(57)【要約】【課題】耐屈曲性及び耐摩耗性に優れた定着ベルトを提供すること【解決手段】ポリイミド樹脂を含むベルト基材１１０Ａと、ベルト基材１１０Ａの外周面に融着して設けられ、不活性のフッ素樹脂を含む表面層１１０Ｂであって、ベルト基材１１０Ａとの融着面を構成する最内層１１０Ｂ１。及び、最外面を構成し、メルトフローレート（ＭＦＲ）が前記最内層のメルトフローレート（ＭＦＲ）よりも小さい最外層１１０Ｂ２を有する表面層１１０Ｂと、を備える定着ベルトである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリイミド樹脂を含むベルト基材と、
前記ベルト基材の外周面に融着して設けられ、不活性のフッ素樹脂を含む表面層であって、前記ベルト基材との融着面を構成する最内層、及び最外面を構成し、メルトフローレート（ＭＦＲ）が前記最内層のメルトフローレート（ＭＦＲ）よりも小さい最外層を有する表面層と、
を備えた定着ベルト。
【請求項２】
前記ベルト基材の外周面の表面粗さＲａが、０．１μｍ未満である請求項１に記載の定着ベルト。
【請求項３】
第１回転体と、前記第１回転体の外面に接して配置される第２回転体と、を備え、
前記第１回転体及び前記第２回転体の少なくとも一方が、請求項１又は２に記載の定着ベルトである定着装置。
【請求項４】
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着手段であって、請求項３に記載の定着装置である定着手段と、
を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着ベルト、定着装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、記録紙に形成された未定着トナー像を定着装置によって定着して画像形成している。
この定着装置としては、例えば、加熱ロールと加熱ロールに接触して配置された加圧ベルトとを備えた構成、又は、加熱ベルトと加熱ベルトに接触して配置された加圧ロールとを備えた構成のベルトニップ方式と呼ばれる定着装置が知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には「表面粗さＲａが０．１〜２．０μｍの熱硬化型ポリイミドチューブの外周面に、熱収縮性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）チューブが熱融着した２層構造を有するＰＦＡ被覆ベル」が開示されている。
特許文献２には「フッ素系樹脂粒子が内添されたポリイミド系樹脂層の少なくとも一方の面に、フッ素系樹脂層が直接融着された複層ベルト」が開示されている。
特許文献３には「メルトフローレートが互いに異なる複数種類のフッ素樹脂からなる最外層を設ける定着ベルト」が開示されている。
特許文献４には「外周面を構成する第１の層と内周面を構成する第２の層とを有し、第１の層がヒドロキシル基を含まない熱可塑性フッ素ポリマーにより形成され、第２層がヒドロキシル基を含む熱可塑性フッ素ポリマーにより形成された表面層を有するロール」が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２００９５４号公報
【特許文献２】特開２０１１−１８０３４９号公報
【特許文献３】特開２００７−１０８６３５号公報
【特許文献４】特開２００５−３４４８０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、耐屈曲性及び耐摩耗性に優れた定着ベルトを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題は、以下の手段により解決される。即ち、
請求項１に係る発明は、
ポリイミド樹脂を含むベルト基材と、
前記ベルト基材の外周面に融着して設けられ、不活性のフッ素樹脂を含む表面層であって、前記ベルト基材との融着面を構成する最内層、及び最外面を構成し、メルトフローレート（ＭＦＲ）が前記最内層のメルトフローレート（ＭＦＲ）よりも小さい最外層を有する表面層と、
を備えた定着ベルト。
【０００７】
請求項２に係る発明は、
前記ベルト基材の外周面の表面粗さＲａが、０．１μｍ未満である請求項１に記載の定着ベルト。
【０００８】
請求項３に係る発明は、
第１回転体と、前記第１回転体の外面に接して配置される第２回転体と、を備え、
前記第１回転体及び前記第２回転体の少なくとも一方が、請求項１又は２に記載の定着ベルトである定着装置。
【０００９】
請求項４に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着手段であって、請求項３に記載の定着装置である定着手段と、
を備える画像形成装置。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、最も外側に位置する最外層のメルトフローレートが、最も内側に位置する最内層のメルトフローレート（ＭＦＲ）よりも大きい表面層を有する場合に比べ、耐屈曲性及び耐摩耗性に優れた定着ベルトが提供される。
請求項２に係る発明によれば、ベルト基材の外周面の表面粗さＲａが０．１μｍ以上の場合に比べ、昇温したときの気泡膨れが抑制された定着ベルトが提供される。
【００１１】
請求項３、４に係る発明によれば、最も外側に位置する最外層のメルトフローレートが、最も内側に位置する最内層のメルトフローレート（ＭＦＲ）よりも大きい表面層を有する定着ベルトを備える場合に比べ、長期にわたる定着を実現する定着装置、及び画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態に係る定着ベルトの一例を示す模式断面図である。
【図２】本実施形態に係る定着装置の一例を示す概略構成図である。
【図３】本実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一例である実施形態について説明する。
なお、実質的に同一の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は適宜省略する場合がある。
【００１４】
［定着ベルト］
図１は、本実施形態に係る定着ベルトの一例を示す模式断面図である。
本実施形態に係る定着ベルト１１０は、図１に示すように、ポリイミド樹脂を含むベルト基材１１０Ａと、ベルト基材１１０Ａの外周面に融着して設けられ、不活性のフッ素樹脂を含む表面層１１０Ｂと、を備える。
【００１５】
表面層１１０Ｂは、ベルト基材１１０Ａとの融着面を構成する最内層１１０Ｂ１及び最外面を構成する最外層１１０Ｂ２を有している。そして、最外層１１０Ｂ２のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、最内層１１０Ｂ１のメルトフローレート（ＭＦＲ）よりも小さい。つまり、最内層１１０Ｂ１のメルトフローレート（ＭＦＲ）は、最外層１１０Ｂ２のメルトフローレート（ＭＦＲ）よりも大きい
【００１６】
なお、表面層１１０Ｂの最内層１１０Ｂ１とは表面層１１０Ｂ中において最も内側（つまりベルト基材１１０Ａ側）に存在する層を意味し、表面層１１０Ｂの最外層１１０Ｂ２とは表面層１１０Ｂ中において最も外側（つまりベルト基材１１０Ａとは反対側）に存在する層を意味している。
【００１７】
本実施形態に係る定着ベルト１１０は、上記構成により、耐屈曲性及び耐摩耗性に優れた定着ベルトとなる。
この理由は定かではないが、ベルト基材１１０Ａとの融着面を構成する最内層１１０Ｂ１のメルトフローレートを最外層１１０Ｂ２のメルトフローレートよりも大きくすることにより、不活性のフッ素樹脂を含む表面層１１０Ｂと反応性基が少ないポリイミド樹脂を含むベルト基材１１０Ａとを融着する場合であっても、当該融着するとき表面層１１０Ｂの最内層１１０Ｂ１が十分に溶融し、表面層の内周面とポリイミド基材１１０の外周面との融着性（つまり接着性）が高まると考えられる。一方、最外面を構成する最外層１１０Ｂ２のメルトフローレートを最外層１１０Ｂ２のメルトフローレートよりも大きくすることにより、表面硬度が高まると考えられる。このため、耐屈曲性及び耐摩耗性に優れた定着ベルトとなると考えられる。
【００１８】
また、本実施形態に係る定着ベルト１１０は、不活性のフッ素樹脂を含む表面層１１０Ｂと反応性基が少ないポリイミド樹脂を含むベルト基材１１０Ａとを融着していることから、定着ベルトが繰り返し屈曲したときの表面層１１０Ｂの破壊や割れが抑制され易いといる利点もある。活性基（反応性基）を持つフッ素樹脂を含む表面層を適応すると、融着するとき活性基（反応性基）が互いに反応し、高分子鎖同士が架橋することにより、表面層に脆弱部が形成する場合がある。表面層に脆弱部を有すると、定着ベルトが繰り返し屈曲したとき、脆弱部を起点として表面層の破壊や割れが発生することがある。このため、本実施形態に係る定着ベルト１１０は、この点でも有利である。
【００１９】
また、本実施形態に係る定着ベルト１１０は、ベルト基材１１０Ａへの融着性を付与した最内層１１０Ｂ１と、耐摩耗性を付与した最外層１１０Ｂ２と、により機能分離した表面層１１０Ｂを設けているため、メルトフローレート（ＭＦＲ）が異なる２種以上のフッ素樹脂を含む単層構造の表面層を適用した場合に比べ、耐摩耗性と共に、離型性も高く、この点でも有利である。
【００２０】
また、本実施形態に係る定着ベルト１１０は、外周面の表面粗さＲａが０．１μｍ未満の平滑面のベルト基材を適用した場合であっても、融着するとき表面層１１０Ｂの最内層１１０Ｂ１が十分に溶融し、表面層１１０Ｂの内周面とベルト基材１１０Ａの外周面との融着性（つまり接着性）が高まると考えられる。ベルト基材の外周面の表面粗さＲａを０．１μｍ以上とすると、表面層を融着するとき、気泡がベルト基材と表面層との間に気泡が取り込まれ易くなる。この取り込まれた気泡は、昇温したときの気泡膨れの原因となる。このため、本実施形態に係る定着ベルト１１０は、外周面の表面粗さＲａが０．１μｍ未満の平滑面のベルト基材を適用し、昇温したときの気泡膨れが抑制され、この点でも有利である。
【００２１】
以下、本実施形態に係る定着ベルト１１０の構成の詳細について説明する。以下、符号は省略して説明する。
【００２２】
（ベルト基材）
ベルト基材は、ポリイミド樹脂を含んで構成されている。
ポリイミド樹脂は、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との重合体であるポリアミド酸（ポリイミド樹脂前駆体）のイミド化物が挙げられる。ポリイミド樹脂として具体的には、例えば、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物との等モル量を溶媒中で重合反応させてポリアミド酸の溶液として得て、そのポリアミド酸をイミド化して得られたものである。なお、ポリイミド樹脂は、１種単独で用いてもよいし、２種以上併用してもよい。
【００２３】
テトラカルボン酸二無水物として具体的には、例えば，ピロメリット酸二無水物、３，３’，４，４’−ベンゾフェノンテトラカルボン酸二無水物、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，３’，４−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物、２，３，６，７−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，２，５，６−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、１，４，５，８−ナフタレンテトラカルボン酸二無水物、２，２’−ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）スルホン酸二無水物、ペリレン−３，４，９，１０−テトラカルボン酸二無水物、ビス（３，４−ジカルボキシフェニル）エーテル二無水物、エチレンテトラカルボン酸二無水物等が挙げられる。
【００２４】
一方、ジアミン化合物の具体例としては、例えば、４，４’−ジアミノジフェニルエーテル、４，４’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジアミノジフェニルメタン、３，３’−ジクロロベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフィド、３，３’−ジアミノジフェニルスルフォン、１，５−ジアミノナフタレン、ｍ−フェニレンジアミン、ｐ−フェニレンジアミン、３，３’−ジメチル４，４’−ビフェニルジアミン、ベンジジン、３，３’−ジメチルベンジジン、３，３’−ジメトキシベンジジン、４，４’−ジアミノジフェニルスルフォン、４，４’−ジアミノジフェニルプロパン、２，４−ビス（β−アミノ第三ブチル）トルエン、ビス（ｐ−β−アミノ−第三ブチルフェニル）エーテル、ビス（ｐ−β−メチル−δ−アミノフェニル）ベンゼン、ビス−ｐ−（１，１−ジメチル−５−アミノ−ベンチル）ベンゼン、１−イソプロピル−２，４−ｍ−フェニレンジアミン、ｍ−キシリレンジアミン、ｐ−キシリレンジアミン、ジ（ｐ−アミノシクロヘキシル）メタン、ヘキサメチレンジアミン、ヘプタメチレンジアミン、オクタメチレンジアミン、ノナメチレンジアミン、デカメチレンジアミン、ジアミノプロピルテトラメチレン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、４，４−ジメチルヘプタメチレンジアミン、２，１１−ジアミノドデカン、１，２−ビス−３−アミノプロボキシエタン、２，２−ジメチルプロピレンジアミン、３−メトキシヘキサメチレンジアミン、２，５−ジメチルヘプタメチレンジアミン、３−メチルヘプタメチレンジアミン、５−メチルノナメチレンジアミン、２，１７−ジアミノエイコサデカン、１，４−ジアミノシクロヘキサン、１，１０−ジアミノ−１，１０−ジメチルデカン、１２−ジアミノオクタデカン、２，２−ビス〔４−（４−アミノフェノキシ）フェニル〕プロパン、ピペラジン、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｏ（ＣＨ２）２Ｏ（ＣＨ２）ＮＨ２、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｓ（ＣＨ２）３ＮＨ２、Ｈ２Ｎ（ＣＨ２）３Ｎ（ＣＨ３）２（ＣＨ２）３ＮＨ２等が挙げられる。
【００２５】
ベルト基材には、導電性粒子（例えばカーボンブラック等）、充填剤（例えばシリカ、硫酸バリウム等）の周知の添加剤を含んでもよい。
【００２６】
ベルト基材の外周面の表面粗さＲａは、昇温したときの気泡膨れを抑制する観点から、０．１μｍ未満がよく、望ましくは０．０７μｍ以下である。
ベルト基材の外周面の表面粗さＲａは、表面粗さ計サーフコム１４００Ａ（東京精密社製）を用いて、ＪＩＳ  Ｂ０６０１−１９９４に準拠し、評価長さＬｎを４ｍｍ、基準長さＬを０．８ｍｍ、カットオフ値を０．８ｍｍとした条件で測定した値である。
【００２７】
ベルト基材の厚さは、例えば、１０μｍ以上１００μｍ以下がよく、望ましくは３０μｍ以上８０μｍ以下である。
【００２８】
（表面層）
表面層は、未活性のフッ素樹脂を含んで構成されている。そして、表面層は、ベルト基材との融着面を構成する最内層と、最内層よりも小さいメルトフローレート（ＭＦＲ）を示し、且つ最外面を構成する最外層と、を有している。
なお、表面層は、最内層と最外層の少なくとも２層を有していればよく、最内層と最外層との間に、１層又は２層以上の中間層を有していてもよい。但し、この中間層のメルトフローレートは、特に制限はなく、最内層及び最外層のメルトフローレートよりも低くても、高くても、同じであってもよい。
【００２９】
最内層と最外層とのメルトフローレートの差（絶対値）は、耐屈曲性及び耐摩耗性の観点から、０．５ｇ／１０ｍｉｎ以上３０ｇ／１０ｍｉｎ以下であることがよく、望ましくは１ｇ／１０ｍｉｎ以上２０ｇ／１０ｍｉｎ以下、より望ましくは２ｇ／１０ｍｉｎ以上１０ｇ／１０ｍｉｎ以下である。
最内層のメルトフローレートは、耐屈曲性の観点から、３ｇ／１０ｍｉｎ以上３５ｇ／１０ｍｉｎ以下であることがよく、望ましくは４ｇ／１０ｍｉｎ以上２５ｇ／１０ｍｉｎ以下、より望ましくは６ｇ／１０ｍｉｎ以上１５ｇ／１０ｍｉｎ以下である。
最外層のメルトフローレートは、耐摩耗性及び離型性の観点から、１ｇ／１０ｍｉｎ以上７ｇ／１０ｍｉｎ以下であることがよく、望ましくは１．５ｇ／１０ｍｉｎ以上６ｇ／１０ｍｉｎ以下、より望ましくは２ｇ／１０ｍｉｎ以上５ｇ／１０ｍｉｎ以下である。
【００３０】
なお、メルトフローレート（ＭＦＲ）は、３７２℃で、５ｋｇｆ荷重の条件下において、ＪＩＳ  Ｋ  ７２１０に準じて測定した値である。
【００３１】
最内層よりも最外層のメルトフローレートを小さく（最外層よりも最内層のメルトフローレートを大きく）するには、例えば、最内層に含まれるフッ素樹脂の重量平均分子量Ｍｗを最内層に含まれるフッ素樹脂層の重量平均分子量Ｍｗよりも大きくする。つまり、例えば、最内層に含まれるフッ素樹脂の重量平均分子量Ｍｗを最外層に含まれるフッ素樹脂の重量平均分子量Ｍｗよりも小さくする。
【００３２】
表面層（最内層及ぶ最外層）に含まれるフッ素樹脂は、不活性のフッ素樹脂である。不活性のフッ素樹脂は、反応性基を持たないフッ素樹脂であり、具体的には、例えば、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）、ポリエチレン・テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロ三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）等が挙げられる。
これらの中でも、耐屈曲性の観点から、最内層に含まれるフッ素樹脂は、ＰＦＡ、ＦＥＰ、ＥＴＦＥが好適である。一方、耐摩耗性及び離型性の観点から、最外層に含まれるフッ素樹脂は、ＰＦＡ、ＦＥＰがよく、特にＰＦＡが好適である。
なお、最内層及び最外層に含まれるフッ素樹脂は、共に、ＰＦＡが好適である。
【００３３】
表面層（最内層及ぶ最外層）には、導電性粒子（例えばカーボンブラック等）、充填剤（例えばシリカ、硫酸バリウム等）の周知の添加剤を含んでもよい。
【００３４】
表面層の総厚さは、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下がよく、より望ましくは１０μｍ以上４０μｍ以下である。
但し、最内層の厚さは、例えば、１μｍ以上５μｍ以下がよく、より望ましくは２μｍ以上４μｍ以下である。
一方、最外層の厚さは、例えば、５μｍ以上４９μｍ以下がよく、より望ましくは  １０μｍ以上３０μｍ以下である。
【００３５】
本実施形態に係る定着ベルトの製造方法は、例えば、次の通りである。まず、ポリイミド前駆体溶液を塗布、乾燥、加熱を経て、ポリイミド樹脂製のベルト基材を得る。一方で、最内層及び最外層となる少なくとも２層のフッ素樹脂樹脂チューブを押出成形により成形する。このフッ素樹脂チューブ内にベルト基材を嵌め込み、加熱することにより、フッ素樹脂チューブの最内層を溶融させ、ベルト基材の外周面に溶着する。これら工程を経て、本実施形態に係る定着ベルトが得られる。
【００３６】
［定着装置］
本実施形態に係る定着装置としては、種々の構成があり、例えば、第１回転体と、第１回転体の外面に接して配置される第２回転体と、を備える。
そして、前記第１回転体及び前記第２回転体の少なくとも一方として、本実施形態に係る定着ベルトが適応される。
【００３７】
以下に、本実施形態に係る定着装置として、加熱ベルトと加圧ロールと備えた定着装置を説明する。そして、本実施形態に係る定着装置において、本実施形態に係る定着ベルトは、加熱ベルトに適用される。
なお、本実施形態に係る定着装置は、これに限られず、加熱ロール又は加熱ベルトと加圧ベルトとを備えた定着装置、加熱ベルトと加圧ベルトを備えた定着装置であってよい。そして、本実施形態に係る定着ベルトは、加熱ベルト及び加圧ベルトのいずれにも適用され得る。
また、本実施形態に係る定着装置は、これらに限られず、電磁誘導加熱方式の定着装置であってもよい。
【００３８】
以下に、図面を参照しつつ、本実施形態に係る定着装置について説明する。
図２は、本実施形態に係る定着装置の一例を示す概略構成図である。
【００３９】
本実施形態に係る定着装置６０は、図２に示すように、例えば、加熱ベルト６２（第１回転体の一例）と、加熱ベルト６２の外周面に接触する加圧ローラ６４（第２回転体の一例）と、加熱ベルト６２の内周面に接触し加圧ローラ６４と対向する位置に配置される押圧パッド６６（押圧部材の一例）と、押圧パッド６６を支持する支持部材６８と、加熱ベルト６２の内周面に接触し、加熱ベルト６２の内部で押圧パッド６６と対向する位置に設けられた面状発熱体７０と、を備える。
【００４０】
加圧ローラ６４は、不図示の駆動源により矢印Ｒ方向に回転する。また、加熱ベルト６２と加圧ローラ６４とは、用紙Ｋ（記録媒体の一例）が挿通するように接触しており、加圧ローラ６４の矢印Ｒ方向への回転に伴い、加熱ベルト６２は従動回転する。加熱ベルト６２の内周面には、加熱ベルト６２の外周面と接触している加圧ローラ６４の表面を押圧するように、押圧パッド６６が配置され、挟込領域Ｎを形成している。また、押圧パッド６６は、加熱ベルト６２の内周面に設けられた支持部材６８により固定されている。
また、面状発熱体７０は、不図示の支持部材により支持された状態で設けられている。
【００４１】
定着装置６０による画像定着の動作について説明する。
加圧ローラ６４の矢印Ｒ方向への回転に伴い、加熱ベルト６２が矢印Ｓ方向に従動回転し、加熱ベルト６２の内周面に接触した面状発熱体７０により、加熱ベルト６２の外周面が加熱される。
【００４２】
このようにして加熱された加熱ベルト６２は、加圧ローラ６４との挟込領域Ｎまで移動する。一方、不図示の搬送手段により矢印Ｐ方向へと、未定着トナー像（不図示）が表面に設けられた用紙Ｋが搬送される。用紙Ｋが挟込領域Ｎを通過した際に、未定着トナー像（不図示）は加熱ベルト６２により加熱されて用紙Ｋ表面に定着され、定着画像となる。このようにして定着画像が表面に形成された用紙Ｋは、不図示の搬送手段により矢印Ｐ方向へと搬送され。定着装置６０から排出される。
【００４３】
また、加熱ベルト６２の回転に伴って、挟込領域Ｎにおいて定着処理を終え、外周面の表面温度が低下した加熱ベルト６２の領域は、面状発熱体７０と接触する領域へ移動し、次の定着処理に備えて再度加熱される。
【００４４】
［画像形成装置］
次に、本実施形態に係る画像形成装置について説明する。
本実施形態の画像形成装置は、像保持体と、像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電された像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、トナー像を記録媒体に定着する定着手段と、を備える。そして、定着手段として、本実施形態に係る定着装置が適用される。
【００４５】
以下、本実施形態に係る画像形成装置について図面を参照しつつ説明する。
図３は、本実施形態に係る画像形成装置の構成を示した概略構成図である。
【００４６】
本実施形態に係る画像形成装置１００は、図３に示すように、例えば、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋと、各画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０と、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー像を記録媒体である用紙Ｋに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０と、二次転写された画像を用紙Ｋ上に定着させる定着装置６０と、を備えている。また、画像形成装置１００は、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を有している。
【００４７】
この定着装置６０が既述の第１実施形態に係る定着装置６０である。なお、画像形成装置１００は、既述の第２実施形態に係る定着装置８０を備える構成であってもよい。
【００４８】
画像形成装置１００の各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、表面に形成されるトナー像を保持する像保持体の一例として、矢印Ａ方向に回転する感光体１１を備えている。
【００４９】
感光体１１の周囲には、帯電手段の一例として、感光体１１を帯電させる帯電器１２が設けられ、潜像形成手段の一例として、感光体１１上に静電潜像を書込むレーザー露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）が設けられている。
【００５０】
また、感光体１１の周囲には、現像手段の一例として、各色成分トナーが収容されて感光体１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４が設けられ、感光体１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６が設けられている。
【００５１】
更に、感光体１１の周囲には、感光体１１上の残留トナーが除去される感光体クリーナ１７が設けられ、帯電器１２、レーザー露光器１３、現像器１４、一次転写ロール１６及び感光体クリーナ１７の電子写真用デバイスが感光体１１の回転方向に沿って順次配設されている。これらの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の順に、略直線状に配置されている。
【００５２】
中間転写体である中間転写ベルト１５は、ポリイミド或いはポリアミド等の樹脂をベース層としてカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の加圧ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は１０６Ωｃｍ以上１０１４Ωｃｍ以下となるように形成されており、その厚みは、例えば、０．１ｍｍ程度に構成されている。
【００５３】
中間転写ベルト１５は、各種ロールによって図３に示すＢ方向に所定の速度で循環駆動（回転）されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動されて中間転写ベルト１５を回転させる駆動ロール３１、各感光体１１の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２、中間転写ベルト１５に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能する張力付与ロール３３、二次転写部２０に設けられる背面ロール２５、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニング背面ロール３４を有している。
【００５４】
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体１１に対向して配置される一次転写ロール１６で構成されている。一次転写ロール１６は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは、鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０７．５Ωｃｍ以上１０８．５Ωｃｍ以下のスポンジ状の円筒ロールである。
【００５５】
そして、一次転写ロール１６は中間転写ベルト１５を挟んで感光体１１に圧接配置され、更に一次転写ロール１６にはトナーの帯電極性（マイナス極性とする。以下同様。）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
【００５６】
二次転写部２０は、背面ロール２５と、中間転写ベルト１５のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール２２と、を備えて構成されている。
【００５７】
背面ロール２５は、表面がカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲのブレンドゴムのチューブ、内部はＥＰＤＭゴムで構成されている。そして、その表面抵抗率が１０７Ω／□以上１０１０Ω／□以下となるように形成され、硬度は、例えば、７０°（アスカーＣ：高分子計器社製、以下同様。）に設定される。この背面ロール２５は、中間転写ベルト１５の裏面側に配置されて二次転写ロール２２の対向電極を構成し、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール２６が接触配置されている。
【００５８】
一方、二次転写ロール２２は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０７．５Ωｃｍ以上１０８．５Ωｃｍ以下のスポンジ状の円筒ロールである。
【００５９】
そして、二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んで背面ロール２５に圧接配置され、更に二次転写ロール２２は接地されて背面ロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙Ｋ上にトナー像を二次転写する。
【００６０】
また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が接離自在に設けられている。
【００６１】
なお、中間転写ベルト１５、一次転写部１０（一次転写ロール１６）、及び二次転写部２０（二次転写ロール２２）が、転写手段の一例に該当する。
【００６２】
一方、イエローの画像形成ユニット１Ｙの上流側には、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２が配設されている。また、黒の画像形成ユニット１Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が配設されている。この基準センサ４２は、中間転写ベルト１５の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは画像形成を開始するように構成されている。
【００６３】
更に、本実施形態に係る画像形成装置では、用紙Ｋを搬送する搬送手段として、用紙Ｋを収容する用紙収容部５０、この用紙収容部５０に集積された用紙Ｋを所定のタイミングで取り出して搬送する給紙ロール５１、給紙ロール５１により繰り出された用紙Ｋを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｋを二次転写部２０へと送り込む搬送ガイド５３、二次転写ロール２２により二次転写された後に搬送される用紙Ｋを定着装置６０へと搬送する搬送ベルト５５、用紙Ｋを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６を備えている。
【００６４】
次に、本実施形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。
本実施形態に係る画像形成装置では、図示しない画像読取装置や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置により所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋによって作像作業が実行される。
【００６５】
画像処理装置では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザー露光器１３に出力される。
【００６６】
レーザー露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザーから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各々の感光体１１に照射している。画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各感光体１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザー露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。
【００６７】
画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの感光体１１上に形成されたトナー像は、各感光体１１と中間転写ベルト１５とが接触する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部１０において、一次転写ロール１６により中間転写ベルト１５の基材に対しトナーの帯電極性（マイナス極性）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が付加され、トナー像を中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。
【００６８】
トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５は移動してトナー像が二次転写部２０に搬送される。トナー像が二次転写部２０に搬送されると、搬送手段では、トナー像が二次転写部２０に搬送されるタイミングに合わせて給紙ロール５１が回転し、用紙収容部５０から所定サイズの用紙Ｋが供給される。給紙ロール５１により供給された用紙Ｋは、搬送ロール５２により搬送され、搬送ガイド５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｋは一旦停止され、トナー像が保持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール（図示せず）が回転することで、用紙Ｋの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。
【００６９】
二次転写部２０では、中間転写ベルト１５を介して、二次転写ロール２２が背面ロール２５に加圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｋは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール２６からトナーの帯電極性（マイナス極性）と同極性の電圧（二次転写バイアス）が印加されると、二次転写ロール２２と背面ロール２５との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト１５上に保持された未定着トナー像は、二次転写ロール２２と背面ロール２５とによって加圧される二次転写部２０において、用紙Ｋ上に一括して静電転写される。
【００７０】
その後、トナー像が静電転写された用紙Ｋは、二次転写ロール２２によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。搬送ベルト５５では、定着装置６０における最適な搬送速度に合わせて、用紙Ｋを定着装置６０まで搬送する。定着装置６０に搬送された用紙Ｋ上の未定着トナー像は、定着装置６０によって熱及び圧力で定着処理を受けることで用紙Ｋ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｋは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙収容部（不図示）に搬送される。
【００７１】
一方、用紙Ｋへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の回転に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニング背面ロール３４及び中間転写ベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。
【００７２】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定的に解釈されるものではなく、種々の変形、変更、改良が可能であり、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能であることは言うまでもない。
【実施例】
【００７３】
以下、実施例を挙げて本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７４】
［実施例１］
ベルト基材として、ポリイミド樹脂前駆体のＮメチルピロリドン溶液（商品名：Ｕワニス−Ｓ（宇部興産社製）」を」を円筒金型上に塗布し、乾燥させた後、徐々に温度を上げ３８０℃にて２時間保持して、ポリイミド樹脂前駆体の塗膜を加熱することにより、ポリイミド膜を形成して、層厚６０μｍ、内径３０ｍｍの無端ベルトを準備した。この無端ベルトの外周面の表面粗さＲａは０．７μｍであった。
【００７５】
最内層を構成するフッ素樹脂としてフッ素樹脂（１）［商品名「テフロン（登録商標）ＰＦＡ  ３４５Ｊ（三井デュポンフロロケミカル社製）」，未活性フッ素樹脂（反応性基がないフッ素樹脂）、ＭＦＲ＝７ｇ／１０ｍｉｎ］と、最外層を構成するフッ素樹脂としてＰＦＡ（２）［商品名「テフロン（登録商標）ＰＦＡ  ３５０Ｊ（三井デュポンフロロケミカル社製）」，未活性フッ素樹脂（反応性基がないフッ素樹脂）、ＭＦＲ＝２ｇ／１０ｍｉｎ］と、を用いて、２層押出機により、内径２８ｍｍ、最内層の厚み３μｍ、最外層の厚み２５μｍのフッ素樹脂チューブを作製した。
【００７６】
得られたフッ素樹脂チューブを拡張し、内型に支持されたベルト基材を挿入し、真空引きを開放して、ベルト基材の外周面にフッ素樹脂チューブを被覆させた。そして、ベルト基材の外周面にフッ素樹脂チューブを被覆させた状態で、常温より温度３５０℃までの昇温速度を１０℃/ｍｉｎとし、３５０℃にて１５分保持させることで、フッ素樹脂チューブの内周面をベルト基材の外周面に融着した。
【００７７】
以上の工程を経て、ベルト基材１１０Ａの外周面に融着して表面層（離型層）が設けられた定着ベルトを作製した。
【００７８】
［実施例２〜６、比較例１〜４］
表１に従って、ベルト基材の表面粗Ｒａさ、並びに、表面層を構成するフッ素樹脂チューブの作製における最内層及び最外層のフッ素樹脂を変えた以外は、実施例１と同様にして、定着ベルトを作製した。
なお、ベルト基材の表面粗さＲａは、サンドブラスト処理により調整した。
【００７９】
［評価］
各例で得られた定着ベルトについて、以下に示す評価を行った。結果を表１に示す。
【００８０】
（耐屈曲性）
耐屈曲性は、次のように評価をした。
各例で得られた定着ベルトを長手方向に２０ｍｍ幅のサンプルを切出し、切り開くことにより、短冊状の評価サンプルを採取した。ＩＰＣ屈曲耐久試験機（東洋精機製）を用い、評価サンプルの周方向に印加する屈曲ストレスを曲率半径４ｍｍとなるようにセットした後、１７０℃環境下で１回/ｓｅｃの速度にて屈曲を繰り返した際に、ベルト基材とフッ素樹脂チューブ（表面層）の間に浮きやクラックが発生するまでの時間を評価した。
評価基準は、以下の通りである。
Ａ：  発生時間が７２時間以上
Ｂ：  発生時間が４８時間以上、７２時間未満
Ｃ：  発生時間が２４時間以上、４８時間未満
Ｄ：  発生時間が１２時間以上、２４時間未満
Ｅ：  発生時間が１２時間未満
【００８１】
（耐摩耗性）
耐摩耗性は、次のように評価をした。
各例で得られた定着ベルトを図２に示す定着装置に組み込み、Ａ３サイズの用紙（Ｐ紙（富士ゼロックス製）を５万枚通紙した際のフッ素樹脂チューブ（表面層）の摩耗量（膜厚の減少）を評価した。
評価基準は、以下の通りである。
Ａ：  摩耗量が５μｍ未満  
Ｂ：  摩耗量が５μｍ以上、１０μｍ未満
Ｃ：  摩耗量が１０μｍ以上
【００８２】
（気泡膨れ）
気泡膨れは、次のように評価をした。
各例における定着ベルトの作製において、融着工程の昇温速度を３０℃/ｍｉｎにすることで、より気泡膨れが発生し易くした際の、定着ベルト１本当りの気泡膨れの発生個数を目視にて評価した。
評価基準は、以下の通りである。
Ａ：  気泡膨れの発生なし
Ｂ：  気泡膨れの発生が１個以上、５個未満
Ｃ：  気泡膨れの発生が５個以上
【００８３】
（離型性）
離型性は、次のように評価をした。
定着器（定着装置）を改造して、各例で得られた定着ベルトを組み込んた電子写真複写機（富士ゼロックス社製Ｄｏｃｕ  Ｃｅｎｔｒｅ  Ｃｏｌｏｒ  ａ４５０）を用い、Ａ４サイズの普通紙（富士ゼロックス社製Ｐ紙）に画像濃度５０％の全面ハーフトーン画像を１０枚連続複写したときのホットオフセット発生状況を観察し、以下の基準で目視評価した。
評価基準は、以下の通りである。
Ａ：  ホットオフセット発生が非常に少ない。
Ｂ：  ホットオフセット発生が少ない（画像上問題のないレベル）。
Ｃ：  ホットオフセット発生が多い。
【００８４】
【表１】
2014222327.tif 000003
【００８５】
上記結果から、本実施例は、比較例に比べ、耐屈曲性、耐摩耗性、表面層の破壊・割れ、及び離型性の評価について共に良好な結果が得られた。
特に、ベルト基材の表面粗さが１μｍ未満の実施例５、６等は、１μｍ以上の実施例１等に比べ、気泡膨れが抑制されていることがわかる。
【００８６】
以下、表１中の略称等の詳細について示す。
・フッ素樹脂（１）：（商品名「テフロン（登録商標）ＰＦＡ  ３４５Ｊ（三井デュポンフロロケミカル社製）」、未活性フッ素樹脂（反応性基がないフッ素樹脂）、ＭＦＲ＝７ｇ／１０ｍｉｎ）
・フッ素樹脂（２）：（商品名「テフロン（登録商標）ＰＦＡ  ３５０Ｊ（三井デュポンフロロケミカル社製）」、未活性フッ素樹脂（反応性基がないフッ素樹脂）、ＭＦＲ＝２ｇ／１０ｍｉｎ、）
・フッ素樹脂（３）：ＰＦＡ（１）とＰＦＡ（２）を溶融混練し、ＭＦＲ＝４ｇ／１０ｍｉｎとしたもの。
・フッ素樹脂（４）：（商品名「テフロン（登録商標）ＰＦＡ  ３４０Ｊ（三井デュポンフロロケミカル社製）」、未活性フッ素樹脂（反応性基がないフッ素樹脂）、ＭＦＲ＝１５ｇ／１０ｍｉｎ、）
・フッ素樹脂（５）：（商品名「ネオフロンＥＴＦＥ  ＲＰ−５０００（ダイキン工業社製）」、活性フッ素樹脂（反応性基のあるフッ素樹脂）、ＭＦＲ＝２０ｇ／１０ｍｉｎ、）
【符号の説明】
【００８７】
６０   定着装置
６２   加熱ベルト
６４   加圧ローラ
６６   押圧パッド
６８   支持部材
７０   面状発熱体
１００ 画像形成装置
１１０ 定着ベルト
１１０Ａ      ベルト基材
１１０Ｂ      表面層
１１０Ｂ１    最内層
１１０Ｂ２    最外層
【図１】
2014222327.tif 000004
【図２】
2014222327.tif 000005
【図３】
2014222327.tif 000006