(57)【要約】【課題】  トナー離型製を損なうことなく、長期稼動中において相関剥離等の問題が生じない耐久性の高い定着ベルト、定着ローラ及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】  定着ベルト１０は、基層１１の上部に、相溶層１２と弾性層１３とが順次積層される形で形成される。基層１１はポリイミドにより構成され、弾性層１３はシリコーンゴムにより構成される。相溶層１２は、基層１１を形成するポリイミドと弾性層１３を形成するシリコーンゴムとが溶解し、互いの分子が絡み合った組成物により構成される。基層１１及び弾性層１３と接合する相溶層１２により、基層１１と弾性層１３とは間接的に接合される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基層上に弾性層が積層された定着部材であって、
前記基層と前記弾性層の界面に相溶層を有し、
前記相溶層は、前記基層を構成する組成物、及び、前記弾性層を構成する組成物とが相溶した相であることを特徴とする定着部材。
【請求項２】
前記基層は、ポリイミドからなることを特徴とする請求項１記載の定着部材。
【請求項３】
前記弾性層は、シリコーンゴムからなることを特徴とする請求項１または２記載の定着部材。
【請求項４】
前記相溶層は、２μｍ以上の厚みを有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の定着部材。
【請求項５】
前記定着部材のエッジ部における前記相溶層は、前記定着部材の他の部分における前記相溶層よりも厚いことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の定着部材。
【請求項６】
前記定着部材は、ベルト状であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の定着部材。
【請求項７】
前記定着部材は、ローラ状であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の定着部材。
【請求項８】
前記定着部材は、ユニット化されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項記載の定着部材。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか１項記載の定着部材を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
基層部材を加熱手段の近傍を通過させ、前記基層部材の外周面を溶融させる第１の工程と、
前記外周面の溶融された前記基層部材を、弾性部材で満たされた弾性部材槽に浸す第２工程と、
前記基層部材に前記弾性部材を付着させる第３の工程と、
前記弾性部材の付着した前記基層部材を焼成する第４の工程と、
前記弾性部材を加硫反応させる第５の工程と、を有する定着部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トナー定着部材及びその製造方法に関し、特に、定着ベルト、定着ローラ及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置においては、静電複写プロセスを用いて読み取られた画像の出力処理がなされている。
【０００３】
図６は、画像形成装置の構成を示す。画像形成装置１００は、原稿台１０１と、原稿読み取り部１０２と、原稿書き込み部１０３と、現像装置１０４と、感光体１０５と、定着部１０６と、排紙ローラ１０７と、排紙トレイ１０８と、給紙トレイ１０９と、給紙ローラ１１０と、を備える。
【０００４】
なお、定着部１０６とは、定着ベルトまたは定着ローラのことである。
【０００５】
原稿読み取り部１０２は、原稿台１０１に置かれた原稿の画像データを読み取り、読み取った画像データを、画像書き込み部１０３に伝達する。画像書き込み部１０３は、書き込みレーザを照射し、感光体１０５上に静電潜像を形成する。現像装置１０４は、感光体１０５上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。このトナー像は、給紙トレイ１０９から給紙ローラ１１０により搬送されてきた用紙上に転写される。用紙上に転写されたトナー像は、定着部１０６は、用紙上に転写されたトナー像を熱定着する。このトナー像が熱定着された用紙は、排紙ローラ１０７を介して排紙トレイ１０８上に排紙される。
【０００６】
このような画像形成装置１００において、定着部１０６は、トナー像を用紙上に熱定着させるため、高温下でトナーに圧力を加える。そのため、定着部１０６である定着ベルトまたは定着ローラは、このような過酷な条件下でも正常に作用し、また、高い耐久性を備える必要がある。
【０００７】
従来、定着ベルト、定着ローラには、ポリイミド等の基材に複数の樹脂またはゴム層を積層させたものが使用されていた。
【０００８】
しかし、この構成では、異種材料接着により積層しているため、使用状況によっては層間の接着剥れ等の問題が発生してしまう場合があった。なお、接着剥れの原因としては、温度、圧力、シリコーンオイルの影響など様々である。また、対策として、基材表面にプライマーを塗布した後にシリコーン層を形成することで、接着耐久性を保持しようとすることも試みられたが、基材およびシリコーンゴムとの材質が異なるため、初期の段階に剥離してしまい、効果的に耐久性の向上を図ることは出来なかった。
【０００９】
上記の定着部の耐久性の問題に対して、本願より先に提案されている技術としては、次のものが挙げられる。
【００１０】
特許文献１では、アルケニル基含有オルガノポリシロキサン、一分子中に珪素原子に結合した水素原子を２個以上持つオルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金系触媒、無機充填材及び接着性付与成分を加えたシリコーンゴム組成物を用いた定着ベルトが提案されている。
【特許文献１】特開２００３−３３０２９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、特許文献１記載の技術では、シリコーンゴムに様々な材料を加えているので、定着ベルトの重要な特性であるトナー離型性を損なうという問題点がある。
【００１２】
本発明は、上記問題点に鑑みて提案されたものであり、トナー離型製を損なうことなく、長期稼動中において相関剥離等の問題が生じない耐久性の高い定着ベルト、定着ローラ及びその製造方法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】
【００１３】
請求項１記載の発明は、基層上に弾性層が積層された定着部材であって、前記基層と前記弾性層の界面に相溶層を有し、前記相溶層は、前記基層を構成する組成物、及び、前記弾性層を構成する組成物とが相溶した相であることを特徴とする定着部材である。
【００１４】
請求項２記載の発明は、前記基層は、ポリイミドからなることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記弾性層は、シリコーンゴムからなることを特徴とする。
【００１６】
請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の発明において、前記相溶層は、２μｍ以上の厚みを有することを特徴とする。
【００１７】
請求項５記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の発明において、前記定着部材のエッジ部における前記相溶層は、前記定着部材の他の部分における前記相溶層よりも厚いことを特徴とする。
【００１８】
請求項６記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項記載の発明において、前記定着部材は、ベルト状であることを特徴とする。
【００１９】
請求項７記載の発明は、請求項１から５のいずれか１項記載の発明において、前記定着部材は、ローラ状であることを特徴とする。
【００２０】
請求項８記載の発明は、請求項１から７のいずれか１項記載の発明において、前記定着部材は、ユニット化されていることを特徴とする。
【００２１】
請求項９記載の発明は、請求項１から８のいずれか１項記載の定着部材を備えることを特徴とする画像形成装置である。
【００２２】
請求項１０記載の発明は、基層部材を加熱手段の近傍を通過させ、前記基層部材の外周面を溶融させる第１の工程と、前記外周面の溶融された前記基層部材を、弾性部材で満たされた弾性部材槽に浸す第２工程と、前記基層部材に前記弾性部材を付着させる第３の工程と、前記弾性部材の付着した前記基層部材を焼成する第４の工程と、前記弾性部材を加硫反応させる第５の工程と、を有する定着部材の製造方法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明により、トナー離型製を損なうことなく、長期稼動中において相関剥離等の問題が生じない耐久性の高い定着ベルト、定着ローラを実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明の実施形態に係る定着ベルトについて、図面を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る定着ベルトの断面構成を示し、図２は、図１の一部を拡大したものを示す。
【００２５】
定着ベルト１０は、基層１１の上部に、相溶層１２と弾性層１３とが順次積層される形で形成される。基層１１は、ポリイミドにより構成される。弾性層１３は、シリコーンゴムにより構成される。相溶層１２は、基層１１を形成するポリイミドと弾性層１３を形成するシリコーンゴムとが溶解し、互いの分子が絡み合った組成物により構成される。
【００２６】
基層１１と溶解層１２は、両層ともポリイミドという同材質の素材から構成される。そのため、基層１１と相溶層１２とは接合している。また、弾性層１３と相溶層１２は、両層ともシリコーンゴム同材質の素材から構成される。そのため、弾性層１３と相溶層１２とは接合している。それゆえ、基層１１と弾性層１３とは間接的に接合される。
【００２７】
上記のように、本実施形態の定着ベルトは、基層を構成するポリイミドと弾性層を構成するシリコーンゴムとが相溶し接合している。そのため、定着ベルトの重要な特性であるトナー離型性を損なわずに、界面剥離の生じにくい定着ベルトを実現することができる。
【００２８】
なお、本実施形態の定着ベルト１０は、相溶層１２の厚さによって接合強度が変化する。以下に、定着ベルト強制剥離実験の結果を示す。
【００２９】
【表１】
2006162952.tif 000003
【００３０】
なお、上記の表において、「界面剥離」は、基層１１と相溶層１２との界面、あるいは弾性層１３と基層１２との界面において剥離してしまった結果を表す。「凝集破壊」は、各層の界面ではなく、各層内部において決裂してしまった結果を表す。「一部界面剥離」は、界面剥離と各層内部での決裂が同時に発生した結果を表す。界面剥離した定着ベルトの接合強度は低く、凝集破壊した定着ベルトの接合強度は高いといえる。
【００３１】
上記の定着ベルト強制剥離実験の結果により、相溶層１２の厚さが薄いと接合強度が低くなり、厚いと接合強度が高くなることがわかる。また。実験結果から相溶層１２の厚みが２μｍ以上ならば、接合強度が高いといえる。よって、定着ベルト１０の相溶層１２の厚みは、２μｍ以上であることが好ましい。
【００３２】
また、定着ベルトにおいては、定着ベルトの端部に応力が集中する。そのため、実機使用中の定着ベルトの表層剥離は、応力の集中する定着ベルト端部が起点となり、定着ベルト端部から中央部に向かって剥離が進行することが多い。
【００３３】
そこで、図３のように、定着ベルト端部の相溶層１２の厚みを端部以外の相溶層１２よりも厚くすることで、応力の集中する定着ベルト端部の接合強度を上げる方法が考えられる。
【００３４】
本実施形態の定着ベルト（相溶層：２μｍ）を用いて、定着ベルト端部の相溶層１２の厚みと耐久性の関係を調査した実験結果を以下に示す。
【００３５】
【表２】
2006162952.tif 000004
【００３６】
上記実験結果から、定着ベルト端部の相溶層１２を厚くすることで耐久性が上昇し、長期使用しても剥離しにくい定着ベルトとなる。
【００３７】
なお、相溶層１２の厚みの差から、定着ベルト端部と端部以外の箇所で定着ベルト表面硬度の差が生じる場合がある。しかし、通常、定着ベルト端部は画像領域外となり定着作用に関わらないので、画像への影響は生じない。
【００３８】
次に、本実施形態の定着ベルト１０の製造方法を、図面を参照して説明する。
【００３９】
まず、図４に示すように、遠心形成法を用いて成形されたポリイミドベルト２１を加熱装置２２の近傍を通過させ、ベルト外周面のみをおよそ３５０度で溶融させる。そして、溶融されたポリイミドベルト２１を液状シリコーンゴム２３の入ったディッピング槽２４に浸す。このときに、ポリイミドベルト２１外周面では、溶融したポリイミドと、液状シリコーンゴム２３とが互いに相溶するが、液状シリコーンゴム２３の温度が低いため、ポリイミドは相溶と同時に冷却され固化し、相溶層１２が形成される。
【００４０】
ポリイミドベルト２１を所定の位置まで浸漬させた後で、図５に示すように、所望のシリコーンゴムの膜厚を形成するように速度制御しながらポリイミドベルト２１を引き上げ、ポリイミドベルト２１外周面にシリコーンゴム２３を付着させる。
【００４１】
次に、シリコーンゴム２３で被覆されたポリイミドベルト２１を１６０℃にて焼成し、シリコーンゴム２３を加硫反応させる。以上の工程により、本実施形態の定着ベルトが製造される。
【００４２】
上記の工法によれば、ポリイミドベルト２１が加熱装置２２の熱源を通過する際の温度、時間を制御することで、ポリイミドベルト２１の溶融量を制御することができ、生成される定着ベルト１０の相溶層１２の厚みをコントロールすることが可能となる。
【００４３】
なお、本実施形態においては、定着ベルトを一形態として説明したが、定着ベルトに限らず、定着ローラに対しても上記の技術は適用できる。
【００４４】
第二の実施形態について図６を参照して説明する。図６は、画像形成装置の構成を示す。画像形成装置１００は、原稿台１０１と、原稿読み取り部１０２と、原稿書き込み部１０３と、現像装置１０４と、感光体１０５と、定着ベルト（定着部）１０６と、排紙ローラ１０７と、排紙トレイ１０８と、給紙トレイ１０９と、給紙ローラ１１０と、を備える。
【００４５】
原稿読み取り部１０２は、原稿台１０１に置かれた原稿の画像データを読み取り、読み取った画像データを、画像書き込み部１０３に伝達する。画像書き込み部１０３は、書き込みレーザを照射し、感光体１０５上に静電潜像を形成する。現像装置１０４は、感光体１０５上の静電潜像を現像し、トナー像を形成する。このトナー像は、給紙トレイ１０９から給紙ローラ１１０により搬送されてきた用紙上に転写される。用紙上に転写されたトナー像は、定着ベルト（定着部）１０６は、用紙上に転写されたトナー像を熱定着する。このトナー像が熱定着された用紙は、排紙ローラ１０７を介して排紙トレイ１０８上に排紙される。
【００４６】
このような画像形成装置１００において、定着ベルト１０６は、トナー像を用紙上に熱定着させるため、高温下でトナーに圧力を加える。そのため、定着ベルトには、このような過酷な条件下でも正常に作用し、また、高い耐久性を備える必要がある。
【００４７】
本実施形態の画像形成装置１００は、定着部１０６において、第一の実施形態で説明した定着ベルトを有している。よって、本実施形態により、定着部の耐久性の高い画像形成装置を実現することが可能となる。
【００４８】
なお、本実施形態の定着部１０６はユニット化されていてもよい。ユニット化されることで、定着ベルトの交換時における交換作業性の向上等を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】定着ベルトを示す図である。
【図２】定着ベルトを示す図である。
【図３】定着ベルトの端部を示す図である。
【図４】定着ベルトの製造工程を示す図である。
【図５】定着ベルトの製造工程を示す図である。
【図６】画像形成装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０    定着ベルト
１１    基層
１２    相溶層
１３    弾性層
【図１】
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【図２】
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【図３】
2006162952.tif 000007
【図４】
2006162952.tif 000008
【図５】
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【図６】
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