(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーの定着に用いられる定着部材であって、
ローラ状又はシームレスベルト状の基材上に、シリコーンゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム及びフロロシリコーンゴムからなる群より選択される一種以上のゴムを含む離型層が形成されており、
前記離型層は、複数の溝状部が表面に形成されており、
前記複数の溝状部は、前記基材の回転方向に対して略平行な方向の非周期的な間隔を隔てて、前記基材の回転軸に対して略平行な方向に形成されていることを特徴とする定着部材。
【請求項２】
前記離型層の表面は、前記基材の回転軸に対して垂直な方向の断面の形状が波状であることを特徴とする請求項１に記載の定着部材。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の定着部材を有することを特徴とする定着装置。
【請求項４】
感光体と、
該感光体を帯電させる帯電装置と、
該帯電した感光体に露光して静電潜像を形成する露光装置と、
該感光体に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、
該感光体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
請求項３に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着部材、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式のカラー画像形成装置は、記録媒体上に４色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のトナーからなるカラー画像を形成する画像形成部と、形成されたカラー画像を記録媒体上に定着させる定着装置を備えている。定着装置は、記録媒体上のカラー画像を加熱して定着させる定着部材と、定着部材と定着ニップを形成する加圧部材を有し、記録媒体が定着ニップを通過する際に、カラー画像を加熱加圧して記録媒体上に定着させる。
【０００３】
定着部材は、一般に、ローラ形状又はベルト形状であり、金属ローラ又は樹脂製のシームレスベルト上に、シリコーンゴムを含む離型層が形成されており、ヒーターを有する。
【０００４】
しかしながら、シリコーンゴムは離型性が不十分であるため、トナーが定着された記録媒体が定着部材から剥離しにくくなり、ジャムが起こりやすいという問題があった。
【０００５】
そこで、特許文献１には、トナー像の接する面がシリコーンゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム、フロロシリコーンゴムの群から選ばれる１種以上のゴムから形成されていると共に凹凸を有し、凹凸の形状が波状であり、凹凸の凹部と凸部が千鳥格子状に並んでいる定着部材が開示されている。
【０００６】
しかしながら、凹凸が周期的に形成されているため、画像を定着する際に、共鳴による異音が発生したり、定着された画像にモアレ（周期的なムラ）が発生したりするという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、ジャム、共鳴による異音及びモアレの発生を抑制することが可能な定着部材並びに該定着部材を有する定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、トナーの定着に用いられる定着部材であって、ローラ状又はシームレスベルト状の基材上に、シリコーンゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム及びフロロシリコーンゴムからなる群より選択される一種以上のゴムを含む離型層が形成されており、前記離型層は、複数の溝状部が表面に形成されており、前記複数の溝状部は、前記基材の回転方向に対して略平行な方向の非周期的な間隔を隔てて、前記基材の回転軸に対して略平行な方向に形成されていることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着部材において、前記離型層の表面は、前記基材の回転軸に対して垂直な方向の断面の形状が波状であることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、定着装置において、請求項１又は２に記載の定着部材を有することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、画像形成装置において、感光体と、該感光体を帯電させる帯電装置と、該帯電した感光体に露光して静電潜像を形成する露光装置と、該感光体に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、該感光体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、請求項３に記載の定着装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ジャム、共鳴による異音及びモアレの発生を抑制することが可能な定着部材並びに該定着部材を有する定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の定着部材の一例を示す断面図である。
【図２】図１の定着部材の回転軸に対して垂直な方向の断面図である。
【図３】図１の定着部材の変形例を示す断面図である。
【図４】本発明の定着装置の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００１５】
図１に、本発明の定着部材の一例として、トナーの定着に用いられる定着ローラ１０を示す。定着ローラ１０は、芯金１１上に、プライマー層（不図示）を介して、シリコーンゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム及びフロロシリコーンゴムからなる群より選択される一種以上のゴムを含む離型層１２が形成されている。
【００１６】
芯金１１を構成する材料としては、特に限定されないが、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮、銅等の金属；ガラス；セラミックス等が挙げられる。
【００１７】
離型層１２は、図２に示すように、複数の溝状部１２ａ及び凸部１２ｂが表面に形成されているため、後述する加圧ローラとの間に形成されるニップ部で変形した凸部１２ｂが、ニップ部を通過して元の形状に戻る際に、トナーが定着された記録媒体が定着ローラ１０から剥離しやすくなり、ジャムの発生を抑制できる。また、離型層１２の表面が波状であるため、加圧ローラとの間に形成されるニップ部で圧縮された凸部１２ｂが座屈することを抑制できる。さらに、複数の溝状部１２ａは、定着ローラ１０の回転方向Ａに対して略平行な方向の非周期的な間隔を隔てて形成されているため、ニップ部で凸部１２ｂが変形する際又は変形した凸部１２ｂが元の形状に戻る際に、共鳴による異音が発生すること及び定着された画像にモアレが発生することを抑制できる。また、複数の溝状部１２ａは、定着ローラ１０の回転方向Ａに対して略垂直な方向に形成されているため、加圧ローラとの間に形成されるニップで、定着ローラ１０の回転方向Ａに対して略垂直な方向に応力が発生しにくくなり、定着された記録媒体にシワが発生することを抑制できる。
【００１８】
このとき、複数の溝状部１２ａは、定着ローラ１０の回転方向Ａに対して略垂直な方向に形成されているため、離型層１２は、定着ローラ１０の回転方向Ａに対して略垂直な方向に対して、定着ローラ１０の回転方向Ａに対して略平行な方向の断面の形状が略同一である。
【００１９】
なお、本願明細書及び特許請求の範囲において、波状とは、表面に稜線や平面を有さない凹凸形状を意味する（図２参照）。したがって、離型層１２の表面は、頂部及び底部が尖っておらず、椀状である。
【００２０】
また、複数の溝状部１２ａが定着ローラ１０の回転方向Ａに対して略平行な方向の非周期的な間隔を隔てて形成されているとは、離型層１２の定着ローラ１０の回転方向Ａに対して略平行な方向の断面が対称点及び対称軸を有さないことを意味する。このとき、非周期的な間隔は、離型層１２の表面の全体に亘って、非周期的である、即ち、間隔が周期的である領域が存在しないことが好ましい。
【００２１】
凸部１２ｂの高さｈは、通常、１００μｍ以下であり、５０μｍ以下が好ましい。凸部１２ｂの高さｈが１００μｍを超えると、定着された画像の画質が低下することがある。
【００２２】
隣接する凸部１２ｂの頂点間の間隔Ｄは、通常、１０μｍ以上であり、５０μｍ以上が好ましい。凸部１２ｂの間隔Ｄが１０μｍ未満であると、定着された画像の画質が低下することがある。
【００２３】
離型層１２の厚さの最小値、即ち、溝状部１２ａと芯金１１の距離は、通常、０．１〜２ｍｍである。溝状部１２ａと芯金１１の距離が０．１ｍｍ未満であると、トナーの定着時に、記録媒体の表面の凹凸に対する離型層１２の追従性が低下したり、十分なニップ幅を形成したりできなくなることがある。一方、溝状部１２ａと芯金１１の距離が２ｍｍを超えると、定着ローラ１０の熱容量が大きくなって、ウォームアップ時間が長くなることがある。
【００２４】
なお、離型層１２の表面の芯金の回転軸に対して垂直な方向の断面の形状は、凸部が形成されていれば、波状に限定されない。凸部の芯金の回転軸に対して垂直な方向の断面の形状としては、特に限定されないが、矩形状、半円状等が挙げられる。
【００２５】
シリコーンゴムとしては、オルガノシロキサン構造（構成単位）を有するゴムであれば、特に限定されないが、一般式
【００２６】
【化１】
0005447155.tif 000002
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数が１〜８のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基である。）
で表される構成単位を有するゴムが挙げられる。
【００２７】
フルオロカーボンシロキサンゴムとしては、フルオロカーボンシロキサン構造（構成単位）を有するゴムであれば、特に限定されないが、一般式
【００２８】
【化２】
0005447155.tif 000003
（式中、Ｒ１は、置換若しくは無置換の炭素数が１〜８のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、ａ及びｅは、それぞれ独立に、０又は１であり、ｂ及びｄは、それぞれ独立に、１〜４の整数であり、ｃは、０〜８の整数である。）
で表される構成単位を有するゴムが挙げられる。
【００２９】
フロロシリコーンゴムとしては、フロロオルガノシロキサン構造（構成単位）を有するゴムであれば、特に限定されないが、一般式
【００３０】
【化３】
0005447155.tif 000004
（式中、ｎは、０〜２０の整数である。）
で表される構成単位を有するゴムが挙げられる。
【００３１】
ゴムは、必要に応じて、充填剤、老化防止剤、着色剤、可塑剤、ワックス、オイル等の添加剤が添加されていてもよい。
【００３２】
芯金１１に離型層１２を形成する方法としては、特に限定されないが、金型の内部に、シランカップリング剤、シリコーン系接着剤等を用いて、プライマー層が形成された芯金１１を設置し、シリコーンゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム及びフロロシリコーンゴムからなる群より選択される一種以上のゴムの前駆体を注入した後、加熱する方法等が挙げられる。このとき、複数の溝状部１２ａ及び凸部１２ｂが表面に形成されていない離型層を形成した後、離型層を切削して複数の溝状部１２ａ及び凸部１２ｂを表面に形成してもよい。
【００３３】
シリコーンゴムの前駆体の市販品としては、ＫＥ１９５０−３０（信越化学工業社製）、ＤＹ３５−２０８３（東レ・ダウコーニング社製）等が挙げられる。
【００３４】
フルオロカーボンシロキサンゴムの前駆体の市販品としては、ＳＩＦＥＬ３４００（信越化学工業社製）等が挙げられる。
【００３５】
フロロシリコーンゴムの前駆体の市販品としては、Ｘ３６−４２０（信越化学工業社製）、ＦＳＥ７５４０、ＦＳＬ７６４１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）、ＳＥ−１５４１−Ｕ（東レ・ダウコーニング社製）等が挙げられる。
【００３６】
図３に、定着ローラ１０の変形例を示す。定着ローラ１０'は、芯金１１と離型層１２の間に弾性層１３がさらに形成されている以外は、定着ローラ１０と同一の構成である。これにより、離型層１２の厚さを小さくすることができる。
【００３７】
弾性層１３を構成する材料としては、耐熱性ゴムであれば、特に限定されない。
【００３８】
図４に、本発明の定着装置の一例を示す。なお、図４において、図１と同一の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。定着装置１００は、定着ローラ１０及び加圧ローラ２０を有する。
【００３９】
定着ローラ１０は、ハロゲンヒータ１５が内蔵されており、離型層１２の表面には、温度センサー１６が設置されている。
【００４０】
加圧ローラ２０は、芯金２１上に、耐熱性ゴムを含む弾性層２２及び離型層２３が順次積層されている。
【００４１】
加圧ローラ２０は、定着ローラ１０に圧接されており、ニップ部が形成されている。このとき、トナーＴが付着している記録媒体Ｐがニップ部を通過する際に、記録媒体Ｐに付着しているトナーＴは、定着ローラ１０により加熱されて軟化すると共に、加圧されて、記録媒体Ｐに定着する。
【００４２】
図５に、本発明の画像形成装置の一例を示す。なお、図５において、図４と同一の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。画像形成装置１０００は、定着装置１００と、感光体ドラム２００、感光体ドラム２００に接触して帯電させる帯電ローラ３００、帯電した感光体ドラム２００にレーザー光Ｌを照射して静電潜像を形成する露光装置（不図示）、感光体ドラム２００に形成された静電潜像にトナーで現像してトナー像を形成する現像ローラ４００、感光体ドラム２００に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写ローラ５００、トナー像が転写された感光体ドラム２００をクリーニングするクリーニング装置６００を有する。また、画像形成装置１０００は、帯電ローラ３００にＤＣ電圧を印加する電源３１０、感光体ドラム２００の表面電位を測定する表面電位計２１０を有する。
【００４３】
次に、画像形成装置１０００を用いて画像を形成する方法について説明する。まず、感光体ドラム２００を回転させながら、帯電ローラ３００を用いて、感光体ドラム２００に形成されている感光層（不図示）を一様に帯電させる。次に、露光装置を用いて、帯電した感光層にレーザー光Ｌを照射して静電潜像を形成する。さらに、現像ローラ４００を用いて、感光層に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像してトナー像を形成する。次に、転写ローラ５００を用いて、感光層に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する。そして、定着装置１００を用いて、記録媒体Ｐに転写されたトナー像を定着させる。
【００４４】
以上、本発明の定着部材として、ローラ状の定着部材について説明したが、本発明の定着部材は、ローラ状の定着部材に限定されず、シームレスベルト状等であってもよい。
【００４５】
シームレスベルト状の定着部材の基材を構成する材料としては、特に限定されないが、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の樹脂；ニッケル、ステンレス鋼等の金属が挙げられる。
【００４６】
シームレスベルト状の定着部材の基材に離型層１２を形成する方法としては、特に限定されないが、シランカップリング剤、シリコーン系接着剤等を用いて、プライマー層が形成された基材をマンドレルに固定した状態で金型に設置し、シリコーンゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム及びフロロシリコーンゴムからなる群より選択される一種以上のゴムの前駆体を注入した後、加熱する方法等が挙げられる。このとき、複数の溝状部１２ａ及び凸部１２ｂが表面に形成されていない離型層を形成した後、離型層を切削して複数の溝状部１２ａ及び凸部１２ｂを表面に形成してもよい。
【実施例】
【００４７】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、実施例により限定されない。なお、部は、質量部を意味する。
【００４８】
［実施例１］
内径が６０ｍｍ、幅が４００ｍｍ、厚さが０．１ｍｍのポリイミド製のシームレスベルトの表面に、シリコーンゴム用プライマーＤＹ３９−０６７（東レ・ダウコーニング社製）を厚さが０．５μｍとなるように塗布した後、常温で３０分間風乾し、１５０℃で３０分間加熱した。得られたシームレスベルトをマンドレルに固定した状態で、溝状部１２ａ及び凸部１２ｂを反転させた構造が内面に形成されている金型に設置し、シリコーンゴムの前駆体ＤＹ３５−２０８３（東レ・ダウコーニング社製）を注入した。次に、１５０℃で１０分間加熱した後、シームレスベルトを脱型し、２００℃で４時間加熱して、離型層１２を形成し、定着ベルトを得た。このとき、凸部１２ａの高さｈを２０μｍとし、隣接する凸部１２ｂの頂点間の間隔Ｄを５０〜１００μｍの非周期的な間隔とした。
【００４９】
［実施例２］
シリコーンゴム用プライマーＤＹ３９−０６７（東レ・ダウコーニング社製）及びシリコーンゴムの前駆体ＤＹ３５−２０８３（東レ・ダウコーニング社製）の代わりに、それぞれ含フッ素系樹脂プライマーのプライマーＺ（信越化学工業社製）及びフルオロカーボンシロキサンゴムの前駆体ＳＩＦＥＬ３４００（信越化学工業社製）を用いた以外は、実施例１と同様にして、定着ベルトを得た。
【００５０】
［実施例３］
シリコーンゴムの前駆体ＤＹ３５−２０８３（東レ・ダウコーニング社製）の代わりに、フロロシリコーンゴムの前駆体ＦＳＬ７６４１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）を用いた以外は、実施例１と同様にして、定着ベルトを得た。
【００５１】
［比較例１］
溝状部１２ａ及び凸部１２ｂを反転させた構造が内面に形成されていない金型を用いた以外は、実施例１と同様にして、定着ベルトを得た。
【００５２】
［比較例２］
複数の溝状部１２ａがシームレスベルトの回転方向に対して略平行な方向の周期的な間隔を隔てて形成されている金型を用いた以外は、実施例１と同様にして、定着ベルトを得た。このとき、凸部１２ａの高さｈを２０μｍとし、隣接する凸部１２ｂの頂点間の間隔Ｄを５０μｍとした。
【００５３】
［評価方法］
実施例及び比較例の定着ベルトを、ＲＩＣＯＨ  ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ２５００（リコー社製）の定着ベルトと交換して、ジャム、異音及びモアレを評価した。このとき、ｉｍａｇｉｏスポットトナーＣ３０００（リコー社製）を用いて、Ａ４サイズの再生紙マイリサイクルペーパー１００（リコー社製）１０００枚に、解像度が６００ｄｐｉ、画像面積率が１００％のシアンのベタ画像を形成した。
【００５４】
［ジャム］
定着枚数が１０００枚に達するまでのジャムの発生の有無を確認した。なお、ジャムが発生しない場合を○、ジャムが発生する場合を×として、判定した。
【００５５】
［異音］
定着枚数が１０００枚に達するまでの共鳴による異音の発生の有無を確認した。なお、共鳴による異音が発生しない場合を○、共鳴による異音が発生する場合を×として、判定した。
【００５６】
［モアレ］
定着枚数が１０００枚目のベタ画像のモアレの発生の有無を目視により確認した。なお、モアレが発生しない場合を○、モアレが発生する場合を×として、判定した。
【００５７】
以上の評価結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
0005447155.tif 000005
表１より、実施例１〜３の定着ベルトを用いると、ジャム、共鳴による異音及びモアレが発生しないことがわかる。一方、比較例１の定着ベルトを用いると、ベタ画像の定着を開始して間もなくジャムが発生した。また、比較例２の定着ベルトを用いると、ベタ画像を定着する際に、共鳴により、低い唸りのような異音が発生した。さらに、定着枚数が１０００枚目のベタ画像にモアレが発生した。このとき、一部のベタ画像にトナーのオフセットが発生した。
【符号の説明】
【００５９】
１０、１０'    定着ローラ
１１    芯金
１２    離型層
１２ａ    溝状部
１２ｂ    凸部
１３    弾性層
Ａ    定着ローラの回転方向
Ｄ    隣接する凸部の頂点間の間隔
ｈ    凸部の高さ
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６０】
【特許文献１】特開２００９−１９８７８８号公報
【図１】
0005447155.tif 000006
【図２】
0005447155.tif 000007
【図３】
0005447155.tif 000008
【図４】
0005447155.tif 000009
【図５】
0005447155.tif 000010