(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、離型性、耐久性、耐磨耗性、定着性に優れる定着用回転部材を提供することである。【解決手段】  最表面層がフッ素樹脂を含み、該フッ素樹脂中にシリル化処理された無機フィラーを含むことを特徴とする定着用回転部材、並びに該定着用回転部材を有する定着装置及び画像形成装置。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
最表面層がフッ素樹脂を含み、該フッ素樹脂中にシリル化処理された無機フィラーを含む定着用回転部材。
【請求項２】
少なくとも１対の回転部材を備え、該回転部材の間に形成されるニップ域に、未定着トナー像を担持する被転写媒体を通過させ、定着を行なう定着装置であって、
前記１対の回転部材の少なくとも一方は、最表面層がフッ素樹脂を含み、該フッ素樹脂中にシリル化処理された無機フィラーを含む定着用回転部材であることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
少なくとも、導電性支持体及び該導電性支持体上に形成された感光層を有する電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、帯電した前記電子写真感光体を露光して静電潜像を形成させる露光装置と、前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像装置と、前記トナー像を前記電子写真感光体から被転写媒体に転写する転写装置と、被転写媒体に転写されたトナー像を被転写媒体に定着させる定着装置と、を備える画像形成装置であって、
前記定着装置は、最表面層がフッ素樹脂を含み、該フッ素樹脂中にシリル化処理された無機フィラーを含む定着用回転部材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、画像処理装置用の定着用回転部材、並びに、該定着用回転部材を備える定着装置及び画像形成装置に関するものである。
より詳細には、電子写真複写機、プリンター、ファックスなどの画像形成装置において、画像、情報等の記録をトナー粒子を用いて行う場合に、該トナー粒子を複写紙、記録シート上に溶融固着するために使用する定着用回転部材、並びに、該定着用回転部材を備える定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の画像形成装置における定着装置に使用される定着部材としては、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス鋼製の芯金上に弾性層、離型層等が配置されたロール状の定着部材を挙げることができる。かかる弾性層としてはシリコーンゴム等が用いられ、表面離型層としてはフッ素ゴム、フッ素樹脂等々が用いられており、特に離型性が良好であることからフッ素樹脂がよく用いられている。
【０００３】
表面離型層としてフッ素樹脂が用いられる例としては、フッ素樹脂のクラック防止を目的とした例（例えば、特許文献１参照。）、耐久性向上など機能付与の為に、テトラフルオロエチレン／パーフルオロプロピ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）、或いはＰＴＦＥとＰＦＡとの混合フッ素樹脂中に無機フィラー（導電性酸化物やグラファイト）を添加させた例（例えば、特許文献２〜４参照。）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの共重合体（ＭＦＡ）樹脂中に有機物を添加させた例（例えば、特許文献５参照。）等が開示されている。
【０００４】
また、ロール状の定着部材に限らず、ベルト状の定着部材も用いられているが、ベルト状の定着部材としては、基材上に弾性層、離型層の順で配置されているものや、離型層のみを基材上に配置しているもの等が開示されている。
一般的に、ベルト状の定着部材の弾性層には、シリコーンゴム等が用いられ、離型層には、フッ素ゴム、フッ素樹脂等が用いられている。基材には、ポリイミドなどの耐熱性樹脂材料、ニッケル電鋳などの金属材料等々が用いられている。
【０００５】
これらのロール又はベルトを組み合わせて、加圧及び／又は加熱しながら該ロール又はベルトの間に複写紙を通し、この複写紙上に形成されたトナー像を、圧力及び／又は熱によって溶融させて複写紙上に固定する。
【０００６】
しかしながら、いずれの場合においても高画質、高信頼性の両立といった面では、市場要求に対しては充分なものではなかった。特にカラー複写機、カラープリンターにおいては高画質、高信頼性について、近年ますます厳しく要求されてきている。
電子写真複写機、プリンター、ファックス等々の画像形成装置、画像やその他の情報を薄膜上に記録する記録装置においても、常に画質、耐久性や信頼性の向上が要求され、それに対応して絶えず研究が行われ、改良が加えられている。
【０００７】
例えば定着性に関しては、用紙エッジ部が定着部材の最表面層を局部的に磨耗し、該最表面層に凹凸を生じさせるため、その結果として、定着不良を発生させることが明らかとなっている。また、用紙の厚み、粗さ、摩擦係数など様々な種類の用紙を搬送し、かつ縦送り或いは横送りなど出力状態が様々であるため、転写部材の最表面層に与えるストレスは過大なものとなり、ますます画像不良が発生しやすい状況となっている。
【特許文献１】特開平９−１１３６２公報
【特許文献２】特開２００１−１２５４０４公報
【特許文献３】特開平６−３４８１６５公報
【特許文献４】特開平９−２３７００７公報
【特許文献５】特開平１０−３９６６７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記要求に応えるためのものであり、離型性、耐久性、定着性等が良好で、特に耐久性及び定着性に優れた定着用回転部材、該定着用回転部材を備える定着装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
かかる状況のもと、発明者が鋭意検討した結果、下記手段を採用することにより、本発明の課題を解決するに至った。
【００１０】
＜１＞  最表面層がフッ素樹脂を含み、該フッ素樹脂中にシリル化処理された無機フィラーを含む定着用回転部材。
【００１１】
＜２＞  前記無機フィラーが、フルオロアルキル基を有するシラザン化合物でシリル化処理されてなることを特徴とする前記＜１＞に記載の定着用回転部材。
【００１２】
＜３＞  前記無機フィラーが、窒化硼素、雲母、及びモンモリナイトからなる群より選択される少なくとも一種類を含むことを特徴とする前記＜１＞又は＜２＞に記載の定着用回転部材。
【００１３】
＜４＞  前記フッ素樹脂が、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの共重合体、テトラフルオロエチレンとパーフルオロエチルビニルエーテルとの共重合体、及びテトラフルオロエチレンとパーフルオロプロピルビニルエーテルとの共重合体からなる群より選択される少なくとも１種であり、
前記最表面層が、該フッ素樹脂１００重量部に対して、前記シリル化処理された無機フィラーを１．０〜８０．０重量部含むことを特徴とする前記＜１＞〜＜３＞のいずれか１項に記載の定着用回転部材。
【００１４】
＜５＞  前記シリル化処理された無機フィラーの体積平均粒径が、０．１μｍ〜３０μｍであることを特徴とする前記＜１＞〜＜４＞のいずれか１項に記載の定着用回転部材。
【００１５】
＜６＞  前記最表面層の厚みが、５．０μｍ〜５０．０μｍであることを特徴とする前記＜１＞〜＜５＞のいずれか１項に記載の定着用回転部材。
【００１６】
＜７＞  前記最表面層が、芯金の上に形成されてなり、該芯金と最表面層との間に、シリコーンゴム又はフッ素ゴムを含む弾性体層を有することを特徴とする前記＜１＞〜＜６＞のいずれか１項に記載の定着用回転部材。
【００１７】
＜８＞  前記最表面層が、基材の上に形成されてなり、該基材がポリイミド、ポリアミドイミド、及びポリベンゾイミダゾールからなる群より選択される少なくとも一種を含むことを特徴とする前記＜１＞〜＜６＞のいずれか１項に記載の定着用回転部材。
【００１８】
＜９＞  少なくとも１対の回転部材を備え、該回転部材の間に形成されるニップ域に、未定着トナー像を担持する被転写媒体を通過させ、定着を行なう定着装置であって、
前記１対の回転部材の少なくとも一方が、前記＜１＞〜＜８＞のいずれか１項に記載の定着用回転部材であることを特徴とする定着装置。
【００１９】
＜１０＞  前記１対の回転部材の一方が加圧ローラで、他方が加熱ローラであり、該加圧ローラ及び該加熱ローラが、前記＜１＞〜＜８＞のいずれか１項に記載の定着用回転部材であることを特徴とする請求項９に記載の定着装置
【００２０】
＜１１＞  少なくとも、導電性支持体及び該導電性支持体上に形成された感光層を有する電子写真感光体と、前記電子写真感光体を帯電させる帯電装置と、帯電した前記電子写真感光体を露光して静電潜像を形成させる露光装置と、前記静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成させる現像装置と、前記トナー像を前記電子写真感光体から被転写媒体に転写する転写装置と、被転写媒体に転写されたトナー像を被転写媒体に定着させる定着装置と、を備える画像形成装置であって、
前記定着装置が、前記＜１＞〜＜８＞のいずれか１項に記載の定着用回転部材を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、離型性、耐久性、定着性等が良好で、特に耐久性及び定着性に優れた定着用回転部材、該定着用回転部材を備える定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
まず初めに、本発明の定着用回転部材について詳細に説明し、次に該定着用回転部材を有する定着装置、更に、該定着装置を備える画像形成装置について詳細に説明を行う。
【００２３】
１．定着用回転部材
定着用回転部材は、加圧しながら、更には熱を加えて定着用回転部材間に複写紙を通し、この複写紙上に形成されたトナー像を、圧力や熱によって溶融させて複写紙上に固定するためのものである。
【００２４】
本発明の定着用回転部材は、該最表面層がフッ素樹脂を含み、該フッ素樹脂中にシリル化処理された無機フィラーを含むことを特徴とする。
【００２５】
かかる定着用回転部材は、表面平滑性、耐屈曲性及び柔軟性及び低摩擦性を損ねることなく、引っ張り強度や磨耗耐久性を格段に向上させ長期間にわたって安定して使用できる。その理由は明らかとなっていないが、最表面層に含有する処理フィラーがシリル化処理されることで、最表面層に含まれるフッ素樹脂と無機フィラーとが、親和性が高まるとともにフッ素樹脂の分子鎖間に巻き込まれやすくなり、結果、樹脂中に微分散されることが可能となるからではなかと推測される。その結果、高温時のフッ素樹脂の可塑性増加による形状変形を抑制され、クリープ変形耐性が向上し、表面皺などいった表面層変形から生じる不具合を防止することができる。特に用紙エッジ部は極圧による変形力を受けやすい為、特に厚紙、前述した効果によりエッジ部分の磨耗を防ぐと共に変形も同時に防止することができる。
そのため、上記性質を有する定着用回転部材を備える定着装置及び電子写真装置は、長期間にわたって安定して使用でき信頼性が高く、かつ高画質を提供することができる。
【００２６】
本発明の定着用回転部材の形状としては、ロール状、ベルト状のいずれであってもよい。
図１は、本発明の実施の形態に係るロール状定着用回転部材１０を示す概略断面図であり、図２は、本発明の実施の形態に係るベルト状定着用回転部材２０を示す概略断面図である。以下、図を参照しながら説明を行う。
【００２７】
図１に示すように、定着用回転部材がロール状である場合は、少なくとも芯金１２と、芯金１２の上に形成された最表面層１４とを有する。また、芯金１２と最表面層１４との間には、弾性体層１６を有してもよい。
【００２８】
芯金１２は金属で構成され、この材質としてはアルミニウム、鉄、ステンレス等の耐熱金属材料を用いることができる。
芯金１２上に弾性体層１６が配置される場合には、この弾性体層１６を形成する材料としてはシリコーンゴム或いはフッ素ゴムが望ましい。シリコーンゴムの場合には、ＨＴＶ、ＬＴＶ或いはＲＴＶ等のシリコーンゴムを用いることができる。
弾性体層１６がフッ素ゴムで形成される場合にはビニリデンフロライド（ＶＤＦ）系フッ素ゴム、ビニリデンフロライド（ＶＤＦ）−ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）系フッ素ゴム（二元系）、ビニリデンフロライド（ＶＤＦ）とヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）とを含む三元系以上のフッ素ゴム、等のフッ素ゴムを用いることができる。
【００２９】
図２に示すように、定着用回転部材がベルト状である場合は、少なくとも基材層２２と、基材層２２の上に形成された最表面層１４とを有する。
基材層２２は、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリカーボネイト、ポリエーテルイミド、ポリフェニレンスルフィド、ポリエーテルエーテルケトン等で形成されていることが好ましく、より好ましくは、ポリイミド、ポリアミドイミド、又はポリベンゾイミダゾールで形成されている場合である。これらは、単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００３０】
本発明の定着用回転部材は、ロール状、ベルト状のいずれの形状であっても、最表面層１４を有し、最表面層１４は、フッ素樹脂を含む。
【００３１】
最表面層１４に含まれるフッ素樹脂としては、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とパーフルオロメチルビニルエーテルとの共重合体（ＭＦＡ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロエチルビニルエーテルとの共重合体（ＥＦＡ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロエチルプロピルビニルエーテルとの共重合体（ＰＦＡ）、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）が好ましく、より好ましくは、ＰＴＦＥ、ＭＦＡ、ＥＦＡ、又はＰＦＡである。
これらのフッ素樹脂は、単独で用いても、２種以上を併用してもよい。
【００３２】
これらのフッ素樹脂を用いることにより、表面クラックなどの発生頻度が極めて少なくなる。
【００３３】
また、最表面層１４は、フッ素樹脂中にシリル化処理された無機フィラー（以下、「処理フィラー」と称する場合あり。）を含有する。
【００３４】
処理フィラーの含有量は、フッ素樹脂１００重量部に対して、１．０〜８０．０重量部が好ましく、より好ましくは、１〜３０重量部であり、さらに好ましくは、１〜２０である。
処理フィラーの含有量が１．０重量部未満であると、フィラー量が少なすぎる為に最表面層の耐久性向上効果が発現できず、８０．０重量部を超えると、フッ素樹脂のもつ低摩擦性や柔らかさが悪化し、安定的に定着を行えない場合がある。
【００３５】
無機フィラーとしては、窒化硼素、雲母、モンモリナイト、グラファイト、カーボン、酸化チタン、チタン酸カリウム、スメクタイトがこのましく、より好ましくは、窒化硼素、雲母、モンモリナイト、スメクタイトである。
高い熱伝導性が要求される場合には、熱伝導性の高い窒化硼素を用いることが好適である。窒化硼素を用いる場合には、更に雲母やモンモリナイトと併用することも可能である。
【００３６】
無機フィラーの体積平均粒径は、０．１〜３０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは、０．１〜１０μｍである。
体積平均粒径が３０μｍを超えると表面上に凹凸ができやすくなり、画像上に不具合をもたらす場合がある。０．１μｍ未満であると、変形強度における構造上の膜耐久性が十分に発揮し難い場合がある。
なお、ここで体積平均粒径は、フロー式粒子像分析装置（ＦＰＩＡ−３０００）によって測定した値をいう。
【００３７】
また、無機フィラーの粒度分布は、平均粒子径が３０μｍ以下であり、５０μｍを超える粗大粒子がないものが好ましい。
【００３８】
本発明において、シリル化処理とは、無機フィラーの表面にシリル基を付与することをいう。なお、無機フィラーの表面形状によっては、無機フィラーの表面だけでなく、内部にまでシリル基が付与される場合があり得るが、このような場合であってもよい。
【００３９】
また、無機フィラーの表面全体にシリル基が付与される場合であっても、表面の一部においてシリル基が付与され場合であってもよい。
好ましくは、無機フィラーの表面の５〜８０％がシリル化処理されている場合であり、より好ましくは、５〜６０％がシリル化処理されている場合である。
【００４０】
一般的に、シリル化処理は、シリル化剤と呼ばれているオルガノシラン類を用いることができ、例えば、ジメチルジクロロシラン、オクタデシルトリクロロシラン、トリメチルクロロシラン等のアルキルクロロシラン、ヘキサメチルジシラザン等のジシラザン、Ｎ−トリメチルシリルアセトアミド等が挙げられる。
【００４１】
本発明では、これらシリル化剤の中でも、シラザン結合（≡Ｓｉ−ＮＨ−）を有する有機珪素化合物（以下、「シラザン化合物」と称する。）を用いることが好ましく、より好ましくは、シラザン化合物中に最低１個のフルオロアルキル基を有することが好ましい。
【００４２】
シラザン化合物について、フルオロアルキル基以外の有機官能基の種類、フルオロアルキル基と珪素原子との連結基の有無、連結基が存在する場合はその連結基の構成、シラザンの重合度には特に限定はない。
【００４３】
シラザン化合物中のフルオロアルキル基としては、炭素数１〜１０のフルオロアルキル基が好ましく、より好ましくは、炭素数１〜６であり、更に好ましくは、１〜４である。また、フルオロアルキル基は、直鎖でも分岐していてもよい。
【００４４】
フルオロアルキル基の具体例として、−ＣＦ3、−ＣＨ2ＣＦ3、−ＣＦ2ＣＦ3、−ＣＨ2ＣＨ2ＣＦ3、−ＣＨ2ＣＨ2（ＣＦ2）7ＣＦ3、−Ｃ8Ｆ17、等を挙げることができる。
【００４５】
シラザン化合物の中でも、更に好ましくは、重合度が２の場合、すなわち下記構造式（１）で表されるジシラザン化合物の場合である。
【００４６】
【化１】
2006267976.tif 000002
【００４７】
ジシラザン化合物をシリル化剤に用いると、Ｓｉ-Ｎの結合が切れて、アンモニアが発生し、２つのシリル基（Ｒ1Ｒ2Ｒ3Ｓｉ−，Ｒ4Ｒ5Ｒ6Ｓｉ−）が生成するため効率良くシリル化できる。
【００４８】
構造式（１）において、Ｒ1〜Ｒ6の少なくとも１つがフルオロアルキル基であればよく、好ましくは、Ｒ1〜Ｒ6のうち、１〜６個がフルオロアルキル基である場合であり、更に好ましくは、１〜４個の場合である。
【００４９】
また、ジシラザン化合物から発生する２つのシリル基が同一となるようにすることが好ましく、構造式（１）において、Ｒ1〜Ｒ3の少なくとも１つがフルオロアルキル基であり、Ｒ4〜Ｒ6の少なくとも１つがフルオロアルキル基であることが好ましい。
更に好ましくは、Ｒ1〜Ｒ3のうち、フルオロアルキル基が１〜３個の場合であり、より好ましくは、１〜２個の場合である。同様に、Ｒ4〜Ｒ6のうち、フルオロアルキル基は１〜３個の場合が好ましく、より好ましくは、１〜２個の場合である。
【００５０】
フルオロアルキル基ではないＲ1〜Ｒ6の構造については、特に限定されない。
【００５１】
シリル化処理された無機フィラーは、次のよう作製することができる。
無機フィラーに窒化硼素を用いた場合は、シラザン化合物をメタキシレンヘキサフロライド等の有機溶媒に二時間分散させて、窒化硼素粉末と混合させたあと、８０℃にて乾燥させる。シラザン結合は活性が高いため室温で混合するのみでシリル化反応が生じ、また反応のための触媒も不要で残留物もなく、さらに工程が簡略で低コスト化できる。同様に雲母或いはモンモリナイトを用いた場合も作製できる。
【００５２】
例えば、無機フィラーに窒化硼素１００重量部を用いた場合、シラザン化合物の付与量は、０．１〜５０重量部であることが好ましく、５〜２０重量部であることがより好ましい。
【００５３】
無機フィラーに雲母１００重量部を用いた場合、シラザン化合物の付与量は、０．１〜５０重量部であることが好ましく、５〜２０重量部であることがより好ましい。
【００５４】
無機フィラーにモンモリナイトやスメクタイトを用いた場合、シラザン化合物の付与量は、０．１〜５０重量部であることが好ましく、５〜３０重量部であることがより好ましい。
【００５５】
フッ素原子を有するシリル化剤によって、無機フィラーの表面がフッ素改質されるため、マトリックス樹脂であるフッ素樹脂との親和性が高まり、樹脂とフィラーとの界面欠陥が削除され、強固に結合することで摩擦時に発生する用紙との界面せん断力に対する耐久性が著しく向上し、表面磨耗量が減少し、その結果、高信頼なものとすることが可能となる。
【００５６】
特に、フッ素樹脂がＰＴＦＥの場合には、パーフロロメチル、パーフロロエチル、パーフロロプロピルを有するシリル基が付与された無機フィラーを用いると、無機フィラーとフッ素樹脂との親和性が高まり、好ましい構成となる。
フッ素樹脂がＭＦＡ、ＥＦＡ、又はＰＦＡの場合においても、パーフロロメチル、パーフロロエチル、パーフロロプロピルを有するシリル基が付与された無機フィラーを用いることが好ましい。
【００５７】
最表面層１４の厚みは、ロール状定着用回転部材、ベルト状定着用回転部材のいずれの形状であっても、５．０〜５０．０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは、１０〜３０μｍである。５０．０μｍを超えると最表面層の変形がしにくくなり、その結果定着ニップが充分に取れなくなるため、画質低下が発生しやすくなる。５．０μｍ未満の場合には、膜強度が低下し、耐久性が低くなる。
【００５８】
本発明における定着用回転部材を製造する方法としては、定着用回転部材がロール状の場合には金属ロール上にプライマーを塗布し、金型スリーブ内面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＭＦＡ、又はＥＦＡにシリル化処理された無機フィラー粒子を所定量添加されたチューブを配置し、その中に液状シリコーンゴムを注入し、成型する方法が挙げられる。
【００５９】
また、シリル化処理された無機フィラーのフッ素樹脂中への分散方法としては、フッ素樹脂のペレットと所定量の処理後の無機フィラーを混合し、フッ素樹脂の融点以上（約３２０℃）に混合釜の温度を上げて十分に溶融混練させることでフッ素樹脂ポリマーと無機フィラーの分散性が確保できる。このような方法にて作成された混合ペレットを押出し成型機に入れ、チューブ状に押出すことで所望のシリル化処理された無機フィラー粒子を配合したフッ素樹脂チューブが作製できる。
【００６０】
他の方法としては、プライマーの塗布された弾性層表面にシリル化処理された無機フィラーを所定量含有した表面フッ素樹脂分散液を塗装し、焼成する方法などが挙げられる。この時はフッ素樹脂分散液中に無機フィラーを所定量配合し、攪拌回転分散やサンドミル、ダイノミル、ホモジナイザーなどを用いて溶液中に混合分散することで塗装用のシリル化処理された無機フィラーを含有した溶液を得ることができる。
【００６１】
定着用回転部材を管状ベルトにした場合についても樹脂或いは金属製の基体状に前記の方法で製造することができる。
【００６２】
本発明の定着用回転部材は、膜表面性が良好で低摩擦性、柔軟性に富み、かつその強度が格段に向上している為、安定的に定着を行うことができる回転部材となっていることから、５０万枚の連続使用に耐えることができ、表面磨耗による画像不良を生じず、またトナー汚染によるオフセット画質欠陥の発生が極めて少ない。
【００６３】
また、トナー粒子径に対して非常に微細な凹凸が表面上に緻密に形成されていること、そのフィラー表面は低表面エネルギー性を有するフッ素原子を持った改質表面を有してしることから、トナー汚染性に対しても非常に良好なものとなっている。
【００６４】
１．定着装置
本発明の定着装置は、少なくとも１対の回転部材を備え、該回転部材の間に形成されるニップ域に、未定着トナー像を担持する被転写媒体を通過させ、定着を行なう定着装置であって、前記１対の回転部材の少なくとも一方が、上記定着用回転部材であることを特徴とする。
【００６５】
また、１対の回転部材の一方が加圧ローラで、他方が加熱ローラであってもよく、加圧ローラと加熱ローラの少なくとも一方が、前述の定着用回転部材であればよく、好ましくは、加圧ローラと加熱ローラの両方が、前記定着用回転部材の場合である。
【００６６】
図３は、本発明の実施の形態に係る定着装置を示す概略構成図である。
図３に示す定着装置は、加熱ロール型定着装置であり、定着ロール１及び加圧ロール２が対向して設けられ、圧接配置されることによりニップが形成されている。本発明においては、定着ロール１及び加圧ロール２の少なくとも一方において、ロールの最表面層がシリル化処理された無機フィラーを含むフッ素樹脂で形成されている。
【００６７】
定着ロール１の外周には、定着ロール１表面をクリーニングするためのクリーニング装置５と、定着ロール１表面に補助的な加熱を施す外部加熱装置６と、定着ロール１表面の温度を制御するための温度センサー８と、が設けられている。加圧ロール２の外周には、加圧ロール２表面の温度を制御するための温度センサー８が設けられている。
【００６８】
定着ロール１は、内部にヒーターランプ１ｄを有する金属製の中空芯金コア（基材）１ａの外周面に耐熱性の弾性層１ｂを設け、さらにその弾性層１ｂの外周面に、離型層１ｃが設けられている。同様に、加圧ロール２は、内部にヒーターランプ２ｄを有する金属製の中空芯金コア（基材）２ａの外周面に耐熱性の弾性層２ｂを設け、さらにその弾性層２ｂの外周面に、離型層２ｃが設けられている。
【００６９】
実施形態に係る定着装置では、定着ロール１及び加圧ロール２が形成するニップ域に、未定着トナー像４が担持された記録材３を、未定着トナー像４が形成された表面が定着ロール１に接するように通過させることで、未定着トナー像４を記録材３表面に定着させることができる。
【００７０】
３．画像形成装置
図４は、本発明の画像形成装置の好適な一実施形態の基本構成を概略的に示す断面図である。図４に示す画像形成装置１００は、本発明にかかる電子写真感光体１０７と、電子写真感光体１０７を帯電させる帯電装置１０８と、帯電装置１０８に接続された電源１０９と、帯電装置１０８により帯電される電子写真感光体１０７を露光して静電潜像を形成する露光装置１１０と、露光装置１１０により形成された静電潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像装置１１１と、現像装置１１１により形成されたトナー像を被転写媒体５００に転写する転写装置１１２と、転写後に電子写真感光体１０７に残留しているトナーを除去するクリーニング装置１１３と、除電器１１４と、定着装置１１５とを備える。
本発明の画像形成装置では、定着装置１１５は上記定着用回転部材を有する。
【００７１】
本発明においては、除電器１１４が設けられていない画像形成装置であってもよい。また、図４の画像形成装置１００では、帯電装置１０８が接触型の帯電器となっているが、非接触型の帯電器であってもよい。
【００７２】
図５は本発明の画像形成装置の他の実施形態の基本構成を概略的に示す断面図である。図５に示す画像形成装置２００は、中間転写方式のカラー画像を形成する画像形成装置である。
画像形成装置２００は、ハウジング４００内において４つの電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄが中間転写ベルト４０９に沿って相互に並列に配置されている。
電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄは、例えば、電子写真感光体４０１ａがイエロー、電子写真感光体４０１ｂがマゼンタ、電子写真感光体４０１ｃがシアン、電子写真感光体４０１ｄがブラックの色からなる画像をそれぞれ形成することが可能である。
【００７３】
電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄのそれぞれは所定の方向（紙面上は反時計回り）に回転可能であり、その回転方向に沿って帯電ロール４０２ａ〜４０２ｄ、現像装置４０４ａ〜４０４ｄ、１次転写ロール４１０ａ〜４１０ｄ、クリーニングブレード４１５ａ〜４１５ｄが配置されている。現像装置４０４ａ〜４０４ｄのそれぞれにはトナーカートリッジ４０５ａ〜４０５ｄに収容されたブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４色のトナーが供給可能であり、また、１次転写ロール４１０ａ〜４１０ｄはそれぞれ中間転写ベルト４０９を介して電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄに当接している。
【００７４】
さらに、ハウジング４００内の所定の位置には露光装置４０３が配置されており、露光装置４０３から出射された光ビームを帯電後の電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄの表面に照射することが可能となっている。これにより、電子写真感光体４０１ａ〜４０１ｄの回転工程において帯電、露光、現像、１次転写、クリーニングの各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写ベルト４０９上に重ねて転写される。
中間転写ベルト４０９は駆動ロール４０６、バックアップロール４０８及びテンションロール４０７により所定の張力をもって支持されており、これらのロールの回転によりたわみを生じることなく回転可能となっている。また、２次転写ロール４１３は、中間転写ベルト４０９を介してバックアップロール４０８と当接するように配置されている。バックアップロール４０８と２次転写ロール４１３との間を通った中間転写ベルト４０９は、例えば駆動ロール４０６の近傍に配置されたクリーニングブレード４１６により清浄面化された後、次の画像形成プロセスに繰り返し供される。
【００７５】
また、ハウジング４００内の所定の位置にはトレイ（被転写媒体トレイ）４１１が設けられており、トレイ４１１内の紙などの被転写媒体５００が移送ロール４１２により中間転写ベルト４０９と２次転写ロール４１３との間、さらには相互に当接する２個の定着ロール４１４の間に順次移送された後、ハウジング４００の外部に排紙される。
【００７６】
ここで画像形成装置２００における定着装置４１４は、上述の定着用回転部材を有する。
【実施例】
【００７７】
以下、本発明について実施例及び比較例を挙げて具体的に定着ロールとして使用した場合について説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【００７８】
＜実施例１＞
テトラメチルジパーフロロメチルジシラザンのメタキシレンヘキサフロライド３質量％溶液（信越化学工業（株）製）１００重量部に、平均粒子径８μｍのマイカ粉末（コープケミカル（株）製、商品名  ＭＫ−２００）３０重量部を分散させ、攪拌機で１時間混合した後、８０℃の真空中で乾燥させて、シリル化処理を行ったマイカ粉末を得た。
これをパーフルオロアルコキシ樹脂（三井デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ樹脂：テフロン（登録商標）３５０Ｊモールディングパウダー）１００重量部に１０．０重量部配合し、フッ素樹脂が溶融した状態にて混合分散し、層間剥離させ、混合ペレットを作製した。この混合ペレットを押し出し成型機の中に入れ、チューブの押し出し成型を行い、厚さ２５μｍのフィラーの含有したフッ素樹脂チューブを得た。
【００７９】
外径６０ｍｍのアルミニウム芯金上にプライマー（東レダウコーニング社製、商品名  ＤＹ３９−０５１）を塗布した後、上記のＰＦＡ樹脂からなるチューブが内面にセットされた円筒状金型スリーブに配置し、このなかに液状シリコーンゴム（東レダウコーニング社製、商品名  ＣＦ９３７８）を注入し、加硫させ、フッ素樹脂被覆弾性ロールを得た。
【００８０】
＜実施例２＞
実施例１において、フィラーをモンモリナイト（クニピアＦ：クニミネ工業社製）としたこと以外は同様にしてチューブを作製した。
外径６０ｍｍのアルミニウム芯金上にプライマー（東レダウコーニング社製、商品名  ＤＹ３９−０５１）を塗布した後、長径粒径５μｍであるモンモリナイト（クニミネ工業社製）を１５．０重量部含むＰＦＡ樹脂からなるチューブが内面にセットされた円筒状金型スリーブに配置し、このなかに液状シリコーンゴム（東レダウコーニング社製、商品名  ＣＦ９３７８）を注入し、加硫させ、フッ素樹脂被覆ロールを得た。
【００８１】
＜実施例３＞
実施例１において、フィラーを窒化硼素（ＵＨＰ−Ｓ１：昭和電工（株）社製）としたこと以外は同様にしてチューブを作製した。
外径６０ｍｍのアルミニウム芯金上にプライマー（東レダウコーニング社製、商品名  ＤＹ３９−０５１）を塗布した後、粒径３μｍである合成スメクタイト（珪酸アルミニウムマグネシウム）（ＳＥＮ：コープケミカル株式会社製）を５．０重量部含むＰＦＡ樹脂（三井デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ樹脂：テフロン（登録商標）３５０Ｊモールディングパウダー）からなるチューブが内面にセットされた円筒状金型スリーブに配置し、このなかに液状シリコーンゴム（東レダウコーニング社製、商品名  ＣＦ９３７８）を注入し、加硫させ、フッ素樹脂被覆ロールを得た。
【００８２】
＜実施例４＞
実施例１において、フッ素樹脂をＭＦＡ樹脂（ＭＦＡ：アウジモンド社製）としたこと以外は同様に行い、フッ素樹脂被覆ロールを得た。
【００８３】
＜実施例５＞
実施例１において、テトラメチルジパーフロロメチルジシラザンを用いたところをテトラメチルパーフルオロペンチルジシラザン（信越化学工業社製）に変更した以外は、実施例１と同様にして、フッ素樹脂被覆ロールを得た。
【００８４】
＜実施例６＞
実施例１において、テトラメチルジパーフロロメチルジシラザンを用いたところをテトラメチルパーフルオロオクチルジシラザン（信越化学工業社製）に変更した以外は、実施例１と同様にして、フッ素樹脂被覆ロールを得た。
【００８５】
＜実施例７＞
実施例１同様にしてマイカ（コープケミカル（株）製、商品名  ＭＫ−２００）をシリル化処理したものをＰＦＡ樹脂分散液（ＥＮ５１０ＣＬ：三井デュポンフロロケミカル（株）社製）の固形分１００重量部に対して１０．０重量部添加し、攪拌機により１時間分散させ、分散液を得た。
基体となるポリイミド（ＰＩ）樹脂のＰＩ前駆体溶液としては、ＰＩ前駆体のＮ−メチルピロリドン溶液（商品名：Ｕワニス、宇部興産（株）製、固形分濃度：１８質量％、粘度：約５Ｐａ・ｓ）を利用し、これを内径８０ｍｍ、高さ６００ｍｍの円筒容器からなる塗布槽に満たした。
【００８６】
また、芯体としては、外径３０ｍｍ、長さ５００ｍｍのアルミ製円筒を用い、この表面を、ブラスト加工することにより、芯体表面の表面粗さＲａが１．０μｍで、表面粗さＲｚが６．０μｍとしたものを用意した。さらに芯体表面にはシリコーン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学工業（株）製）を塗布して、３００℃で１時間、焼き付け処理した。
一方、環状体としては、外径６５ｍｍ、内径４０ｍｍ、高さ３０ｍｍのステンレス製の中空状のリングの内側に、外径が４０ｍｍで、断面が三角形であるテフロン（登録商標）（Ｒ）製リングを嵌合させたものを用いた。このテフロン（登録商標）（Ｒ）製リングの最小孔径は３１．３ｍｍであった。
【００８７】
次に、上記環状体を塗布溶液に浮かべた後、環状体を動かないよう固定し、芯体の軸方向を垂直にして、前記環状体の孔へ５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で挿入し、浸漬した。次いで環状体の固定を解除し、１５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で芯体を引き上げた。引き上げ途中では環状体が芯体に接触することはなく、芯体表面には濡れ膜厚が約６５０μｍのＰＩ前駆体塗膜が形成された。
【００８８】
次に、ＰＩ前駆体塗膜がその表面に形成された芯体を、乾燥炉に入れた。設定温度は最初が３０℃で、１時間後に１００℃になるよう、徐々に温度が上昇するようにした。
次に室温に冷却した芯体表面に形成されたＰＩ前駆体塗膜の表面に、先に作製した分散液を浸漬塗布した。
すなわち、乾燥後のＰＩ前駆体塗膜がその表面に形成された芯体を、その長手方向を垂直にして前記ディスパージョン水性塗料中に浸漬し、次いで３００ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げ、ＰＩ前駆体塗膜表面に膜厚が２０μｍのＰＦＡ塗膜を形成した。
【００８９】
続いて室温で５分間の乾燥させた後、６０℃で１０分間加熱乾燥させることにより、ＰＦＡ塗膜から水を除去した。その後、３８０℃で３０分間加熱して、ＰＩ樹脂皮膜を形成すると共に、ＰＦＡ塗膜を焼成した。室温に冷却後、芯体表面からＰＩ樹脂皮膜を剥離することにより、膜厚７０μｍのＰＩ樹脂層の外周面に、膜厚２０μｍのＰＦＡ層が形成された無端ベルト（電子写真用定着ベルト）を得ることができた。この無端ベルトのＰＩ樹脂層と、ＰＦＡ層と、の間の密着性は十分であった。
また、芯体表面には予め離型剤が塗布されていたため、剥離に際して、無端ベルトの内周面が芯体と接着することはなかった。
【００９０】
＜比較例１＞
外径６０ｍｍのアルミニウム芯金上にプライマー（東レダウコーニング社製、商品名  ＤＹ３９−０５１）を塗布した後、ＰＦＡ樹脂からなるチューブが内面にセットされた円筒状金型スリーブに配置し、このなかに液状シリコーンゴム（東レダウコーニング社製、商品名  ＣＦ９３７８）を注入し、加硫させ、フッ素樹脂被覆ロールを得た。
【００９１】
＜比較例２＞
外径６０ｍｍのアルミニウム芯金上にプライマー（東レダウコーニング社製、商品名  ＤＹ３９−０５１）を塗布した後、未処理のマイカ（コープケミカル（株）製、商品名  ＭＫ−２００）を１０重量部含むＰＦＡ樹脂からなるチューブが内面にセットされた円筒状金型スリーブに配置し、このなかに液状シリコーンゴム（東レダウコーニング社製、商品名  ＣＦ９３７８）を注入し、加硫させ、フッ素樹脂被覆ロールを得た。
【００９２】
＜比較例３＞
実施例７において未処理のマイカ（コープケミカル（株）製、商品名  ＭＫ−２００）１０重量部含むＰＦＡ分散液を用いたこと以外は同様に実施し、定着用ベルトを得た。
【００９３】
上記、実施例及び比較例で得られた各定着ロールについてプリンター（ＤｏｃｕＣｅｎｔｅｒＣｏｌｏｒ４００：富士ゼロックス社製）の定着部及び加圧部に配置し、連続通紙による耐久試験及び画質評価を行った。
【００９４】
画質評価に関しては、５万枚通紙後、ベタ黒画像による画像光沢斑の評価を行った。
【００９５】
用紙の定着ロールとの剥離性能評価に関しては、５万枚通紙後、薄紙（富士ゼロックス社製：Ｐ紙）上へのベタ黒画像を用いて、評価を行った。
【００９６】
耐久性に関しては、Ａ４サイズ白紙連続通紙の場合の耐久枚数を測定し、耐久枚数通紙後における定着ローラ又は定着ベルトの表面の磨耗状態を観察した。
【００９７】
結果を表１に示す。
【表１】
2006267976.tif 000003
【００９８】
表１に示されるように、本発明の定着用回転部材では、剥離性、耐久性、耐磨耗性に優れ、得られる画質も良好であることから定着性に優れていることが明らかとなった。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明の実施の形態に係るロール状定着用回転部材を示す概略断面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係るベルト状定着用回転部材を示す概略断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る定着装置を示す概略構成図である。
【図４】本発明実施の形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図５】本発明実施の形態に係る他の画像形成装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
【０１００】
１  定着ロール
２  加圧ロール
３  記録材
５  クリーニング装置
６  外部加圧装置
８  温度センサー
１０  ロール状定着用回転部材
１２  芯金
１４  最表面層
１６  弾性体層
２０  ベルト状定着用回転部材
２２  基材層
１００、２００  画像形成装置
１０７、４０１ａ〜４０１ｄ  電子写真感光体
１０８  帯電装置
１０９  電源
１１０  露光装置
１１１  現像装置
１１２  転写装置
１１３  クリーニング装置
１１４  除電器
１１５  定着装置
４００  ハウジング
４０１ａ〜４０１ｄ  電子写真感光体
４０２ａ〜４０２ｄ  帯電ロール
４０３  露光装置
４０４ａ〜４０４ｄ  現像装置
４０５ａ〜４０５ｄ  トナーカートリッジ
４０９  中間転写ベルト
４１０ａ〜４１０ｄ  １次転写ロール
４１１  トレイ（被転写媒体トレイ）
４１３  ２次転写ロール
４１４  定着ロール
４１５ａ〜４１５ｄ、４１６  クリーニングブレード
５００  被転写媒体
【図１】
2006267976.tif 000004
【図２】
2006267976.tif 000005
【図３】
2006267976.tif 000006
【図４】
2006267976.tif 000007
【図５】
2006267976.tif 000008