device (product name: FTC-1, manufactured by Advance Riko Co., Ltd.) and the thermal conductivity measured with the optical AC method thermal diffusivity measuring device (product name: LaserPIT, manufactured by Advance Riko Co., Ltd.) were almost equal.

弾性層の定圧比熱Cp(J/(kg・K))と密度ρ(kg/m)、および測定した熱拡散率αmd(m/s)とαtd(m/s)から、弾性層の長手方向の熱伝導率λmdを領域ごとに算出した。その結果、長手中央領域では1.29W/(m・K)、端部領域ではλmd=2.01W/(m・K)、であった。 The thermal conductivity λmd in the longitudinal direction of the elastic layer was calculated for each region from the constant pressure specific heat Cp (J/(kg·K)), density ρ (kg/m 3 ), and the measured thermal diffusivities αmd (m 2 /s) and αtd (m 2 /s). The results were 1.29 W/(m·K) in the longitudinal center region and 2.01 W/(m·K) in the end regions.

(3-3)平均配列度f、平均配列角度Φs
弾性層の長手方向の各領域の大粒径フィラーの配列度、及び小粒径フィラーの配列角度は、製造した定着ベルトの各領域から縦5mm、横5mm、厚みが定着ベルトの全厚みである試料をそれぞれ10個採取し、厚み-周方向の第1断面と、厚み-長手方向の第2断面を5個ずつイオンビームを用いて研磨加工した。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で観察し、150μm×100μm領域の断面画像を取得した(図8(a))。
得られた断面画像を大津法により二値化し、第1弾面から第1の二値化像、第2断面から第2の二値化像を取得した(図8(b))。得られた第1及び第2の二値化像の各フィラー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8(c))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8(d))に分割した。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を得た(図8(e)、図8(f))。得られた楕円プロット図から大粒径配列度、小粒径配列角度をそれぞれ求め、領域ごとに10サンプルの大粒径フィラーの平均配列度f及び小粒径フィラーの平均配列角度Φを求めた。
(3-3) Average alignment degree f L , average alignment angle Φs
The degree of alignment of the large particle size filler in each region in the longitudinal direction of the elastic layer and the alignment angle of the small particle size filler were measured by taking 10 samples each of 5 mm in length, 5 mm in width, and the total thickness of the fixing belt from each region of the manufactured fixing belt, and polishing five first cross sections in the thickness-circumferential direction and five second cross sections in the thickness-longitudinal direction using an ion beam. The first cross section of the elastic layer and the second cross section of the elastic layer were observed with a laser microscope, and cross-sectional images of a 150 μm × 100 μm area were obtained ( FIG. 8( a)).
The obtained cross-sectional image was binarized by Otsu's method, and a first binarized image was obtained from the first cross-section, and a second binarized image was obtained from the second cross-section (FIG. 8(b)). The circle equivalent diameter of each filler in the obtained first and second binarized images was calculated, and the images were divided into an image in which only large particle size fillers 7 with a circle equivalent diameter of 5 μm or more were left (FIG. 8(c)), and an image in which only small particle size fillers 8 with a circle equivalent diameter of less than 5 μm were left (FIG. 8(d)). Two-dimensional Fourier transform analysis was performed on the large particle size filler image and the small particle size filler image to obtain an elliptical plot diagram showing the direction and degree of filler arrangement (FIG. 8(e), FIG. 8(f)). The large particle size arrangement degree and the small particle size arrangement angle were obtained from the obtained elliptical plot diagram, and the average arrangement degree f L of the large particle size filler and the average arrangement angle Φ s of the small particle size filler of 10 samples were obtained for each region.

(4)実機評価(定着性、画質、耐久性)
<定着性評価>
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 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/mの厚紙(商品名:UPM Finesse gloss 300g/m、UPM社製)にシアンのベタ画像の形成を行った。
(4) Actual machine evaluation (fixation, image quality, durability)
<Fixation Evaluation>
The fixing belt thus obtained was incorporated into a thermal fixing device of an electrophotographic copying machine (product name: ImagePRESS C850, manufactured by Canon Inc.). The thermal fixing device was then attached to the copying machine. Using this copying machine, a cyan solid image was formed on a thick paper having a basis weight of 300 g/ m2 (product name: UPM Fine Gloss 300 g/ m2 , manufactured by UPM Inc.) by setting the fixing temperature lower than the standard fixing temperature.

具体的には、熱定着装置の定着温度を、上記複写機における標準の定着温度である195℃から175℃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/cm)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。
ランクA:定着温度175℃にて、トナーが厚紙に定着した。
ランクB:定着温度180℃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た。
ランクD:定着温度185℃にて、トナーが厚紙に定着しなかった。
Specifically, the fixing temperature of the thermal fixing device was adjusted from 195°C, which is the standard fixing temperature of the copier, to 175°C, and five solid cyan images were formed in succession, and the image density of the fifth solid image was measured. Next, the toner surface of the solid image was rubbed three times in the same direction with Silbon paper with a load of 4.9 kPa (50 g/ cm2 ), and the image density after rubbing was measured. Then, when the reduction rate of image density before and after rubbing (= [image density difference before and after rubbing/image density before rubbing] x 100) was less than 5%, it was determined that the toner was fixed to the cardboard. The results were evaluated according to the following criteria. The image density was measured using a reflection densitometer (manufactured by Macbeth).
Rank A: The toner was fixed on the thick paper at a fixing temperature of 175°C.
Rank B: The toner was fixed on the thick paper at a fixing temperature of 180°C.
Rank C: The toner was fixed on the thick paper at a fixing temperature of 185°C.
Rank D: The toner was not fixed to the thick paper at a fixing temperature of 185°C.

<非通紙領域昇温評価>
非通紙領域昇温の評価は、低温度(15℃程度)かつ低湿度(10%程度)の環境下で、A4サイズ紙(商品名「CS-680」、キヤノン株式会社製)を90枚/分で10分間連続プリントした後に測定した定着ベルト3の非通紙領域の表面温度に基づき行った。具体的には、定着ニップ部Nから記録媒体の搬送方向上流側90°に位置する定着ベルト3の表面温度が195℃を維持するように、誘導加熱部材13による加熱温度を調整しながら300枚連続プリントを行う。そして、300枚連続プリントが終了してから、定着部材11の非通紙領域(A4横サイズ紙が通過しない領域)の表面温度を放射型温度計で測定し、初期温度(通紙1枚目)からの温度変化で以下の判定基準に基づき行った。
ランクA:非通紙領域の初期温度(通紙1枚目)からの温度上昇分が30℃以下
ランクB:非通紙領域の初期温度(通紙1枚目)からの温度上昇分が30℃より大きく40℃以下
ランクC:非通紙領域の初期温度(通紙1枚目)からの温度上昇分が40℃より大きく50℃以下
ランクD:非通紙領域の初期温度(通紙1枚目)からの温度上昇分が50℃より大きい
<Evaluation of temperature rise in non-paper passing area>
The evaluation of the temperature rise in the non-paper passing area was performed based on the surface temperature of the non-paper passing area of the fixing belt 3 measured after continuously printing A4 size paper (product name "CS-680", manufactured by Canon Inc.) at 90 sheets/min for 10 minutes in an environment of low temperature (about 15°C) and low humidity (about 10%). Specifically, 300 sheets of continuous printing were performed while adjusting the heating temperature by the induction heating member 13 so that the surface temperature of the fixing belt 3 located 90° upstream from the fixing nip portion N in the conveying direction of the recording medium was maintained at 195°C. Then, after the 300 sheets of continuous printing were completed, the surface temperature of the non-paper passing area (area where A4 landscape size paper does not pass) of the fixing member 11 was measured with a radiation type thermometer, and the temperature change from the initial temperature (first sheet of paper passed) was evaluated based on the following criteria.
Rank A: The temperature rise from the initial temperature (first sheet of paper) in the non-paper passing area is 30°C or less. Rank B: The temperature rise from the initial temperature (first sheet of paper) in the non-paper passing area is more than 30°C and less than 40°C. Rank C: The temperature rise from the initial temperature (first sheet of paper) in the non-paper passing area is more than 40°C and less than 50°C. Rank D: The temperature rise from the initial temperature (first sheet of paper) in the non-paper passing area is more than 50°C.

<耐久性評価>
定着温度を標準の定着温度(195℃)とした状態で、A4サイズの普通紙へのシアンのベタ画像の連続形成を行い、定着ベルトの弾性層の破壊や塑性変形が生じた時点における枚数を記録し、以下の基準で評価した。なお、画像の枚数が74万枚に至ってもなお定着ベルトの弾性層に破壊や塑性変形が生じなかった場合には、74万枚で画像形成を中止した。
ランクA:74万枚の画像形成によっても定着ベルトの弾性層に破壊や塑性変形が認められない。
ランクB:60万枚の画像形成によっても定着ベルトの弾性層に破壊や塑性変形は生じなかったが、74万枚の画像形成によって定着ベルトの弾性層に破壊や塑性変形は生じた。
ランクC:10万枚の画像形成によっても定着ベルトの弾性層に破壊や塑性変形は生じなかったが、60万枚の画像形成によって定着ベルトの弾性層に破壊や塑性変形は生じた。
ランクD:10万枚の画像形成によって定着ベルトの弾性層に破壊や塑性変形が生じた。
<Durability evaluation>
With the fixing temperature set to the standard fixing temperature (195°C), cyan solid images were continuously formed on A4 size plain paper, and the number of sheets at which the elastic layer of the fixing belt was broken or plastically deformed was recorded and evaluated according to the following criteria. Note that if the elastic layer of the fixing belt was not broken or plastically deformed even after the number of images reached 740,000 sheets, image formation was stopped at 740,000 sheets.
Rank A: No breakage or plastic deformation was observed in the elastic layer of the fixing belt even after 740,000 images were formed.
Rank B: The elastic layer of the fixing belt was not broken or plastically deformed even after 600,000 images were formed, but was broken or plastically deformed after 740,000 images were formed.
Rank C: The elastic layer of the fixing belt was not broken or plastically deformed even after 100,000 images were formed, but was broken or plastically deformed after 600,000 images were formed.
Rank D: Breakage or plastic deformation occurred in the elastic layer of the fixing belt after image formation on 100,000 sheets.

[実施例2]
フィラーの金属ケイ素の体積比率を38vol%にすること以外は実施例1と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
[Example 2]
A fixing belt was produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the volume ratio of the metal silicon in the filler was 38 vol %.

[実施例3]
フィラーとして、大粒径アルミナ(商品名:AO-509、アドマテック社製、平均粒径10μm)を44vol%、小粒径アルミナ(商品名:AO-502、アドマテック社製、平均粒径0.7μm)を3vol%で総フィラー量47vol%にすること以外は実施例1と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
[Example 3]
A fixing belt was produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the filler was 44 vol% large particle size alumina (product name: AO-509, manufactured by Admatec Co., Ltd., average particle size 10 μm) and 3 vol% small particle size alumina (product name: AO-502, manufactured by Admatec Co., Ltd., average particle size 0.7 μm), making the total filler amount 47 vol%.

[実施例4]
電場付与時にコロナ帯電器をレシプロ機構により、長手方向に±5mm、3Hzで往復振動させながら電場を付与したこと以外は実施例1と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。これにより、実施例1の長手中央領域の両側に5mm幅の中間領域が形成された。
[Example 4]
A fixing belt was produced and evaluated in the same manner as in Example 1, except that the electric field was applied while the corona charger was reciprocally vibrated at 3 Hz and ±5 mm in the longitudinal direction by a reciprocating mechanism during application of the electric field. As a result, intermediate regions with a width of 5 mm were formed on both sides of the longitudinal central region of Example 1.

[実施例5]
電場付与時にコロナ帯電器をレシプロ機構により、長手方向に±5mm、3Hzで往復振動させながら電場を付与したこと以外は実施例3と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。これにより、実施例3の長手中央領域の両側に5mm幅の中間領域が形成された。
[Example 5]
A fixing belt was produced and evaluated in the same manner as in Example 3, except that the electric field was applied while the corona charger was reciprocally vibrated at 3 Hz and ±5 mm in the longitudinal direction by a reciprocating mechanism during application of the electric field. As a result, intermediate regions with a width of 5 mm were formed on both sides of the longitudinal central region of Example 3.

[比較例1]
電場付与を行わなかった以外は実施例3と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
[Comparative Example 1]
A fixing belt was produced and evaluated in the same manner as in Example 3, except that no electric field was applied.

[比較例2]
フィラーとして、大粒径アルミナ(商品名:AO-509、アドマテック社製、平均粒径10μm)を50vol%、小粒径アルミナ(商品名:AO-502、アドマテック社製、平均粒径0.7μm)を3vol%で総フィラー量53vol%にし、電場付与も行わなかった。それ以外は実施例1と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
[Comparative Example 2]
The filler was 50 vol% of large particle size alumina (product name: AO-509, manufactured by Admatec Co., Ltd., average particle size 10 μm) and 3 vol% of small particle size alumina (product name: AO-502, manufactured by Admatec Co., Ltd., average particle size 0.7 μm), making the total filler amount 53 vol%, and no electric field was applied. A fixing belt was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above.

[比較例3]
フィラーの金属ケイ素の体積比率を38vol%にし、電場付与も行わなかった。それ以外は実施例1と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
[Comparative Example 3]
The volume ratio of the metal silicon in the filler was set to 38 vol %, and no electric field was applied. A fixing belt was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above.

[比較例4]
フィラーの金属ケイ素の体積比率を38vol%にし、電場付与を長手全域に渡って行った。それ以外は実施例1と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
[Comparative Example 4]
The volume ratio of the metal silicon in the filler was set to 38 vol %, and an electric field was applied over the entire longitudinal area. A fixing belt was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above.

[比較例5]
フィラーの金属ケイ素の体積比率を49vol%にし、電場付与も行わなかった。それ以外は実施例1と同様にして、定着ベルトを作製し、評価した。
[Comparative Example 5]
The volume ratio of the metallic silicon in the filler was set to 49 vol %, and no electric field was applied. A fixing belt was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except for the above.

以上の結果を表1(実施例)及び表2(比較例)に示す。 The above results are shown in Table 1 (Examples) and Table 2 (Comparative Examples).

Figure 0007631107000005
Figure 0007631107000005

Figure 0007631107000006
Figure 0007631107000006

すべての実施例において、弾性層の両端から0.12L以上の長手中央領域ではλnd/λmdが1.1以上であり、また弾性層の両端から0.05L以下を含む端部領域ではλnd/λmdが0.9以下であった。そして、いずれの実施例も、定着性、非通紙領域昇温、耐久性でAランクまたはBランクとなる良好な結果が得られた。特に帯電器レシプロ機構により弾性層に中間領域4bを設けた実施例4、5においては耐久性が極めてよく、いずれの耐久性もAランクとなった。これは通紙領域と非通紙領域の境界部分で、紙搬送によって生じる搬送方向のせん断力によるゴムへの負荷が中間領域を形成したことで軽減されたためと考えられる。また、実施例1、2、4においては長手中央領域のλndが1.3W/(m・K)以上、端部領域のλmdが1.3W/(m・K)以上である。これらは、長手中央領域のλndが1.3W/(m・K)未満、端部領域のλmdが1.3W/(m・K)未満の実施例3と比較して、定着性と非通紙領域の昇温の評価においてより高い性能が得られた。なお、λnd及びλmdが1.3W/(m・K)以上が好ましいことは、比較例2において、λndが1.30、λmdが1.35W/(m・K)において、非通紙領域の昇温の評価において良好であることから明らかである。 In all the examples, λnd/λmd was 1.1 or more in the longitudinal center region 0.12L or more from both ends of the elastic layer, and λnd/λmd was 0.9 or less in the end region including 0.05L or less from both ends of the elastic layer. And, in all the examples, good results were obtained with A rank or B rank in fixation, non-paper passing region temperature rise, and durability. In particular, in the examples 4 and 5 in which the intermediate region 4b was provided in the elastic layer by the charger reciprocating mechanism, durability was extremely good, and both durability was ranked A. This is thought to be because the load on the rubber due to the shear force in the conveying direction caused by the paper conveyance at the boundary between the paper passing region and the non-paper passing region was reduced by forming the intermediate region. Also, in the examples 1, 2, and 4, λnd in the longitudinal center region was 1.3W/(m·K) or more, and λmd in the end region was 1.3W/(m·K) or more. These showed higher performance in the evaluation of fixability and temperature rise in non-paper passing areas compared to Example 3, where λnd in the longitudinal center region was less than 1.3 W/(m·K) and λmd in the end regions was less than 1.3 W/(m·K). It is clear that λnd and λmd of 1.3 W/(m·K) or more are preferable because in Comparative Example 2, λnd was 1.30 and λmd was 1.35 W/(m·K), and the evaluation of temperature rise in non-paper passing areas was good.

一方、比較例では、長手領域ごとの熱伝導率の熱異方性を制御していないため、いずれかの項目でCランクまたはDランクの結果となった。 On the other hand, in the comparative example, the thermal anisotropy of the thermal conductivity for each longitudinal region was not controlled, so the results were ranked C or D in one of the categories.

以上の実施例および比較例は定着ベルトについて説明したが、定着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。 The above examples and comparative examples have been described in terms of fixing belts, but it is easy to understand that the same tendency is observed in the case of fixing rollers.

以上説明したように、本開示によれば、通紙領域での厚み方向への高い熱伝導性、ならびに、繰り返し圧縮などに対する高耐久性、さらには非通紙領域の過度の昇温を抑制するために有効な熱定着装置用の定着部材及び熱定着装置に利用可能である。また、該熱定着装置は、これを搭載した電子写真画像形成装置において、記録媒体に転写されたトナー像を記録媒体に安定して固定(定着)させることができ、端部冷却ファンの設置やダウンタイムを設ける必要がない電子写真画像形成装置を提供できる。 As described above, the present disclosure can be used for fixing members and thermal fixing devices that have high thermal conductivity in the thickness direction in the paper passing area, high durability against repeated compression, and are effective in suppressing excessive temperature rise in non-paper passing areas. Furthermore, the thermal fixing device can stably fix (fix) a toner image transferred to a recording medium to the recording medium in an electrophotographic image forming apparatus equipped with the thermal fixing device, thereby providing an electrophotographic image forming apparatus that does not require the installation of end cooling fans or downtime.

3 基体
4 弾性層
4a 端部領域
4b 中間領域
4c 長手中央領域
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
11 定着ベルト
12 加圧ベルト
13 誘導加熱部材
18 加熱側ローラ
20 加圧側ローラ
31 セラミックヒータ
33 加圧ローラ
3 Base 4 Elastic layer 4a End region 4b Middle region 4c Longitudinal central region 401-1 First cross section 401-2 Second cross section 7 Large particle size filler 8 Small particle size filler 100 Fixing member 11 Fixing belt 12 Pressure belt 13 Induction heating member 18 Heating side roller 20 Pressure side roller 31 Ceramic heater 33 Pressure roller

Claims (14)

基体と、該基体上の弾性層とを有する熱定着装置用の定着部材であって、
該弾性層はシリコーンゴムおよび該シリコーンゴム中に分散されたフィラーを含み、
該弾性層の厚み方向の熱伝導率をλnd、長手方向の熱伝導率をλmd、弾性層の長手方向の全長をLとしたとき、
該弾性層の長手方向の各々の端から該弾性層の長手方向中央に向かって0.12×L以上の中央領域におけるλnd/λmdが1.1以上であり、かつ、
該弾性層は、該弾性層の長手方向の各々の端から該弾性層の長手方向中央に向かって0.12×Lまでの間にλnd/λmdが0.9以下である端部領域を有する、ことを特徴とする定着部材。
A fixing member for a thermal fixing device having a substrate and an elastic layer on the substrate, comprising:
the elastic layer includes a silicone rubber and a filler dispersed in the silicone rubber,
When the thermal conductivity of the elastic layer in the thickness direction is λnd, the thermal conductivity in the longitudinal direction is λmd, and the total length of the elastic layer in the longitudinal direction is L,
A central region of the elastic layer extending from each end of the elastic layer in the longitudinal direction to a center of the elastic layer in the longitudinal direction of the elastic layer is 0.12×L or more in terms of λnd/λmd of 1.1 or more; and
The fixing member is characterized in that the elastic layer has end regions in which λnd/λmd is 0.9 or less between each end of the elastic layer in the longitudinal direction and 0.12×L toward the center of the elastic layer in the longitudinal direction.
前記中央領域のλndが1.3W/(m・K)以上であり、前記端部領域のλmdが1.3W/(m・K)以上である、請求項1に記載の定着部材。 The fixing member according to claim 1, wherein the λnd of the central region is 1.3 W/(m·K) or more, and the λmd of the end region is 1.3 W/(m·K) or more. 前記中央領域における厚み-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の二値化像と、厚み-長手方向の第2断面の任意の5か所における150μm×100μmのサイズの第2の二値化像を取得し、
該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の平均配列度f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の平均配列角度Φが、60°以上、120°以下である、請求項1又は2に記載の定着部材。
A first binarized image having a size of 150 μm×100 μm is obtained at any five points on a first cross section in a thickness-circumferential direction in the central region, and a second binarized image having a size of 150 μm×100 μm is obtained at any five points on a second cross section in a thickness-longitudinal direction;
the average degree of orientation fL of large particle size filler having an equivalent circle diameter of 5 μm or more in each of the binarized images is 0.00 or more and 0.15 or less;
3. The fixing member according to claim 1, wherein the average arrangement angle Φ S of small particle size filler particles having an equivalent circle diameter of less than 5 μm in each of the binarized images is 60° or more and 120° or less.
前記端部領域における厚み-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の二値化像と、厚み-長手方向の第2断面の任意の5か所における150μm×100μmのサイズの第2の二値化像を取得し、
該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の平均配列度f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の平均配列角度Φが、30°以下、または、150°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。
A first binarized image having a size of 150 μm×100 μm is obtained at any five points of a first cross section in a thickness-circumferential direction in the end region, and a second binarized image having a size of 150 μm×100 μm is obtained at any five points of a second cross section in a thickness-longitudinal direction;
the average degree of orientation fL of large particle size filler having an equivalent circle diameter of 5 μm or more in each of the binarized images is 0.00 or more and 0.15 or less;
4. The fixing member according to claim 1, wherein an average arrangement angle Φ S of small particle size filler particles having an equivalent circle diameter of less than 5 μm in each of the binarized images is 30° or less or 150° or more.
前記弾性層が、前記中央領域と前記端部領域との間に、λnd/λmdが0.9より大きく1.1より小さい中間領域を有する、請求項1~4のいずれか1項に記載の定着部材。 The fixing member according to any one of claims 1 to 4, wherein the elastic layer has an intermediate region between the central region and the end region where λnd/λmd is greater than 0.9 and less than 1.1. 前記弾性層の前記中間領域における厚み-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の二値化像と、厚み-長手方向の第2断面の任意の5か所における150μm×100μmのサイズの第2の二値化像を取得し、
該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の平均配列度f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の平均配列角度Φが、30°より大きく60°未満、または、120°より大きく150°未満である、請求項5に記載の定着部材。
A first binarized image having a size of 150 μm×100 μm is obtained at any five points on a first cross section in a thickness-circumferential direction in the intermediate region of the elastic layer, and a second binarized image having a size of 150 μm×100 μm is obtained at any five points on a second cross section in a thickness-longitudinal direction;
the average degree of orientation fL of large particle size filler having an equivalent circle diameter of 5 μm or more in each of the binarized images is 0.00 or more and 0.15 or less;
6. The fixing member according to claim 5, wherein the average arrangement angle Φ S of small particle size fillers having an equivalent circle diameter of less than 5 μm in each of the binarized images is greater than 30° and less than 60°, or greater than 120° and less than 150°.
前記定着部材が、エンドレス状の定着ベルトである請求項1~6のいずれか1項に記載の定着部材。 The fixing member according to any one of claims 1 to 6, wherein the fixing member is an endless fixing belt. 前記定着部材は、前記弾性層の外周上に表面層をさらに有する、請求項7に記載の定着部材。 The fixing member according to claim 7, further comprising a surface layer on the outer periphery of the elastic layer. 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1~8のいずれか1項に記載の定着部材。 The fixing member according to any one of claims 1 to 8, wherein the substrate includes at least one selected from the group consisting of nickel, copper, iron, and aluminum. 加熱のための定着部材と、該定着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、該定着部材が、請求項1~9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。 A thermal fixing device having a fixing member for heating and a pressure member arranged opposite the fixing member, the fixing member being the fixing member described in any one of claims 1 to 9. 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10に記載の熱定着装置。 The thermal fixing device according to claim 10, further comprising a heating means for heating the substrate of the fixing member. 前記加熱手段が誘導加熱手段であり、前記定着部材の基体が誘導加熱により加熱可能な基体である請求項11に記載の熱定着装置。 The thermal fixing device according to claim 11, wherein the heating means is an induction heating means, and the base of the fixing member is a base that can be heated by induction heating. 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11に記載の熱定着装置。 The thermal fixing device according to claim 11, wherein the heating means is a heater that heats the substrate. 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13に記載の熱定着装置。 The thermal fixing device according to claim 13, wherein the heater is disposed in contact with the inner peripheral surface of the fixing member.
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