JP2017037152A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着性と耐久性に優れたベルトニップ方式の定着装置を提供する。【解決手段】 定着ローラとエンドレスベルトとで形成される定着ニップが、定着ニップ内の後半部における圧力の平均値が前半部の圧力の平均値よりも高くなるように構成されており、定着ローラは、金属製の基体と、基体上に設けられた、シリコーンゴムを含む弾性層と、弾性層上に設けられた、厚さが１５μｍ以上２５μｍ以下の離型層とを有し、離型層は、メルトフローレート（ＭＦＲ）が１ｇ／１０ｍｉｎ以上３ｇ／１０ｍｉｎ以下のフッ素樹脂を含み、離型層は、フッ素樹脂を含む離型層形成用塗料の塗膜を焼成することによって形成されたものであり、弾性層は酸化チタンと高熱伝導性フィラーとを含み、定着ローラの弾性層から切り出した試験片の引張強度が０．９ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下であり、試験片の弾性率が０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下である。【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いた画像定着装置に関するものである。

電子写真方式の複写機、またはレーザービームプリンタといった画像形成装置において、未定着状態のトナー画像を熱と圧力により記録材上に定着させる方法として、ベルトニップ方式の定着装置がある。ベルトニップ方式の定着装置は、加熱源を有する定着ローラに対して、エンドレスベルトが、エンドレスベルトの内側に当接している加圧部材によって圧接された構成を有する（特許文献１）。かかる定着装置では、未定着状態のトナー画像を保持した記録材が、定着ローラとエンドレスベルトとの圧接部位（定着ニップ）に挟み込まれて、記録材上に画像が定着される。定着装置の定着ローラとしては、金属製の基体の外面にシリコーンゴムを含む弾性層、およびフッ素樹脂を含む離型層が順次形成された構成のものが用いられている。

このベルトニップ方式の定着装置は、エンドレスベルトと定着ローラとの間に幅広の定着ニップを形成することが可能であるため、定着ローラ径が比較的小さくても画像の定着性が損なわれず、装置の小型化に有効である。また、従来の、ローラ対で構成された定着装置と比較すると、ローラに対してエンドレスベルトの厚さが薄いため、省エネ効果が高いという利点を有する。

近年の印刷スピードの高速化に伴って、記録材が定着ニップを通過するまでの時間が短くなる傾向にある。そのため、定着装置には、短時間でも未定着状態のトナー画像を良好に定着できるような高い定着性能が求められている。このような高い定着性を有する定着装置として、特許文献２は、定着ニップ内の後半部、（すなわち、定着ニップ内の、記録材の搬送方向に対して下流側）における圧力の平均値が、定着ニップ内の前半部の圧力の平均値よりも高く構成された定着装置を提供している。この定着装置では、定着ニップ内の前半部でトナーが十分に溶融したのち、溶融したトナーが高圧力である後半部で記録材に押込まれることによって、画像が良好に定着される。

また、一方で、画像形成装置の高耐久化に伴い、より一層の耐久性を有する定着装置が求められている。特に、定着ローラは、紙のような記録材との摺擦が繰り返されてその表面が摩耗し易いため、定着ローラの離型層には高い耐久性が求められる。

耐久性に優れる定着ローラとして、特許文献３は、定着ローラの離型層に、溶融粘度（メルトフローレート（ＭＦＲ））が１ｇ／１０ｍｉｎ〜３ｇ／１０ｍｉｎであるフッ素樹脂を用いることを提案している。

特開２００３−１０７９３６号公報 特開２０１１−５３４１１号公報 特開２００３−１６７４６２号公報

しかし、本発明者らの検討の結果、特許文献２に記載されている、定着ニップ内の後半部の圧力が高く構成された定着装置では、従来と比較して長期間にわたって使用することを想定した場合、定着ローラの弾性層の破損や離型層の剥離が生じるなどして、耐久性が十分でない場合があった。

これは、定着ニップ内の後半部における高い圧力によって弾性層や離型層に負荷がかかるためと考えられた。

しかし、かかる課題に対応して定着ニップ内の後半部における圧力を弱めると、定着ニップ内の後半部の圧力が高く構成された定着装置が有する優れた定着性が、十分に発揮されない可能性がある。

そこで、本発明の目的は、ベルトニップ方式の定着装置に関し、良好な定着性を維持しつつも耐久性に優れた定着装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、耐久性に優れ、かつ、高品位な画質を安定して供給することが可能な画像形成装置を提供することにある。

本発明によれば、回転可能な定着ローラと、該定着ローラに接し、回転可能なエンドレスベルトと、該エンドレスベルトの内面に接し、該エンドレスベルトを介して該定着ローラに加圧する加圧部材と、を有する定着装置であって、
該定着ローラと該エンドレスベルトとで形成される定着ニップは、定着ニップ内の後半部における圧力の平均値が前半部の圧力の平均値よりも高くなるように構成されており、
該定着ローラは、金属製の基体と、該基体上に設けられた、シリコーンゴムを含む弾性層と、該弾性層上に設けられた、厚さが１５μｍ以上２５μｍ以下の離型層とを有し、
該離型層は、メルトフローレート（ＭＦＲ）が１ｇ／１０ｍｉｎ以上３ｇ／１０ｍｉｎ以下のフッ素樹脂を含み、
該離型層は、該フッ素樹脂を含む離型層形成用塗料の塗膜を焼成することによって形成されたものであり、
該弾性層は酸化チタンと高熱伝導性フィラーとを含み、
該定着ローラの該弾性層から切り出した試験片の引張強度が０．９ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下であり、
該試験片の弾性率が０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下であることを特徴とする定着装置が提供される。

また、本発明によれば、上記した定着装置を有する画像形成装置が提供される。

本発明によれば、定着性と耐久性に優れたベルトニップ方式の定着装置が提供される。また、本発明によれば、耐久性に優れ、かつ、高品位な画質を安定して供給することが可能な画像形成装置が提供される。

本発明に係る定着装置の一例の概略断面図である。 本発明に係る画像形成装置の一例の概略断面図である。 定着ローラの一例の層構成を示す概略断面図である。 リングコート法を説明するための模式図である。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置に搭載される定着ローラは、金属製の基体と、該基体上に設けられた、シリコーンゴムを含む弾性層と、該弾性層上に設けられた、厚さが１５μｍ以上２５μｍ以下の離型層とを有しており、該離型層は、メルトフローレート（ＭＦＲ）が１ｇ／１０ｍｉｎ以上３ｇ／１０ｍｉｎ以下のフッ素樹脂を含み、該離型層は、該フッ素樹脂を含む離型層形成用塗料の塗膜を焼成することによって形成されたものであり、該弾性層は酸化チタンと高熱伝導性フィラーとを含み、該定着ローラの該弾性層から切り出した試験片の引張強度が０．９ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下であり、試験片の弾性率が０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下である。

かかる定着ローラは、定着ニップ内の後半部における圧力の平均値が前半部の圧力の平均値よりも高くなるように構成されているベルトニップ方式の定着装置に搭載した場合においても、高い耐久性と優れた定着性を両立して示す。

本発明者らの検討によれば、弾性層の破損の発生は弾性層の引張強度と相関関係があり、弾性層の引張強度が低いと弾性層の破損が起こりやすい傾向にあることが判明している。そのため、弾性層の破損の発生を抑制するためには弾性層の引張強度を比較的高い値に調整することが重要である。

ここで、本発明に係る離型層は、後述するように、弾性層上に形成した、メルトフローレートが１ｇ／１０ｍｉｎ以上３ｇ／１０ｍｉｎ以下のフッ素樹脂を含む離型層形成用塗料の塗膜を焼成することによって形成されたものである。

しかし、このようにして離型層を形成する場合、フッ素樹脂を焼成し熔融させる工程において、弾性層が高温に曝されるため、シリコーンゴムが熱劣化し、弾性層の引張強度が低下することがある。特に、上記したように、離型層に含有されるフッ素樹脂のＭＦＲが比較的低い場合、すなわち、ＭＦＲが１ｇ／１０ｍｉｎ以上３ｇ／１０ｍｉｎ以下の範囲にある場合は、フッ素樹脂の融点が高いため、特に、高温（例えば、温度３２０℃以上４００℃以下）に曝されるため、弾性層の引張強度が一層低下し易い。

一方、良好な定着性を得るためには、弾性層の弾性率を所望の範囲にすることが重要である。しかし、弾性率もフッ素樹脂の焼成工程において低下し、所望の範囲から外れてしまうことがある。

このような課題に対し、本発明者らは、以下の条件を組み合わせることによって所望の引張強度及び弾性率を備える定着ローラを得ることが可能であることを見出した：
（ｉ）液状シリコーンゴムと高熱伝導性フィラーとを含む液状シリコーンゴム組成物であって、該液状シリコーンゴム組成物を通常の条件で硬化させたときの引張強度（以降、「初期強度」と称す）が１．５ＭＰａ以上である液状シリコーンゴム組成物を用いること
（ｉｉ）液状シリコーンゴム組成物に酸化チタンを添加すること
（ｉｉｉ）フッ素樹脂の焼成工程において、フッ素樹脂を含む離型層形成用塗料の塗膜の昇温速度を３℃／秒以上７℃／秒以下とすること。

高熱伝導性フィラーを予め含んだ状態での初期強度が１．５ＭＰａ以上と十分に高い液状シリコーンゴム組成物は、フッ素樹脂の焼成工程において高温に曝されてもある程度高い引張強度を維持することが可能である。このとき、初期強度は、高熱伝導性フィラーを含まない液状シリコーンゴムのみからなる液状シリコーンゴム組成物ではなく、高熱伝導性フィラーを含んだ状態の液状シリコーンゴム組成物を、硬化させたときの値であることが重要である。定着ローラの弾性層には、高い熱伝導性を付与するために、多量の高熱伝導性フィラーを添加する必要がある。この場合、弾性層におけるシリコーンゴムの割合が相対的に減少するため、高熱伝導性フィラーを多く含むほど、硬化後のシリコーンゴムの引張強度が低下する傾向にある。したがって、高熱伝導性フィラーを含んだ状態での初期強度に着目することが重要である。

そして、かかる液状シリコーンゴム組成物に対して、更に酸化チタンを添加することによって、引張強度の低下を一層抑制することが可能である。酸化チタンはシリコーンゴムの熱劣化を抑制する効果があると考えられる。

さらに、フッ素樹脂の焼成工程において、フッ素樹脂を含む離型層形成用塗料の塗膜の昇温速度が速すぎると、弾性層の引張強度と弾性率とがともに低下し易い。このため、比較的マイルドな昇温条件、すなわち、該塗膜の昇温速度が３℃／秒以上７℃／秒以下の範囲となるような条件で、フッ素樹脂の焼成を行うことが良い。

（１）定着ローラの構成
図３は、本発明に係る定着装置に好適に搭載される定着ローラの一例の概略断面図である。定着ローラ９１は、基体９１ａと、基体９１ａ上に設けられた弾性層９１ｂと、弾性層９１ｂ上に設けられた離型層９１ｃとで構成されている。離型層９１ｃを設けることにより、加熱溶融されたトナーが定着ローラ９１ａの表面へ付着するのを抑制することができる。

以下、定着ローラ９１の各構成について詳細に説明する。

〈基体〉
定着ローラ９１の基体９１ａとしては、画像形成装置の駆動時の発熱に耐えうる耐熱性と、加圧時の圧力に耐えうる機械的強度を備えるため、金属製の基体を用いることが好ましい。基体９１ａとしては、特に、外形φ１８ｍｍ〜３４ｍｍの、Ｆｅ、ＳＵＳ、及びＡｌから選ばれるいずれかの金属製の円筒基体が好適に用いられる。

定着ローラ９１の基体９１ａの厚さは、１１０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。基体９１ａの厚さが１１０μｍ以上であると、基体９１ａの機械的強度が良好である。基体９１ａの厚さが厚すぎると基体９１ａの熱容量が増加して定着装置のＦＰＯＴ（Ｆｉｒｓｔ Ｐｒｉｎｔ Ｏｕｔ Ｔｉｍｅ）が低下することがあるため、基体９１ａの厚さは２００μｍ以下であることが好ましい。

〈弾性層〉
弾性層９１ｂは、シリコーンゴム、高熱伝導性フィラーおよび酸化チタンを含んでいる。

弾性層９１ｂの厚さは２００μｍ以上６００μｍ以下、特には２００μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。弾性層９１ｂの厚さが２００μｍ以上であると、定着ローラ９１へ分離ローラ９３が食い込むのに十分な厚さであり、記録材Ｐへの画像の定着性が良好である。弾性層９１ｂの厚さが６００μｍ以下であると、基体９１ａの熱容量を低く抑えることができるため、定着装置のＦＰＯＴが良好である。

（弾性層の弾性率と引張強度）
定着ローラ９１は、その弾性層９１ｂから切り出した試験片の引張強度が０．９ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下であり、試験片の弾性率が０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下である。

本発明者らの検討によれば、弾性層の破損の発生は弾性層の引張強度と相関関係があり、弾性層の引張強度が低いと弾性層の破損が起こりやすいことが判明している。そのため、弾性層の引張強度を０．９ＭＰａ以上にすることによって、弾性層の破断を抑制することが可能である。また、弾性層の引張強度を２．５ＭＰａ以下にすることによって、定着ローラの定着性を損なわずに弾性層の破損に耐えることが可能である。

一方、定着ローラの定着性は弾性層の弾性率の影響を受け、弾性率が高すぎると弾性層が変形しにくくトナーの定着性が低下する傾向にある。そのため、弾性層の弾性率を０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下にすることによって、定着性が良好な定着ローラを得ることが可能である。

引張強度とは、ＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０に基づく、ダンベル状３号形試験片を用いて測定したときの引張強さ（ＴＳ）である。引張強さとは、試験片を切断するまで引っ張ったときに記録される最大の引張力を、試験片の初期断面積で除した値である。試験回数は３回とし、その平均値を引張強度とする。尚、定着ローラ９１において、弾性層９１ｂの厚さがＪＩＳ Ｋ６２５１：２０１０に推奨されるダンベル状の厚みよりも薄い場合、試験片の形状は、平行部分の厚さを弾性層９１ｂの厚さとし、平行部分の幅を１０ｍｍとし、更に初期の標線間距離を４０ｍｍとする。

引っ張り強度は、特には、０．９ＭＰａ以上２．０ＭＰａ以下であることが好ましい。

弾性率は次のようにして測定する。上記引張強度の測定より応力−歪み曲線を取得し、弾性率を以下の式より算出する。尚、標線間距離増加分ΔＬは初期の標線間距離Ｌを１０％変位させた値、すなわち、Ｌ／ΔＬは標線間距離に関わらず１０とする。

弾性率は、特には、０．５ＭＰａ以上０．８ＭＰａ以下であることが好ましい。

（液状シリコーンゴム組成物）
弾性層９１ｂは、液状シリコーンゴム組成物を硬化させて得ることが可能である。液状シリコーンゴム組成物は、液状シリコーンゴム、高熱伝導性フィラーおよび酸化チタンを含んで構成されている。

液状シリコーンゴム組成物は、その初期強度が１．５ＭＰａ以上であることが好ましい。液状シリコーンゴム組成物の初期強度とは、高熱伝導性フィラーを予め含んだ液状シリコーンゴム組成物を通常の条件で硬化させたとき、例えば、該液状シリコーンゴム組成物を２００℃で４時間硬化させたときの引張強度である。初期強度が１．５ＭＰａ以上と十分に高い液状シリコーンゴム組成物は、フッ素樹脂の焼成工程において高温に曝されてもある程度高い引張強度を維持することが可能である。

初期強度は、液状シリコーンゴムの組成、及び液状シリコーンゴム組成物中の高熱伝導性フィラーの含有量によって制御することが可能である。

（液状シリコーンゴム）
シリコーンゴムの原料は、室温で流動性を持つポリマーであって加熱により硬化が進行する液状シリコーンゴムであることが好ましい。かかる液状シリコーンゴムによって形成される弾性層９１ｂ（以下、「硬化シリコーンゴム層」と称すことがある。）は、適度に低硬度であり、定着装置で用いるのに十分な耐熱性と変形回復力を有する。特に、加工性が良好で寸法精度の安定性が高く、かつ、硬化反応時に反応副生成物が発生しないことから、付加硬化型の液状シリコーンゴムを用いることが好ましい。

付加硬化型の液状シリコーンゴムは、基本的な構成成分として下記（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）を含む。
（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；
（ｃ）ヒドロシリル化触媒。

上記（ａ）成分である、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンとしては以下のものが挙げられる。
・分子両末端がＲ１_２Ｒ２ＳｉＯ_１／２で表され、中間単位がＲ１_２ＳｉＯ及びＲ１Ｒ２ＳｉＯで表される直鎖状オルガノポリシロキサン
・分子両末端がＲ１_２Ｒ２ＳｉＯ_１／２で表され、中間単位にＲ１ＳｉＯ_３／２及び／又はＳｉＯ_４／２が含まれる分岐状ポリオルガノシロキサン
ここで、Ｒ１はケイ素原子に結合した、脂肪族不飽和基を含まない１価の非置換又は置換の炭化水素基を表す。具体例は、アルキル基（例えば、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、ｎ−ブチル基、ｎ−ペンチル基、ｎ−ヘキシル基）、アリール基（フェニル基、ナフチル基）、置換炭化水素基（例えば、クロロメチル基、３−クロロプロピル基、３，３，３−トリフルオロプロピル基、３−シアノプロピル基、３−メトキシプロピル基）が挙げられる。

特に、合成や取扱いが容易で、優れた耐熱性が得られることから、Ｒ１の５０％以上がメチル基であることが好ましく、すべてのＲ１がメチル基であることがより好ましい。

Ｒ２はケイ素原子に結合した不飽和脂肪族基を表す。Ｒ２としては、ビニル基、アリール基、３−ブテニル基、４−ペンテニル基、５−ヘキセニル基が例示され、合成や取扱いが容易で液状シリコーンゴムの架橋反応も容易に行われることから、特にビニル基が好ましい。

上記（ｂ）成分である、ケイ素に結合した活性水素を有するオルガノポリシロキサンは、白金化合物の触媒作用により、上記（ａ）成分のアルケニル基との反応によって架橋構造を形成させる架橋剤である。

上記（ｂ）成分において、ケイ素原子に結合した水素原子の数は、１分子中に平均して３個を越える数であることが好ましい。ケイ素原子に結合した有機基としては、不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン成分のＲ１と同じ非置換又は置換の１価の炭化水素基が例示される。特に、合成及び取扱いが容易なことから、メチル基が好ましい。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の分子量は特に限定されない。

また、上記（ｂ）成分の２５℃における粘度は、好ましくは１０ｍｍ^２／ｓ以上１００，０００ｍｍ^２／ｓ以下、さらに好ましくは１５ｍｍ^２／ｓ以上１，０００ｍｍ^２／ｓ以下の範囲である。粘度が１０ｍｍ^２／ｓ以上であると、該オルガノポリシロキサンが保存中に揮発しにくく、得られるシリコーンゴムにおいて所望の架橋度や物性を得ることができる。また、粘度が１００，０００ｍｍ^２／ｓ以下であると、該オルガノポリシロキサンの取扱いが容易で系に容易に均一に分散させることができる。

上記（ｂ）成分のシロキサン骨格は、直鎖状、分岐状、環状のいずれでも差支えなく、これらの混合物を用いてもよい。特に合成の容易性の観点から、直鎖状のものが好ましい。

上記（ｂ）成分において、Ｓｉ−Ｈ基は、分子中のどのシロキサン単位に存在してもよいが、少なくともその一部が、Ｒ１_２ＨＳｉＯ_１／２単位のように、オルガノポリシロキサンの分子末端に存在することが好ましい。

液状シリコーンゴム組成物の初期強度は、（ａ）不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサン及び（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の分子量を大きくすることで、高めることが可能である。そのため、例えば、上記（ａ）成分である不飽和脂肪族基を有するオルガノポリシロキサンの数平均分子量は５０００以上１０００００以下が好ましく、重量平均分子量は１００００以上５０００００以下が好ましい。上記（ｂ）成分である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の重量平均分子量は、１００００以上５０００００以下であることが好ましい。

また、液状シリコーンゴムの初期強度は、硬化後のシリコーンゴムにおけるオルガノポリシロキサンの架橋度を大きくすることで、高めることが可能である。具体的には、液状シリコーンゴム組成物中の、ケイ素原子に対する不飽和脂肪族基の個数の割合を高め、不飽和脂肪族基に対する活性水素の個数の割合を増加させることで、初期強度を高めることが可能である。そのため、例えば、上記（ａ）成分および上記（ｂ）成分は、ケイ素原子に対する不飽和脂肪族基の個数の割合が、０．００１以上０．０２０以下、より好ましくは０．００２以上０．０１０以下となるように配合されることが好ましい。また、不飽和脂肪族基に対する活性水素の個数の割合（以降、「Ｈ／Ｖｉ」と称す）が、０．５以上１．２以下となるように配合されていることが好ましい。Ｈ／Ｖｉは、水素核磁気共鳴分析（１Ｈ−ＮＭＲ（商品名：ＡＬ４００型ＦＴ−ＮＭＲ、日本電子株式会社製））を用いた測定により不飽和脂肪族基数及び活性水素数を定量して算出することができる。

上記（ｃ）成分としては、白金化合物およびロジウム化合物の如き公知の物質が挙げられる。

また、上記した成分（ａ）〜（ｃ）の他に、インヒビターと呼ばれる反応制御剤（阻害剤）を含んでもよい。反応制御剤としては、メチルビニルテトラシロキサン、アセチレンアルコール類、シロキサン変性アセチレンアルコール、ハイドロパーオキサイドの如き公知の物質を用いることができる。

（高熱伝導性フィラー）
また、弾性層９１ｂは、高い熱伝導率を有することが好ましく、かかる高熱伝導率を達成するために高熱伝導性フィラーを含んでいる。

該高熱伝導性フィラーとしては、炭化珪素、アルミナ、及び、金属珪素からなる群より選ばれる少なくとも一つの高熱伝導性フィラーを用いることができる。これらの中でも、高熱伝導性フィラーとしては、少量の添加で高い熱伝導を達成できることから金属珪素を用いることが好ましい。これらのフィラーは単一で用いても良く、２種類以上を混合して使用してもよい。なお、これらのフィラーを弾性層９１ｂに混入させることで、弾性層９１ｂに導電性を付与することも可能である。

弾性層９１ｂにおける高熱伝導性フィラーの含有量が高くなるほど、引張強度は低下する傾向にある。そのため、例えば、弾性層９１ｂ中の高熱伝導性フィラーの含有量が、２５体積％以上５５体積％以下、特には、３０体積％以上５０体積％以下であることが好ましい。ただし、高熱伝導性フィラーは、弾性層９１ｂの熱伝導性を制御するために添加されるものであるので、弾性層９１ｂの所望の熱伝導率に応じて含有量は適宜調整されることが好ましい。

弾性層９１ｂの熱伝導率は、０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以上１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下、特には、０．８Ｗ／ｍ・Ｋ以上１．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることが好ましい。弾性層９１ｂの熱伝導率が上記範囲内であると定着装置のＦＰＯＴが良好である。

熱伝導率は、定圧比熱（Ｃ_ｐ）、密度（ρ）、および熱拡散率（α）を測定し、λ（熱伝導率）＝α・Ｃ_ｐ・ρの関係式から算出する。

定圧比熱（Ｃｐ）は、ＪＩＳ Ｋ７１２３：１９８７に基づいて、次のようにして求める。測定において、測定装置としては、示差走査熱量測定装置（商品名「ＤＳＣ８２３ｅ」、メトラートレド社製）を用い、サンプル用のパンおよびリファレンス用のパンとして、アルミニウム製のパンを用いる。まず、ブランク測定として、１５℃で１０分定温の後、１１５℃まで１０℃／分の昇温速度で昇温し、１１５℃で１０分定温させるプログラムで、両方のパンが空の状態で測定を実施する。次に、定圧比熱が既知である１０ｍｇの合成サファイアを基準物質に用い、同じプログラムで測定を行う。次いで、リファレンスのサファイアと同量の１０ｍｇの測定サンプルをサンプルパンにセットし、同じプログラムで測定を実施する。これらの測定結果を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回の測定の算術平均値から、大気圧下における定圧比熱（Ｃ_ｐ）を算出する。

密度（ρ）は、乾式自動密度計（商品名「アキュピック１３３０−０１」、島津製作所製）を用い、次のようにして求める。１０ｃｍ^３の試料セルを用い、セル容積の約８割のサンプルを試料セルに入れる。試料の質量を測定したのち、装置内の測定部にセルをセットする。１０回のガス置換を行い、容積測定を１０回実施する。測定された容積と試料の質量から密度（ρ）を算出する。

熱拡散率（α）は、周期加熱法熱物性測定装置（商品名「ＦＴＣ−１」、アルバック理工社製）を用いて求める。測定サンプルとして、弾性層９１ｂから、面積８×１２ｍｍ、弾性層９１ｂの全厚さで切り出してものを用い、５回の測定の算術平均値を熱拡散率（α）とする。測定周波数は１〜１００Ｈｚとする。

（酸化チタン）
また、弾性層９１ｂは、焼成工程で高温に曝されたときの弾性層９１ｂの引張強度の低下を抑制するために、酸化チタンを含んでいることが重要である。

酸化チタンには、アナターゼ型構造やルチル型構造のものが存在することが知られている。この中でも、酸化チタンとしては、アナターゼ型構造を有する酸化チタン（以降、「アナターゼ型酸化チタン」ともいう）を用いることが好ましい。本発明の効果を阻害しないものであれば、アナターゼ型構造以外の酸化チタンを含んでも良いが、アナターゼ型酸化チタンが多いほどよい。すなわち、弾性層９１ｂ中に含まれる酸化チタンは、ＡＳＴＭ Ｄ ３７２０−８４の方法に従い、下記計算式（１）により算出されるルチル化率が小さいほど好ましい。具体的には、ルチル化率が、０％以上５０％以下、特には、０％以上２０％以下であることが好ましい。
計算式（１）
ルチル化率（質量％）＝１００−１００／（１＋１．２×Ｉｒ／Ｉａ）
計算式（１）において、Ｉｒは、Ｘ線回折パターンにおける酸化チタンが有するルチル型構造の最強干渉線（面指数１１０）のピーク面積であり、Ｉａは、Ｘ線回折パターンにおける酸化チタン結晶が有するルチル型構造の最強干渉線（面指数１０１）のピーク面積である。

アナターゼ型酸化チタンは、弾性層９１ｂ中に、０．１体積％以上１５体積％以下の割合で含有させることが好ましい。特には、０．３体積％以上８．０体積％以下で含有させることが更に好ましい。アナターゼ型酸化チタンの含有量を０．１体積％以上とすることで、弾性層９１ｂは高い引張強度を維持することが可能である。また、アナターゼ型酸化チタンの含有量を１５体積％以下とすることで、付加硬化型液状シリコーンゴムの構造粘性の上昇を抑えることが可能である。

また、少量の添加によって弾性層１４の耐熱性を確保するため、アナターゼ型酸化チタンの一次粒径は小さいほど好ましい。具体的には、アナターゼ型酸化チタン粒子の一次粒子の体積平均粒径は、５ｎｍ以上１００ｎｍ以下、特には、２０ｎｍ以上４０ｎｍ以下であることが好ましい。

弾性層９１ｂ中のアナターゼ型酸化チタン粒子の一次粒子の体積平均粒子径は、フロー式粒子像分析装置（商品名：ＦＰＩＡ−３０００；シスメックス株式会社製）を用いて求めることとする。具体的には以下のようにして求める。

まず、弾性層９１ｂから切り出したサンプルを磁器製のるつぼに入れ、窒素雰囲気中で１０００℃に加熱し、ゴム成分を分解させ除去する。次いで、このるつぼを空気雰囲気下で１０００℃に加熱し、気相成長法炭素繊維を燃焼させる。その結果、るつぼ中には、サンプルに含まれていた酸化チタン粒子のみが残る。るつぼ中の酸化チタン粒子を乳鉢と乳棒を用いて１次粒子となるように解砕したのち、これを水に分散させて、試料液を調製する。この試料液を、上記粒子像分析装置に投入し、装置内で撮像セル内に導入し通過させ、無機充填剤を静止画像として撮影する。

平面に投影された無機充填剤の粒子像（以下、「粒子投影像」ともいう）と等しい面積を有する円（以下、「等面積円」ともいう）の直径を、当該粒子像にかかる酸化チタン粒子の直径とする。そして、１０００個の酸化チタン粒子の等面積円を求め、それらの算術平均値を、酸化チタン粒子の一次粒子の体積平均粒子径とする。

また、酸化チタン粒子の結晶構造はＸ線回折測定（ＸＲＤ）によって特定することが可能である。測定は、試料水平型多目的Ｘ線回折装置（商品名：ＵｌｔｉｍａＩＶ，株式会社リガク製）を用い、以下の条件で行う。
Ｘ線源：Ｃｕ−Ｋα線
管電圧／電流：３０Ｋｖ／２０ｍＡ
走査範囲：１０゜〜８０゜
スキャン速度：２．０゜／分
サンプリング速度：０．０１゜
積算回数：３回
測定したＸ線回折プロファイルにおいて、２θ＝２５．３°付近に、アナターゼ型酸化チタン粒子の結晶の面指数（１０１）に特徴的な回折ピークが、最も強い強度で確認することが可能である。

〈弾性層の形成方法〉
予めプライマー処理された基体９１ａの上に弾性層９１ｂを形成する。弾性層９１ｂを形成する方法としては、リングコート法が好適に挙げられる。

図４は基体９１ａ上に液状シリコーンゴム組成物の塗膜を形成する工程の一例である、所謂リングコート法を説明するための模式図である。

まず、無端状のベルト部材である基体９１ａを、基体９１ａがルーズにならないように、断面が略真円であり、その外周長が基体９１ａの内周長とほぼ等しい円筒状の中子３１に被せる。

次に、基体９１ａを装着した中子３１をチャッキングアタッチメント３５により、移動ステージ３４に固定する。また、液状シリコーンゴム組成物をシリンダポンプ３２に充填する。

そして、液状シリコーンゴム組成物を圧送モータＭ１で圧送することで、液状シリコーンゴム組成物を塗布液供給ノズル３３から基体９１ａの周面に塗布する。このとき、液状シリコーンゴム組成物の塗布と同時に、基体９１ａと中子３１とを固定した移動ステージ３４ごと、駆動モータＭ２により図面右方向に一定速度で移動させる。これにより、液状シリコーンゴム組成物の塗膜Ｇを基体９１ａの外周面全域に形成することができる。塗膜Ｇの厚みは、塗布液供給ノズル３３と基体９１ａ表面とのクリアランス、液状シリコーンゴム組成物の供給速度、基体９１ａ（ステージ３４）の移動速度によって制御することができる。

そして、基体９１ａ上に形成された塗膜Ｇは、電気炉や赤外線ヒータのような従来公知である加熱手段によって一定時間加熱して、架橋反応を進行させることにより、硬化シリコーンゴム層である弾性層９１ｂとすることができる。

弾性層９１ｂを形成する方法としては、上記のリングコート法に限定されない。例えば、液状シリコーンゴム組成物を、ブレードコート法によって基体９１ａ上に均一な厚みでコートした後、加熱硬化する方法を用いることもできる。また、液状シリコーンゴム組成物を、成形型に注入し加熱硬化する方法、押し出し成形後に加熱硬化する方法、射出成形後に加熱硬化する方法を用いることもできる。

〈離型層〉
離型層９１ｃを形成するフッ素樹脂の原料としては、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）樹脂、四フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）樹脂が好ましく用いられる。これらのフッ素樹脂の中でも、特に、トナーの離型性に優れたＰＦＡ樹脂を主たるフッ素樹脂成分として用いることが好ましい。フッ素樹脂中におけるＰＦＡ樹脂の割合は、５０質量％以上、１００質量％以下であることが好ましい。

フッ素樹脂は、耐摩耗性と伝熱性を考慮すると、分子量が大きい、すなわち、メルトフローレート（ＭＦＲ）が小さいものを用いることが好ましい。具体的には、ＭＦＲの範囲が１ｇ／１０ｍｉｎ以上３ｇ／１０ｍｉｎ以下であるフッ素樹脂が好ましい。

離型層９１ｃに含まれるフッ素樹脂には、ＭＦＲが上記数値範囲外であるフッ素樹脂が含まれていてもよいが、耐久性の観点から、離型層に含まれるフッ素樹脂の全体のＭＦＲが、１ｇ／１０ｍｉｎ以上３ｇ／１０ｍｉｎ以下であることが好ましい。

フッ素樹脂のＭＦＲは、ＪＩＳ Ｋ ７２１０−１：２０１４のＡ法に準じ、温度３７２℃で、５ｋｇｆ荷重の条件下において、標準ダイを使用して測定した値である。ＭＦＲの測定試料には、定着ローラの離型層からフッ素樹脂を４〜６ｇ削り取ったものを用いる。

離型層９１ｃの表面の算術平均粗さ（Ｓａ）は、その離型層９１ｃの全面において、０．１μｍ以上０．５μｍ以下であり、離型層９１ｃの表面の最大断面高さ（Ｓｔ）は、その離型層９１ｃの全面において、１０．０μｍ以下であることが好ましい。離型層９１ｃの算術平均粗さ（Ｓａ）が上記範囲内であると、ニップ部において記録材およびトナーと定着ローラとが良く接触し、定着性が良好である。離型層９１ｃの最大断面高さ（Ｓｔ）が上記範囲内であると、形成される画像に欠陥が生じにくく、良好な画像を得ることが可能である。なお、最大断面高さ（Ｓｔ）は０．２μｍ以上であることが好ましい。最大断面高さ（Ｓｔ）は０．２μｍ以上であると、オフセットに起因した画像不良が生じにくく、良好な画像を得ることが可能である。

上記算術平均粗さ（Ｓａ）及び最大断面高さ（Ｓｔ）は、ＪＩＳ Ｂ０６０１：２００１に規定される線粗さを表すパラメータである「粗さ曲線の算術平均粗さ（Ｒａ）」及び「粗さ曲線の最大断面高さ（Ｒｔ）」を、それぞれ、二次元に拡張したパラメータである。これらは、市販の非接触式白色干渉計（例えば、ＶｅｒｔＳｃａｎ（菱化システム社製））によって測定することができる。具体的には、次のようにして測定する。

まず、定着ローラ９１の表面の三次元画像を、５倍の対物レンズを用いて、測定範囲ＸＹ＝９５２×７０２μｍの範囲で取得する。そして、取得した画像について、全測定範囲領域の高さデータをもとに、二次曲線で近似して近似曲面を求め、該近似曲面が水平になるように面補正を行う（２次曲面補正）。

次に、面補正した画像において、カットオフ値５００μｍでうねり成分を除去して計測表面を得る。得られた計測表面の全領域（９５２×７０２μｍ）を評価領域とし、該計測表面における算術平均粗さ（Ｓａ）及び最大断面高さ（Ｓｔ）をそれぞれ求める。ここで、算術平均粗さ（Ｓａ）は、評価領域中の各点の高さの絶対値の平均値として算出し、最大断面高さ（Ｓｔ）は、評価領域中の、平均面からの最大山高さと最大谷深さの和として算出する。なお、最大断面高さ（Ｓｔ）とは、仮に離型層９１ｃ表面の一部に局所的な欠陥や局所的な粗さの変化部位が存在したとしても、それらを除外しないで求めるものとする。

この測定を、定着ローラ９１の表面の全面において行う。全ての計測表面における算術平均粗さ（Ｓａ）および、全ての計測表面における最大断面高さ（Ｓｔ）が、それぞれ上記した数値範囲内に入っているものとする。ただし、定着ローラ９１ｃの表面において、記録材が通過しない領域については必ずしもこの限りではない。

離型層９１ｃの厚さは、１５μｍ以上２５μｍ以下である。離型層９１ｃの厚さは、特には、１８μｍ以上２２μｍ以下であることが好ましい。離型層９１ｃの厚さが１５μｍ以上であると、離型層９１ｃの耐摩耗性や耐摺擦性が良好であり、耐久性が良好である。また、離型層９１ｃの厚さが２５μｍ以下であると、定着ローラ９１の伝熱性が良好であるため定着性が良好である。

〈離型層の形成方法〉
離型層９１ｃは、弾性層９１ｂの基体９１ａと対向する側とは反対側の面上に設けられた、フッ素樹脂を含む離型層形成用塗料の塗膜を焼成することによって形成される（コート法）。なお、本発明において、表面層が、弾性層上に形成した、メルトフローレートが１ｇ／１０ｍｉｎ．以上３ｇ／１０ｍｉｎ．以下のフッ素樹脂を含む離型層形成用塗料の塗膜を焼成することによって形成されたものである、とは、高分子量のフッ素樹脂を弾性層上にて焼成させる工程を含むことにより、弾性層が当該焼成時の高温に曝されて熱劣化し得る環境を経てきたものであることを意味する。ここで、弾性層が、上記したような高分子量のフッ素樹脂を熔融させるために必要な高温に曝されたものであることを、弾性層中のシリコーンゴムの構造または特性で規定することは困難であると考えられる。

離型層９１ｃの一般的な形成方法としては、コート法以外に、予め押出成形により円筒状に作製したフッ素樹脂チューブを弾性層９１ｂの表面に被覆して接着する方法（以下、「チューブ法」と呼ぶ）がある。このうち、加工精度や生産性の観点からコート法の方が有利である。例えば、チューブ法で形成した離型層９１ｃは、コート法で形成した離型層９１ｃに比べて算術平均粗さ（Ｓａ）が約一桁小さくなるため、オフセットが発生しやすくなる。よって、離型層９１ｃの形成後の定着ローラの後処理として、離型層９１ｃの表面を荒らす工夫が必要となる場合がある。

コート法による離型層９１ｃの形成方法を以下に説明する。

（塗膜を形成する工程）
まず、フッ素樹脂を含む離型層形成用塗料を弾性層９１ｂ上に塗布して乾燥させ、フッ素樹脂を含む塗膜（以下、単に「塗膜」とも称す）を形成する。

ここで、離型層形成用塗料とは、上記フッ素樹脂に加えて、成膜剤としてのアクリル樹脂が分散されたものが好ましい。コート法では、シリコーンゴムを含む弾性層がフッ素樹脂の焼成工程で温度の上昇と共に膨張しフッ素樹脂の塗膜を押し広げる作用があるため、離型層にクラックが生じやすい。成膜剤は、フッ素樹脂が軟化し始めるまでの間フッ素樹脂をつなぐ役割を果たすため、クラックの発生を抑制し、表面性が良好な離型層９１ｃを形成することが可能である。なお、成膜剤は最終的に熱によって分解されるものである。

アクリル樹脂としては、アクリル酸及びその誘導体、メタクリル酸及びその誘導体のうち、一種又は複数種を重合して得られる重合体が好ましい。誘導体としてはエステル、酸無水物が挙げられ、特に、炭素数１〜８のアルキル基を含有するものが好ましい。アクリル樹脂の好ましい具体例としては、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、メタクリル酸メチル及びメタクリル酸エチルのうち一種又は複数種を重合して得られる重合体が挙げられる。特には、メタクリル酸メチル、アクリル酸エチル、及びメタクリル酸からなる３元重合体であることが好ましい。

アクリル樹脂の分解温度は、１００℃以上２００℃以下、特には、１２０℃以上１６０℃以下であることが好ましい。アクリル樹脂の分解温度（Ｔ１）とは、アクリル樹脂の分解温度（Ｔ１）とは、熱重量分析（ＴＧ）（メトラートレド社製：商品名：ＴＧＡ８５１）で、大気下、１℃／ｍｉｎで２５〜４００℃まで昇温させたときの分解開始温度のことである。分解開始温度は、低温側のベースラインを高温側に延長した直線と、ＴＧ曲線の変曲点での接線との交点の温度として定義される。

アクリル樹脂は、離型層形成用塗料中に、０．５質量％以上３０質量％、特には１質量％以上２０質量％以下の割合で含まれることが好ましい。

離型層形成用塗料中に含まれるフッ素樹脂は、厚膜の離型層を形成しやすいことから、粒子形状であることが好ましい。フッ素樹脂粒子の平均粒径（体積平均粒径）は、０．１μｍ以上０．５μｍ以下であることが好ましい。フッ素樹脂粒子の体積平均粒径は、光散乱法で測定したときの、体積平均粒径である。

このようなフッ素樹脂粒子としては、三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ：３５０−Ｊ、４５０ＨＰ−Ｊ、４５１ＨＰ−Ｊ、９５０ＨＰ Ｐｌｕｓ、９５１ＨＰ Ｐｌｕｓが挙げられる。

離型層形成用塗料中には、これらの他に、界面活性剤及び／又は粘度調整剤を含んでいてもよい。該界面活性剤としては、ポリオキシエチレンアルキルエーテルの如き非イオン性界面活性剤が挙げられる。粘度調整剤としては、エチレングリコールが挙げられる。

離型層形成用塗料の２５℃における粘度は、塗料の塗工性の観点から、３００ｃｐより高く１５００ｃｐ以下であることが好ましい。ここでいう粘度とは、Ｂ型粘度計（英弘精機社製、商品名：ＤＶ−Ｅ）を用いて、回転数２０ｒｐｍの条件で測定した値である。

なお、離型層形成用塗料を弾性層９１ｂ上に塗布する前に、弾性層９１ｂと離型層９１ｃとの接着性を高めるために、弾性層９１ｂに表面処理を行ってもよい。該表面処理としては、具体的には、シランカップリング剤の塗布、紫外線（ＵＶ）照射、プラズマ処理やフレーム処理が挙げられる。なお、紫外線照射処理の後にシランカップリング剤を塗布するなど、複数の表面処理を組み合わせて用いてもよい。

（塗膜を焼成して離型層を形成する工程）
続いて、弾性層９１ｂ上の塗膜を加熱溶融し、フッ素樹脂膜を形成する。該塗膜を加熱すると、まずアクリル樹脂が先に分解し始め、続いてフッ素樹脂が融解し合一化してフッ素樹脂膜となる。

塗膜の焼成工程において、離型層形成用塗料の塗膜の昇温速度が速すぎると、弾性層の引張強度と弾性率とがともに低下し易い。このため、比較的マイルドな昇温条件、すなわち、該塗膜の昇温速度が３℃／秒以上７℃／秒以下の範囲となるような条件で、塗膜の焼成を行うことが良い。

ここで、塗膜の昇温速度とは、アクリル樹脂の分解温度をＴ１℃、フッ素樹脂の融点をＴ２℃としたとき、塗膜がＴ１℃からＴ２℃まで加熱されるときの昇温速度である。Ｔ１℃からＴ２℃までの昇温速度とは、塗膜がＴ１℃からＴ２℃まで加熱されるのに係る時間をｔ（秒）としたときに、（Ｔ２−Ｔ１）／ｔで表される値である。

塗膜の昇温速度は、離型層の表面平滑性にも影響を与え得る。

昇温速度が速すぎると離型層９１ｃの表面にボイドと呼ばれる欠陥が発生しやすくなる。昇温速度が速すぎると、アクリル樹脂が分解して消失する速度と比較して、フッ素樹脂の溶融が急速に進行する。そのため、溶融化したフッ素樹脂の膜内にアクリル樹脂が閉じ込められて発泡すると考えられる。ボイドは、特に、フッ素樹脂のＭＦＲが低く、かつ、ある程度厚い膜厚（１５〜２５μｍ）を有する離型層を形成する場合に発生し易い。これは、ＭＦＲが低いフッ素樹脂は溶融時の流動性が低いため、分解したアクリル樹脂がフッ素樹脂の溶融膜の外部へ抜けにくいためである。また、膜厚が厚いと分解したアクリル樹脂がフッ素樹脂の溶融膜の外部へ抜けるまでに時間がかかるためである。

また、昇温速度が遅すぎると離型層９１ｃの表面にクラックが発生しやすくなる。クラックが生じるのは、昇温速度が遅すぎると、アクリル樹脂が急速に分解して消失してしまうため、フッ素樹脂が十分に合一化されないためであると考えられる。したがって、クラックの発生を抑制するために、塗膜の昇温速度を３℃／秒とすることが好ましい。

ボイドやクラックが発生すると、離型層の表面の算術平均粗さ（Ｓａ）や最大断面高さ（Ｓｔ）が所望の範囲を外れやすく、画像の定着性が低下することがある。したがって、ボイドやクラックの発生を抑制するために、塗膜の昇温速度を３℃／秒以上７℃／秒以下とすることが好ましい。

なお、フッ素樹脂の融点（Ｔ２）とは、示差走査熱量分析（ＤＳＣ）（メトラートレド社製：商品名ＤＳＣ８２３）で、昇温速度２０℃／ｍｉｎで昇温させたときの吸熱ピークのピークトップの温度である。フッ素樹脂の融点は、フッ素樹脂を約５ｍｇ精秤し、これをアルミニウム製のパンの中に入れ、リファレンスとして空のアルミニウム製のパンを用い、温度範囲５０〜４００℃で測定する。フッ素樹脂の融点は、通常、２８０℃以上３２０℃以下、特には、２９０℃以上３１５℃以下である。

フッ素樹脂を融解して膜を形成するために、塗膜は、少なくともＴ２＋１５℃以上の温度で加熱することが望ましい。具体的には、フッ素樹脂の融点（Ｔ２）に応じて、３２０℃以上４００℃以下の温度範囲で加熱することが好ましい。また、塗膜の加熱時間は、弾性層９１ｂの熱劣化を招くため、１分以上１５分以下とすることが望ましく、さらに好適には３分以下とすることが望ましい。

塗膜の加熱工程においては、フッ素樹脂の塗膜の全域において、昇温速度が上記範囲に入るように、均一に加熱ができる焼成装置を用いることが好ましい。焼成装置としては、オーブン、マッフル炉、赤外線ランプ加熱装置、管状炉が挙げられるが、本発明は必ずしもこれら焼成手段に限定されるものではない。

（２）定着装置
図１は本発明の一実施形態に係る定着装置の一例の概略断面図である。

定着装置９は、ベルトニップ方式の定着装置であり、回転可能な定着ローラ９１と、定着ローラ９１に接し、回転可能なエンドレスベルト９２と、エンドレスベルト９２の内面に接し、エンドレスベルト９２を介して定着ローラ９１に加圧する加圧パッド９４（加圧部材）とを具備している。

定着ローラ９１とエンドレスベルト９２とで形成される定着ニップは、定着ニップ内の後半部における圧力の平均値が前半部の圧力の平均値よりも高くなるように構成されている。本実施形態では、定着ニップ内の後半部に分離ローラ９３が設けられており、該分離ローラ９３が、エンドレスベルト９２を介して定着ローラ９１に食い込むように加圧することによって、定着ニップ内の後半部における加圧力が高くなるように構成されている。

定着ローラ９１は、内部に加熱源としてハロゲンヒータ９５を有し、不図示の温度センサーと不図示の温度制御回路によって所定の温度、例えば１８０℃に温調される。

エンドレスベルト９２は、複数のローラ９３、９６、及び９７で張架された無端ベルトであり、ベルト内から加圧パッド９４により定着ローラ９１に加圧される。

エンドレスベルト９２は、ポリイミドのような樹脂またはニッケルのような金属からなる基体の表面に、シリコーンゴムやフッ素ゴムを含む弾性体層を被覆し、さらにその上層に離型性の高い離型層が被覆された構成のものが挙げられる。離型層は、ＦＥＰまたはＰＦＡ、ＰＴＦＥのようなフッ素樹脂や、それらを混合したゴムを含むことが好ましい。

分離ローラ９３は、Ｆｅ、ＳＵＳのような金属からなるローラである。分離ローラ９３は、エンドレスベルト９２を介して定着ローラ９１に食い込むように加圧している。

分離ローラ９３の平均加圧力は、２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２以上１０ｋｇｆ／ｃｍ^２以下であり、加圧パッドの平均加圧力より高くなるように構成されている。また、定着ローラ９１と分離ローラ９３との接触部分（分離ニップ部）が、２ｍｍ〜５ｍｍとなるように適宜調整される。

加圧パッド９４はゴム硬度７°〜２０（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重）のシリコーンゴムからなる加圧部材を用いることができる。加圧パッド９４は、不図示のベルトユニット側板に固定され、エンドレスベルト９２の内面に接して摺動し、定着ローラ９１を加圧している。加圧パッド９４は、エンドレスベルト９２との摺動性を上げるために、表面にフッ素樹脂コートを施したり、低摩擦性のシートを介してエンドレスベルトを加圧したりすることが一般的である。例えば、加圧パッド９４にガラス繊維シートからなる低摩擦性のシート（不図示）を固定し、低摩擦性シートを介してエンドレスベルト９２の内面を摺動加圧する構成を用いることができる。加圧パッドの平均加圧力は、０．２ｋｇｆ／ｃｍ^２以上３．０ｋｇｆ／ｃｍ^２以下であり、そのときの定着ローラ９１と加圧パッド９４との接触部分（加圧ニップ部）が、１０ｍｍ程度となるように適宜調整される。

定着ニップの加圧力はニッタ株式会社製の「ローラ間圧力測定システム ＰＩＮＣＨ」を用いて静止状態で測定する。ローラ間圧力測定システムの測定シートを、その中心が定着ローラ９１の長手方向中心と略一致するように圧接部位に挟み込む。定着ローラ９１の長手方向中心における、定着ニップ部内の記録材搬送方向の測定点の圧力値を見る。測定は、２５℃の環境下で行う。測定点が奇数個の場合には中心点を除く上流側の圧力値の平均及び下流側の圧力値の平均を採用する。また、測定点が偶数個の場合には上流側の平均値と下流側の平均値を採用する。各測定は、１０回ずつ行い、その測定の平均値を平均加圧力とする。なお、上記したように加圧ニップ部と圧接ニップ部とが区別できるような構成を有する定着装置では、加圧ニップ部内の圧力の平均値を上流側の平均加圧力、分離ニップ部の圧力の平均値を下流側の平均加圧力とする。

ステアリングローラ９６は、Ｆｅ、Ａｌ、ＳＵＳのような金属からなる芯軸上に、厚さが０．５〜２．０ｍｍの硬化シリコーンゴム層が被覆された構成を有している。ステアリングローラ９６は、不図示のベルト位置検知センサーの出力を元に不図示の駆動部によって、ベルトの蛇行制御を行っている。

懸架ローラ９７はエンドレスベルトを懸架するローラである。

次に、この定着装置９が画像形成装置に搭載された場合における、定着装置９の動作について説明する。

まず、定着ローラ９１の表面が、ハロゲンランプ９５の加熱により所定の設定温度になると、画像形成装置における画像形成動作（コピー動作やプリント動作）の開始信号が送られ、これを受けて、記録材Ｐ上にトナー像が順次転写形成される。この画像形成動作の開始と同期して、定着ローラ９１が図中の矢印Ｂ方向に回転し始める。これと同時に、エンドレスベルト９２が３つのローラ９３，９６，９７に張架された状態で定着ローラ９１に従動して図中の矢印Ｃ方向に回転し始める。定着ローラ９１の回転により、エンドレスベルト９２は、分離ローラ９３による支持と加圧パッド９４による押圧とにより、定着ローラ９１との間にニップを形成した状態で回転する。トナー像が転写された記録材Ｐが定着装置９に搬送され、加圧ニップ部を通過すると、熱と圧力によってトナー像が記録材Ｐ上に定着される。その後、記録材Ｐは画像形成装置から排出される。

（３）画像形成装置
図２は、本発明にかかる画像形成装置の一例の概略断面図である。

画像形成装置内には、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本実施形態では電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備しており、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して中間転写体１３０が設置されている。中間転写体１３０は図中の矢印Ａ方向に感光ドラム３と同じ周速度をもって回転駆動されている。

各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー像が形成される。感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像は、中間転写体１３０上に１次転写され、２次転写部で記録材Ｐ上に転写される。トナー像が転写された記録材Ｐは、定着装置９で加熱及び加圧によりトナー像が定着された後、記録画像として装置外に排出される。

感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１次転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ及びクリーナー４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられ、装置の上方部にはさらに図示しない光源装置およびポリゴンミラーが設置されている。

不図示の光源装置から発せられたレーザー光は、不図示のポリゴンミラーを回転して走査される。その走査光の光束は、不図示の反射ミラーによって偏向され、不図示のｆθレンズにより感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの母線上に集光されて露光される。これにより感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。

現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として可視化する。

感光ドラム３ａ上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像は、感光ドラム３と中間転写体１３０とのニップ部を通過する過程で、中間転写体１３０に印加される１次転写バイアスにより形成される電界と圧力により、中間転写体１３０の外周面に中間転写されていく。

２次転写ローラ１１は、中間転写体１３０の下面部に接触させて配設してある。２次転写ローラ１１には、不図示の２次転写バイアス源によって所望の２次転写バイアスが印加されている。給紙カセット１０からレジストローラ１２、転写前ガイドを通過して、中間転写体１３０と２次転写ローラ１１との当接ニップに所定のタイミングで記録材Ｐが給送され、同時に２次転写バイアスが２次転写バイアス電源から印加される。この２次転写バイアスにより中間転写体１３０から記録材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。

以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体１３０上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。

トナー画像の転写を受けた記録材Ｐは後述される定着装置９へ順次導入され、熱と圧力が加えられて記録材Ｐ上にトナー像が定着される。

＜定着ローラの作製＞
（定着ローラＥ１）
ステンレス鋼（ＳＵＳ）製の、外径３０ｍｍ、厚さ１５０μｍ、長さ２７０ｍｍの円筒基体９１ａを用意した。

そして、（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、及び、（ｃ）ヒドロシリル化触媒を混合して液状シリコーンゴムを作製した。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「ＳＩＰ６８２９．２」（アヅマックス社製）：メチルヒドロキシシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマー（トリメチルシロキシ末端）「ＨＭＳ−３０１」（アヅマックス社製）：ビニル末端ポリジメチルシロキサン「ＤＭＳ−Ｖ３１」（アヅマックス社製）：フュームドシリカ配合ビニル末端ポリジメチルシロキサン「ＤＭＳ−Ｖ３１Ｓ１５」（アヅマックス社製）＝１：１７：２００：６６６（質量比）を混合した。

なお、メチルヒドロキシシロキサン−ジメチルシロキサンコポリマーの重量平均分子量は、１５００（ポリスチレン換算）、ビニル末端ポリジメチルシロキサンおよびフュームドシリカ配合ビニル末端ポリジメチルシロキサンの混合物の重量平均分子量は１０００００（ポリスチレン換算））である。また、（ａ）成分及び（ｂ）成分は、不飽和脂肪族基に対する活性水素の個数の割合（Ｈ／Ｖｉ）が、１．０となるように配合されている。

その後、高熱伝導性フィラーとして、平均粒径が６．０μｍ、破砕形状の金属珪素「Ｍ−Ｓｉ＃６００」（キンセイマテック社製）を液状シリコーンゴム組成物に対して４２体積％となるように混入した。また、酸化チタンとして、アナターゼ型酸化チタン（和光純薬工業（株）製）を、液状シリコーンゴム組成物に対して１．２体積％となるように混入した。

その後、これらを均一になるまで撹拌し、減圧雰囲気下に放置し脱泡し、液状シリコーンゴム組成物を得た。

基体９１ａ上に、プライマー（商品名「ＤＹ３９−０５１」、東レ・ダウコーニング社製）を塗布した後、液状シリコーンゴム組成物をリングコート法により厚さ４００μｍとなるように塗布した。その後、液状シリコーンゴムを架橋させて弾性層９１ｂを形成した。架橋は、温風循環式オーブンにより２００℃にて４時間行った。

次に、弾性層９１ｂの表面に対してＵＶ処理を行った。なお、ＵＶ処理は必須ではないが、ＵＶ処理を行うことで、硬化シリコーンゴム層表面のタック性が低下し、かつ、硬化シリコーンゴム層の表面を親水性にし、後述されるシランカップリング剤との接着性を向上させることができる。

次に、シランカップリング剤として、３−アミノプロピルトリエトキシシラン（商品名「ＫＢＥ−９０３」、信越シリコーン社製）をエタノールで質量比５倍に希釈した液を、弾性層９１ｂの表面にスプレーにて塗布し、室温にて自然乾燥させた。シランカップリング剤は、乾燥後のシランカップリング剤の塗膜の膜厚が１．０μｍになるように塗布した。

次に、ＭＦＲが３ｇ／１０ｍｉｎのＰＦＡ樹脂粒子（三井・デュポンフロロケミカル社製：３５０−Ｊ）、および、成膜剤として分解温度（Ｔ１）が２４０℃であるアクリル樹脂を、水に添加し分散させて離型層形成用塗料を作製した。この離型層形成用塗料を弾性層９１ｂの表面に厚さが２５μｍになるようにスプレーにて塗布した。その後、室温にて１５分間乾燥させ、離型層形成用塗料の塗膜を形成した。なお、使用したＰＦＡ樹脂の融点（Ｔ２）は３１０℃である。

そして、離型層形成用塗料の塗膜が形成された部材を、管状炉にて昇温速度が５℃／秒となるように調整して加熱し、３６０℃で１分間保持して、塗膜中のＰＦＡ樹脂を溶融した。その後、得られた部材を冷風により急冷し、定着ローラＥ１を得た。

（定着ローラＥ２）
離型層９１ｃの厚さを２０μｍに、昇温速度を７℃／秒に変更したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥ２を作製した。

（定着ローラＥ３）
離型層９１ｃの厚さを２０μｍに、昇温速度を３℃／秒に変更したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥ３を作製した。

（定着ローラＥ４）
離型層９１ｃの厚さを２０μｍに、昇温速度を３℃／秒に変更し、成膜剤として分解温度（Ｔ１）が２６０℃であるアクリル樹脂を使用したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥ４を作製した。

（定着ローラＥ５）
離型層９１ｃの厚さを２０μｍに変更し、フッ素樹脂粒子としてＭＦＲが１ｇ／１０ｍｉｎであるＰＦＡ樹脂粒子（商品名「４５１ＨＰ―Ｊ」、三井・デュポンフロロケミカル社製：）を使用したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥ５を作製した。

（定着ローラＥ６）
離型層９１ｃの厚さを２０μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥを作製した。

（定着ローラＥ７）
離型層９１ｃの厚さを１５μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥ７を作製した。

（定着ローラＥ８）
高熱伝導性フィラーとして、金属珪素「Ｍ−Ｓｉ＃６００」を液状シリコーンゴム組成物に対して５０体積％となるように混入したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥ８を作製した。

（定着ローラＥ９）
高熱伝導性フィラーとして、金属珪素「Ｍ−Ｓｉ＃６００」を液状シリコーンゴム組成物に対して３０体積％となるように混入したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥ９を作製した。

（定着ローラＥ１０）
弾性層９１ｂの厚さを２００μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥ１０を作製した。

（定着ローラＥ１１）
弾性層９１ｂの厚さを６００μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥ１１を作製した。

（定着ローラＥ１２）
高熱伝導性フィラーとして、球状アルミナ（商品名「ＣＢ−１０」、昭和電工社製）を液状シリコーンゴム組成物に対して４８体積％となるように混入したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥ１２を作製した。

（定着ローラＥ１３）
高熱伝導性フィラーとして、炭化ケイ素（商品名「緑色炭化けい素ＮＧ」、大平洋ランダム社製）を液状シリコーンゴム組成物に対して４２体積％となるように混入したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥ１３を作製した。

（定着ローラＥ１４）
基体９１ａの板厚を１１０μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥ１４を作製した。

（定着ローラＥ１５）
基体９１ａの板厚を２００μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＥ１５を作製した。

（定着ローラＣ１）
離型層９１ｃの厚さを２０μｍに変更し、フッ素樹脂粒子としてＭＦＲが８ｇ／１０ｍｉｎであるＰＦＡ樹脂粒子（商品名「９４５ＨＰ Ｐｌｕｓ」、三井・デュポンフロロケミカル社製）を使用したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＣ１を作製した。

（定着ローラＣ２）
実施例１と同様にして弾性層９１ｂまで形成した部材上に、接着剤（商品名「ＴＳＥ３０３３」、モメンティブ・パーフォマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）を、厚さ８μｍとなるように塗布した。さらに、その上から厚さ３０μｍの、アルカリ金属ナトリウム法で処理されたＰＦＡチューブを被せ、２００℃で１０分加熱することで弾性層９１ｂの表面にＰＦＡチューブを接着した。なお、ここで用いたＰＦＡチューブは、三井・デュポンフロロケミカル社製の「３５０−Ｊ」（商品名）を用い、押出成形で作製したものである。

（定着ローラＣ３）
離型層９１ｃの厚さを１０μｍに変更したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＣ３を作製した。

（定着ローラＣ４）
離型層９１ｃの昇温速度を１℃／秒に変更したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＣ４を作製した。

（定着ローラＣ５）
高熱伝導性フィラーとして、金属珪素「Ｍ−Ｓｉ＃６００」を液状シリコーンゴム組成物に対して５５体積％となるように混入したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＣ５を作製した。

（定着ローラＣ６）
高熱伝導性フィラーとして、金属珪素「Ｍ−Ｓｉ＃６００」を液状シリコーンゴム組成物に対して２５体積％となるように混入したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＣ６を作製した。

（定着ローラＣ７）
高熱伝導性フィラーの含有量を６０体積％に変更したこと以外は実施例１と同様にして定着ローラＣ７を作製した。

＜定着ローラの物性評価＞
作製した定着ローラＥ１〜Ｅ１５及び定着ローラＣ１〜Ｃ６について、下記に示す測定を行った。測定結果はまとめて表２に示した。

（１）弾性層の引張強度及び弾性率
先に述べた方法によって、定着ローラの弾性層の引張強度および弾性率を求めた。

（２）弾性層の熱伝導率
先に述べた方法によって、定着ローラの弾性層の熱伝導率を求めた。

（３）表面性状パラメータ
先に述べた方法によって、各定着ローラの離型層９１ｃの表面全域において、算術平均粗さ（Ｓａ）および最大断面高さ（Ｓｔ）をそれぞれ算出した。そして、得られた算術平均粗さ（Ｓａ）のうち、最小値および最小値を求め、それぞれＳａ（ｍｉｎ）およびＳａ（ｍａｘ）とした。また、得られた最大断面高さ（Ｓｔ）の最大値をＳｔ（ｍａｘ）として求めた。

＜定着ローラの性能評価＞
作製した定着ローラＥ１〜Ｅ１５及び定着ローラＣ１〜Ｃ６について、下記に示す性能評価を行った。評価結果はまとめて表２に示した。

（１）耐久試験
上記各定着ローラについて、離型層９１ｃの耐久性を評価するために耐久試験を行った。まず、図１の構成を有する定着装置に各定着ローラを装着し、この定着装置を、６０枚／分（プロセススピード３５０ｍｍ／ｓｅｃ）の高速定着が可能なレーザービームプリンタに組み込んだ。なお、この定着装置は、分離ローラの平均加圧力（分離ニップ部の平均加圧力）は、４．０ｋｇｆ／ｃｍ^２、加圧パッドの平均加圧力（加圧ニップ部の平均加圧力）は１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２である。そして、連続通紙モードでＡ４サイズの紙を連続して３０万枚通紙した。定着時の各定着ローラの表面温度は２００℃に設定し、通紙は温度１５℃、湿度２０％の環境下で行った。そして、連続通紙後に定着ローラを取り外し、該定着ローラの表面を目視で観察し、定着ローラの耐久性を下記基準にて評価した。
評価ランク「Ａ」：離型層の剥離や弾性層の破損が認められない。
評価ランク「Ｂ」：離型層に剥離が認められる、または、弾性層の破損が認められる。

（２）定着試験
上記各定着ローラの定着性を評価する試験を行った。耐久試験と同様に、図１の構成を有する定着装置に上記各定着ローラを装着し、この定着装置を、６０枚／分（プロセススピード３５０ｍｍ／ｓｅｃ）の高速定着が可能なレーザービームプリンタに組み込んだ。そして、記録材Ｐとして、坪量７５ｇ／ｃｍ^２のレターサイズのラフ紙（Ｆｏｘ Ｒｉｖｅｒ Ｐａｐｅｒ社製：フォックスリバーボンド）を用い、５ｍｍ角の黒およびハーフトーン（灰色）パターンが１枚の紙上に、それぞれ９か所ずつ形成された画像を、連続で２５０枚出力した。なお、画像出力中の定着ローラの表面温度は２００℃になるように設定した。また、画像の出力は、温度１５℃、相対湿度／２０％の環境下で行った。

そして、２５０枚目の画像においてオフセットによる画像不良が見られるか否かを確認した。

次に、２５０枚目の画像に対し、温度１５℃、相対湿度／２０％の環境に保たれた実験室内で摺り試験を実施した。摺り試験は、２２ｍｍ角のシルボン紙を画像に対して１９０ｇｆの力で押しつけ、その状態で１０回擦って行った。そして、摺擦前および摺擦後の全パターンの光学濃度を濃度測定器（マクベス社製）を用いて測定し、下記計算式（２）によって、濃度低下率を算出した。
計算式（２）
濃度低下率（％）＝摺擦後の光学濃度／摺擦前の光学濃度×１００
この擦り試験による濃度低下率が小さいほど定着性が良いということになる。この濃度低下率を、２５０枚目の画像上の全てのパターン上において算出し、下記基準にて定着ローラの定着性を評価した。
評価ランク「Ａ」：全てのパターンにおいて濃度低下率が２０％以下である。
評価ランク「Ｂ」：濃度低下率が２０％を超えるパターンが１つ以上ある。

９ 定着装置
９１ 定着ローラ
９２ エンドレスベルト
９３ 分離ローラ
９４ 加圧パッド（加圧部材）

Claims (10)

1. 回転可能な定着ローラと、
   該定着ローラに接し、回転可能なエンドレスベルトと、
   該エンドレスベルトの内面に接し、該エンドレスベルトを介して該定着ローラに加圧する加圧部材と、
   を有する定着装置であって、
   該定着ローラと該エンドレスベルトとで形成される定着ニップは、定着ニップ内の後半部における圧力の平均値が前半部の圧力の平均値よりも高くなるように構成されており、
   該定着ローラは、
   金属製の基体と、
   該基体上に設けられた、シリコーンゴムを含む弾性層と、
   該弾性層上に設けられた、厚さが１５μｍ以上２５μｍ以下の離型層とを有し、
   該離型層は、メルトフローレート（ＭＦＲ）が１ｇ／１０ｍｉｎ以上３ｇ／１０ｍｉｎ以下のフッ素樹脂を含み、
   該離型層は、該フッ素樹脂を含む離型層形成用塗料の塗膜を焼成することによって形成されたものであり、
   該弾性層は酸化チタンと高熱伝導性フィラーとを含み、
   該定着ローラの該弾性層から切り出した試験片の引張強度が０．９ＭＰａ以上２．５ＭＰａ以下であり、
   該試験片の弾性率が０．３ＭＰａ以上１．０ＭＰａ以下であることを特徴とする定着装置。
2. 前記離型層の表面の算術平均粗さ（Ｓａ）が０．１μｍ以上０．５μｍ以下であり、最大断面高さ（Ｓｔ）が１０．０μｍ以下である請求項１に記載の定着装置。
3. 前記酸化チタンがアナターゼ型酸化チタンである請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記高熱伝導性フィラーが、金属珪素、炭化珪素、及び、アルミナからなる群より選ばれる少なくとも一つである請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
5. 前記弾性層中の前記高熱伝導性フィラーの含有量が２５体積％以上５５体積％以下である請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
6. 前記弾性層の熱伝導率が０．６Ｗ／ｍ・Ｋ以上１．５Ｗ／ｍ・Ｋ以下である請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置。
7. 前記弾性層の厚さが２００μｍ以上６００μｍ以下である請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着装置。
8. 前記フッ素樹脂がＰＦＡ樹脂である請求項１〜７のいずれか一項に記載の定着装置。
9. 前記離型層に含まれるフッ素樹脂の全体のＭＦＲが１ｇ／１０ｍｉｎ以上３ｇ／１０ｍｉｎ以下である請求項１〜８のいずれか一項に記載の定着装置。
10. 請求項１〜９のいずれか一項に記載の定着装置を具備することを特徴とする画像形成装置。

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