(57)【要約】      （修正有）【課題】電子写真方式の画像形成におけるトナー画像の定着において、高速での画像形成においてもトナー画像の定着と記録媒体の分離の両方に優れる定着を可能とする技術を提供する。【解決手段】耐熱性樹脂製の基層６１１、弾性材料製の弾性層６１２、およびフッ素樹脂製の離型層６１３、を積層方向にこの順で有し、上記基層の１８０℃、１Ｈｚにおける損失正接ｔａｎδ１８０が０．０５以上である。【選択図】図２
2018194611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐熱性樹脂製の基層、前記基層上に配置されている弾性材料製の弾性層、および前記弾性層上に配置されている離型層を有する定着ベルトにおいて、
前記基層の１８０℃、１Ｈｚにおける損失正接ｔａｎδは、０．０５以上である、
定着ベルト。
【請求項２】
前記損失正接ｔａｎδは、０．０５〜０．１２である、請求項１に記載の定着ベルト。
【請求項３】
前記耐熱性樹脂はポリイミドであり、前記弾性材料はシリコーンゴムであり、前記離型層はフッ素樹脂製である、請求項１または２に記載の定着ベルト。
【請求項４】
前記フッ素樹脂は、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂である、請求項３に記載の定着ベルト。
【請求項５】
前記基層は、前記基層中に分散されているカーボンブラックをさらに有し、前記基層における前記カーボンブラックの含有量は、５〜４０質量％である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着ベルト。
【請求項６】
無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを無端状に支持するための二以上のローラと、前記ローラに支持されている前記定着ベルトを加熱するための加熱装置と、前記二以上のローラのうちの一つのローラに向けて相対的に付勢されるように配置されている加圧ローラと、を有し、前記定着ベルトを介して上記加圧ローラによって付勢される上記ローラのローラ径が５０ｍｍ以上である定着装置において、
前記定着ベルトは、請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着ベルトである、定着装置。
【請求項７】
前記定着ベルトは、４５Ｎ以下の張力で前記二以上のローラによって支持されている、請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
記録媒体上に担持されている未定着のトナー画像を加熱および加圧によって前記記録媒体に定着させるための定着装置を有する電子写真方式の画像形成装置において、
前記定着装置は、請求項６または７に記載の定着装置である、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、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機やレーザービームプリンターなどの画像形成装置で採用される定着装置は、通常、加熱された定着ベルトを、未定着のトナー画像を担持している記録媒体に当接させて、トナー画像を記録媒体に定着させる。当該定着装置では、例えば、無端状の定着ベルトを支持する二以上のローラの一つが、当該定着ベルトを加熱するための加熱ローラとなっている。上記定着ベルトの熱容量は比較的小さいため、上記定着装置は、定着性に優れており、例えば、画像形成の高速化に有利である。
【０００３】
熱容量が比較的小さく、強度と適度な弾性とを両立させる目的で、基層、弾性層および表面層（離型層）の三層を有する定着ベルトが知られており、中でも、その損失弾性率が２０〜８０ＧＰａである無端状の定着ベルト（例えば、特許文献１参照）、および、弾性層における１８０℃、振幅１０μｍ、振動数１Ｈｚでの貯蔵弾性率に対する損失弾性率の比である損失正接ｔａｎδが０．０６〜０．２である無端状の定着ベルト（例えば、特許文献２参照）、が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５８０５３号公報
【特許文献２】特開２００５−３００５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、定着工程における記録媒体の分離性の向上のためには、当該記録媒体が挟まれる定着ニップ部における定着ベルトの出口側の部分の曲率を大きくする対策が講じられている。一方、上記画像形成装置には、画像形成のさらなる高速化が求められている。画像形成装置の印刷速度が高くなると、通常、上記ローラのローラ径は、定着性の確保のために当該ローラが保有すべき熱量の観点から大きくなり、上記の曲率は小さくなり、また、定着ベルトの張力もより低くなる。このように、定着ベルトを有する定着装置を用いる電子写真方式の画像形成では、高速化と分離性および定着性の維持、向上との両方を達成することが困難であり、この点、検討の余地が残されている。
【０００６】
本発明は、電子写真方式の画像形成におけるトナー画像の定着において、高速での画像形成においてもトナー画像の定着と記録媒体の分離の両方に優れる定着を可能とする技術を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、耐熱性樹脂製の基層、上記基層上に配置されている弾性材料製の弾性層、および上記弾性層上に配置されている離型層を有し、上記基層の１８０℃、１Ｈｚにおける損失正接ｔａｎδが０．０５以上である定着ベルト、を提供する。
【０００８】
また、本発明は、無端状の上記定着ベルトと、上記定着ベルトを無端状に支持するための二以上のローラと、上記ローラに支持されている上記定着ベルトを加熱するための加熱装置と、上記二以上のローラのうちの一つのローラに向けて相対的に付勢されるように配置されている加圧ローラとを有し、上記定着ベルトを介して上記加圧ローラによって付勢される上記ローラのローラ径が５０ｍｍ以上である定着装置、を提供する。
【０００９】
さらに、本発明は、記録媒体上に担持されている未定着のトナー画像を加熱および加圧によって上記記録媒体に定着させるための上記定着装置を有する電子写真方式の画像形成装置、を提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高速での画像形成においてもトナー画像の定着性と記録媒体の分離性の両方に優れる定着ベルトを提供することができ、この定着ベルトを用いることにより、電子写真方式の画像形成において、高速での画像形成においてもトナー画像の定着と記録媒体の分離のいずれもが良好な定着を実現することである。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示す図である。
【図２】図２Ａは、本発明の一実施の形態に係る定着ベルトの構成を模式的に示す図であり、図２Ｂは、図２Ａ中のＢ部を拡大して示す図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る定着ベルトと、それ以外の比較用の定着ベルトとにおける、１Ｈｚでの損失正接の温度との相関を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る定着ベルトは、耐熱性樹脂製の基層、上記基層上に配置されている弾性材料製の弾性層、および上記弾性層上に配置されているフッ素樹脂製の離型層を有する。上記定着ベルトは、その基層が後述の特定の弾性特性を有する以外は、基層、弾性層および離型層がこの順で重なるように配置されている公知の定着ベルトと同様に構成することができる。
【００１３】
上記基層は、耐熱性樹脂製である。「耐熱性樹脂製」とは、基層を構成する主な材料が耐熱性樹脂であることを意味し、「耐熱性」とは、電子写真方式の画像形成におけるトナー画像の記録媒体への定着に上記定着ベルトを用いる際の温度（例えば１５０〜２２０℃）において十分に安定しており所期の物性を発現することを意味する。
【００１４】
上記基層は、特定の弾性特性を有する。すなわち、上記基層の１８０℃、１Ｈｚにおける損失正接（以下、この損失正接を「ｔａｎδ１８０」とも言う）は０．０５以上である。損失正接は、貯蔵弾性率（Ｇ’）に対する損失弾性率（Ｇ”）の比（Ｇ”／Ｇ’）であり、一般にｔａｎδと表される。損失弾性率（Ｇ”）は、材料力学物性における粘性の寄与を、貯蔵弾性率（Ｇ’）は、弾性の寄与をそれぞれ表す。
【００１５】
上記ｔａｎδ１８０が０．０５以上であると、十分な分離性が発現される。これは、定着ニップ部の出口側において、定着ベルトを支持するローラの外周面へ定着ベルトが十分に追従し、定着ニップ部から排出される記録媒体に対する定着ベルトの表面の角度の差が、従来の定着ベルトに比べて大きくなるため、と考えられる。
【００１６】
上記ｔａｎδ１８０の上限は、分離性の向上効果の観点からは限定されない。分離性の向上効果が頭打ちになる観点や、基層上の他の層の機能が十分に発現されるように他の層を支持する観点から、上記ｔａｎδ１８０は、０．１５以下であってよい。上記ｔａｎδ１８０は、さらに定着性を高める観点から、０．０５〜０．１２であることが好ましい。
【００１７】
また、上記基層の３０℃、１Ｈｚでの損失正接（以下、この損失正接を「ｔａｎδ３０」とも言う）は、０．０１５以上であることが、室温における弾性層とのマッチングの観点から好ましい。ｔａｎδ３０が０．０１５未満であると、１８０℃での粘弾性特性が不十分となることがある。損失正接は、一般に、温度の上昇によって高まるので、１８０℃、１Ｈｚでの上記の損失正接（ｔａｎδ１８０）が十分に実現される観点から、上記ｔａｎδ３０は、０．０４以下であってよい。
【００１８】
上記ｔａｎδ１８０およびｔａｎδ３０は、損失正接を測定可能な公知の測定装置、例えば、ＴＡインスツルメント社製の動的粘弾性測定装置「ＲＳＡ−Ｇ２」を用いて、振動を１Ｈｚ、歪みを０．０１％とし、測定温度を３０℃から１８０℃まで変化させて測定することによって求めることが可能である。また、上記損失正接は、定着ベルトから基層を分離して得られる試料を用いて求めてもよいし、定着ベルトの製造過程における基層またはその試料から求めてもよい。
【００１９】
上記ｔａｎδ１８０およびｔａｎδ３０は、基層の材料または組成によって調整することが可能であり、例えば、基層を構成する耐熱性樹脂の架橋度または材料力学的特性や、基層中のフィラーの種類または含有量などによって調整することが可能である。
【００２０】
上記耐熱性樹脂は、定着ベルトの上記の使用温度において実質的な変性および変形を生じない樹脂から適宜に選ばれ、一種でもそれ以上でもよい。上記耐熱性樹脂の例には、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリエーテルエーテルケトンが含まれる。中でも、耐熱性の点から、ポリイミドが好ましい。
【００２１】
ポリイミドは、その前駆体であるポリアミド酸の、２００℃以上の加熱による、または触媒を用いることによる、脱水、環化（イミド化）反応を進めることによって得ることができる。ポリアミド酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを溶媒に溶解し、混合・加熱による重縮合反応によって製造してもよいし、市販品を用いてもよい。上記ジアミン化合物およびテトラカルボン酸二無水物の例には、特開２０１３−２５１２０号公報の段落０１２３〜０１３０に記載の化合物が含まれる。
【００２２】
上記基層における上記耐熱性樹脂の含有量は、上記基層を形成するのに十分な量であればよく、例えば、５０質量％以上であることが好ましく、６０〜７５質量％であることがより好ましく、７６〜９０質量％であることがさらに好ましい。
【００２３】
上記基層は、本実施形態の効果が得られる範囲において、耐熱性樹脂以外の成分をさらに含んでいてもよい。たとえば、上記基層は、前述したフィラーをさらに含有していてもよい。上記フィラーは、例えば、基層の硬さ、伝熱性および導電性の少なくともいずれかの向上に寄与する成分である。当該フィラーは、一種でもそれ以上でもよく、その材料の例には、カーボンブラック、ケッチェンブラック、ナノカーボンおよび黒鉛が含まれる。
【００２４】
上記基層における上記フィラーの含有量は、多すぎると基層の靱性が低くなって定着ベルトの定着性および分離性が低くなることがあり、また、少なすぎると、例えば適度な導電性の付与などのフィラーによる所期の効果が不十分となることがある。このような観点から、上記基層における上記フィラーの含有量は、５質量％以上であることが好ましく、１０質量％以上であることが好ましく、あるいは１５質量％以上であることが好ましい。また、上記の観点から、上記基層における上記フィラーの含有量は、４０質量％以下であることが好ましく、３０質量％以下であることが好ましく、あるいは２０質量％以下であることが好ましい。
【００２５】
上記弾性層は、定着ニップ部における定着ベルトの表面と、未定着のトナー画像を担持する記録媒体との接触性の向上に寄与する弾性を有する層であり、弾性材料製である。「弾性材料製」とは、弾性層を構成する主な材料が弾性材料であることを意味し、「弾性」とは、電子写真方式の画像形成におけるトナー画像の記録媒体への定着において、定着ベルトが未定着トナー画像を有する記録媒体の表面に対して十分に接する変形を定着ベルトに付与することを意味する。
【００２６】
上記弾性材料は、一種でもそれ以上でもよく、例えば、２０Ｈｚでの損失正接ｔａｎδ（貯蔵弾性率に対する損失弾性率の比）が０．１以下である材料である。当該弾性材料の例には、弾性樹脂材料が含まれ、その例には、シリコーンゴム、熱可塑性エラストマーおよびゴム材料が含まれる。中でも、上記弾性材料は、所期の弾性の他に耐熱性の観点から、シリコーンゴムであることが好ましい。
【００２７】
上記シリコーンゴムは、一種でもそれ以上でもよい。上記シリコーンゴムの例には、ポリオルガノシロキサンまたはその加熱硬化物、および、特開２００９−１２２３１７号公報に記載の付加反応型シリコーンゴム、が含まれる。当該ポリオルガノシロキサンの例には、特開２００８−２５５２８３号公報に記載の、両末端がトリメチルシロキサン基で封鎖され、側鎖にビニル基を有するジメチルポリシロキサン、が含まれる。
【００２８】
当該弾性層の厚さは、例えば、伝熱性および弾性を十分に発現させる観点から、５〜３００μｍであることが好ましく、５０〜２５０μｍであることがより好ましく１００〜２００μｍであることがさらに好ましい。
【００２９】
上記弾性層は、本実施形態の効果が得られる範囲において、上記の弾性樹脂材料以外の成分をさらに含んでいてもよい。たとえば、上記弾性材料は、弾性層の伝熱性を高めるための伝熱性のフィラーをさらに含んでいてもよい。当該フィラーの材料の例には、シリカ、金属シリカ、アルミナ、亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、カーボンおよび黒鉛が含まれる。上記フィラーの形態は、限定されず、例えば、球状粉末、不定形粉末、扁平粉末または繊維である。
【００３０】
上記弾性材料における上記弾性樹脂材料の含有量は、伝熱性と弾性とを両立させる観点から、例えば６０〜１００体積％であることが好ましく、７５〜１００体積％であることがより好ましく、８０〜１００体積％であることがさらに好ましい。
【００３１】
また、例えば上記離型層は、定着ニップ部における定着ベルトの表面からの記録媒体上の溶融トナー層に対する分離性の向上に寄与する離型性を有する層であり、トナー成分に対する適度な離型性を有する。上記離型層は、定着時に記録媒体に当接する定着ベルトの外表面を構成する。上記離型層は、フッ素樹脂製である。「フッ素樹脂製」とは、離型層を構成する主な材料がフッ素樹脂であることを意味する。
【００３２】
上記フッ素樹脂の例には、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（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）およびテトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）が含まれる。中でも、ＰＦＡがより好ましい。
【００３３】
上記離型層の厚さは、例えば、熱の伝達、弾性層の変形への追従および離型性の発現の観点から、５〜４０μｍであることが好ましく、１０〜３５μｍであることがより好ましく、２０〜３０μｍであることがさらに好ましい。
【００３４】
上記離型層は、本実施形態の効果が得られる範囲において、上記フッ素樹脂以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。たとえば、上記離型層は、潤滑材粒子をさらに含んでいてもよい。当該潤滑材粒子の例には、フッ素樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子およびシリカ粒子が含まれる。
【００３５】
上記離型層の材料における上記フッ素樹脂の含有量は、伝熱性、および、弾性層の変形に十分に追従する柔軟性、の観点から、７０〜１００体積％であることが好ましい。
【００３６】
上記定着ベルトは、基層、弾性層および離型層をこの順に有する定着ベルトを作製可能な公知の方法によって行うことが可能である。
【００３７】
なお、上記定着ベルトの１８０℃、１Ｈｚでの損失正接は、本実施の形態の効果が得られる範囲において適宜に決めることができ、例えば、走行する定着ベルトの無端軌道の形状を維持する観点および未定着のトナー画像を担持している記録媒体への十分な追従性を確保する観点から、０．０４〜０．０７であることが好ましい。当該損失正接は、定着ベルトを測定対象とする以外は前述のｔａｎδ１８０と同じ方法によって求めることが可能であり、基層以外の他の層（例えば弾性層）の粘弾性特性によって調整することが可能である。
【００３８】
上記定着ベルトは、電子写真方式の画像形成装置における定着装置に適用される。上記定着ベルトを有する画像形成装置は、上記の定着ベルトを有する以外は、記録媒体上の未定着のトナー画像を、定着ベルトを用いる加熱および加圧によって上記記録媒体に定着させるための定着装置を有する公知の画像形成装置と同様に構成することができる。上記定着ベルトは、電子写真方式の高速での画像形成に用いることができ、それよりも低速の画像形成にも用いることができる。高速の画像形成における「高速」とは、例えばＡ４版の記録媒体で６０枚／分以上の印刷速度を意味し、より具体的には、Ａ４版の記録媒体で６０〜８０枚／分の印刷速度とも言える。
【００３９】
上記定着装置は、無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを無端状に支持するための二以上のローラと、上記ローラに支持されている上記定着ベルトを加熱するための加熱装置と、上記二以上のローラのうちのローラ一つに向けて相対的に付勢されるように配置されている加圧ローラとを有する。上記定着装置は、上記の無端状の定着ベルトとして本実施の形態の上記定着ベルトを有する以外は、公知のいわゆる二軸ベルト式定着装置と同様に構成することができる。
【００４０】
上記二以上のローラは、その少なくとも一つに上記加熱装置を内蔵していてもよく、例えば上記定着ベルトを加熱するための加熱ローラを含んでいてもよい。当該加熱ローラは、例えば、アルミニウム製などの伝熱性のスリーブと、当該スリーブの内側に配置されるハロゲンヒータなどの加熱源とを有する。当該スリーブの外周面は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂製の層によって被覆されていてもよい。
【００４１】
なお、上記加熱装置は、ローラ外に配置される加熱装置、すなわち、支持されている当該定着ベルトが形成する無端軌道の内周側または外周側に当該無端軌道に向けて配置される加熱装置、であってもよいし、ローラに内蔵される加熱装置とローラ外に配置される加熱装置との両方を含んでいてもよい。
【００４２】
上記二以上のローラのうちの上記加熱ローラ以外のローラは、一以上あればよく、所望の他の機能に応じて適宜に構成することが可能である。
【００４３】
上記定着ベルトを介して上記加圧ローラによって付勢される上記ローラのローラ径は、高速の画像形成に対応可能な観点から大きいことが好ましく、例えば５０ｍｍ以上である。上記ローラ径が大きいと、定着時における定着ニップ部での定着ベルトから記録媒体が分離しにくくなり、高速での画像形成における当該分離が困難になる傾向があり、上記定着装置では、上記定着ベルトの優れた分離性および定着性、ならびに所望の画像形成速度に応じて、上記ローラ径を適宜に設定することが可能である。たとえば、上記ローラ径は、画像形成の高速化の観点、および、定着時における記録媒体に対する定着ベルトの定着性の向上の観点から、６０ｍｍ以上であることがより好ましく、十分な分離性および定着性を確保する観点から１００ｍｍ以下が好ましい。
【００４４】
上記定着ベルトは、上記二以上のローラに、張った状態、すなわち所定の張力がかかった状態で支持される。上記張力は、大きすぎると、弾性層の弾性などのような、定着ベルトの記録媒体への密着性に寄与する物性の定着ニップ部における発現が不十分となることがある。上記密着性の観点から、上記張力は、４５Ｎ以下であることが好ましく、５０Ｎ以下であることがより好ましい。上記張力は、定着ベルトが上記ローラによって支持されることによって形成する無端軌道の形状を維持するのに十分な大きさであればよく、例えば２０Ｎ以上であればよい。上記張力は、例えば、上記二以上のローラ間の距離によって調整することが可能である。
【００４５】
上記定着ベルトを有する画像形成装置は、上記の定着ベルトを有する以外は、記録媒体上の未定着のトナー画像を、定着ベルトを用いる加熱および加圧によって上記記録媒体に定着させるための定着装置を有する公知の画像形成装置と同様に構成することができる。
【００４６】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態をさらに説明する。
図１に示されるように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０および制御部１００を備える。
【００４７】
制御部１００は、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御するための装置であり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）を備える。
【００４８】
画像読取部１０は、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ  Ｄｏｃｕｍｅｎｔ  Ｆｅｅｄｅｒ）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）などを備えて構成される。操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）で構成され、表示部および操作部として機能する。画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路などを備える。
【００４９】
画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１、中間転写ユニット４２、および二次転写ユニット４３などを備える。
【００５０】
画像形成ユニット４１は、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の４つの画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋで構成される。画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有するので、図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、またはＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。
【００５１】
画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、およびドラムクリーニング装置４１５などを備える。
【００５２】
感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Ｕｎｄｅｒ  Ｃｏａｔ  Ｌａｙｅｒ）、電荷発生層（ＣＧＬ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ  Ｌａｙｅｒ）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Ｃｈａｒｇｅ  Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ  Ｌａｙｅｒ）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｈｏｔｏ−ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）である。
【００５３】
帯電装置４１４は、例えばコロナ放電を用いる非接触式の帯電装置である。帯電装置４１４は、感光体ドラム４１３に接触して帯電させる接触式の帯電装置であってもよい。露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成されている。現像装置４１２は、二成分現像剤用の現像装置であり、各色成分の現像剤（例えば、小粒径のトナーと磁性体とからなる二成分現像剤）を収容している。ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接可能に配置されている弾性ブレードなどのドラムクリーニングブレードを有している。
【００５４】
中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラ４２２、バックアップローラ４２３Ａを含む複数の支持ローラ４２３、およびベルトクリーニング装置４２６などを備える。
【００５５】
中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラ４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラ４２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラで構成され、その他は従動ローラで構成される。ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接可能に配置されている弾性ブレードなどのベルトクリーニングブレードを有している。
【００５６】
二次転写ユニット４３は、例えば二次転写ローラ４３１を備える。二次転写ユニット４３は、二次転写ローラを含む複数の支持ローラに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成であってもよい。
【００５７】
定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。定着部６０は、無端状の定着ベルト６１と、定着ベルト６１を無端状に支持するための二本のローラ６４、６５と、ローラ６４、６５に支持されている定着ベルト６１を加熱するための加熱装置６３と、ローラ６４に対して相対的に付勢されるように配置されている加圧ローラ６２とを有する。
【００５８】
ローラ６４は、定着ベルト６１を介して加圧ローラ６２に対向して配置されており、そのローラ径は、５０ｍｍ以上である。ローラ６４、６５は、定着ベルト６１を４５Ｎの張力で無端軌道上に支持している。たとえば、ローラ６４は駆動ローラであり、ローラ６５は従動ローラである。加熱装置６３は、例えばハロゲンランプや抵抗発熱体などで構成されており、ローラ６５に内蔵されている。加圧ローラ６２は、ローラ６４に対して接近離脱自在に配置されている。ローラ６４に支持されている定着ベルト６１に加圧ローラ６２が圧接することにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップ部が形成される。用紙Ｓは、記録媒体に相当し、例えば規格用紙、特殊用紙などである。
【００５９】
なお、加熱装置６３には、電磁誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ）方式の加熱装置を採用してもよい。また、定着器Ｆ内には、エアを吹き付けることにより、定着ベルト６１または加圧ローラ６２から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットがさらに配置されていてもよい。定着部６０は、上記の定着装置に相当する。
【００６０】
定着ベルト６１は、図２Ａに示されるように、無端状のベルトであり、図２Ｂに示されるように、基層６１１、弾性層６１２および離型層６１３がこの順で積み重ねられて構成されている。基層６１１はポリイミド製のベルトであり、基層６１１中にはカーボンブラックが分散されている。基層６１１のｔａｎδ１８０は、０．０５以上であり、基層６１１は、前述の本実施形態における基層に該当している。
【００６１】
弾性層６１２は、例えばシリコーンゴム製の弾性を有する層であり、離型層６１３は、例えばペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）の層である。
【００６２】
用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、第１の搬送部５３、および第２の搬送部５７などを備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズなどに基づいて識別された用紙Ｓが予め設定された種類ごとに収容される。第１の搬送部５３は、中間搬送ローラ部５４、ループローラ部５５、およびレジストローラ部５６を含む複数の搬送ローラ部を備える。第２の搬送部５７は、複数の搬送ローラ部が配置されたスイッチバック経路５８および裏面用搬送路５９を備える。
【００６３】
画像形成装置１において、自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において必要に応じて所定の画像処理が施される。
【００６４】
制御部１００は、感光体ドラム４１３を回転させる駆動用モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御する。それにより、感光体ドラム４１３は、一定の周速度で回転する。帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置４１１は、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射し、感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。現像装置４１２は、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー画像を形成する。
【００６５】
一方、中間転写ベルト４２１は、駆動ローラとなる支持ローラ４２３が回転することにより、矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラ４２２によって中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、一次転写ニップ部が形成され、感光体ドラム４１３上の各色のトナー画像は、中間転写ベルト４２１に各色トナー画像が順次重なるように一次転写される。感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーは、ドラムクリーニング装置４１５における、感光体ドラム４１３の表面に当接する上記弾性ブレードによって一次転写後に当該表面から除去される。
【００６６】
他方、中間転写ベルト４２１を介して、二次転写ローラ４３１がバックアップローラ４２３Ａに圧接されることにより、二次転写ニップ部が形成される。給紙部５１または第２の搬送部５７から給紙された用紙Ｓは、二次ニップ転写部に搬送される。用紙Ｓの傾きおよび幅方向の位置（片寄り）は、第１の搬送部５３により搬送される過程で補正される。
【００６７】
二次転写ニップ部を用紙Ｓが通過する際、中間転写ベルト４２１に担持されているトナー画像が用紙Ｓに二次転写される。トナー画像が転写された用紙Ｓは、定着部６０に向けて搬送される。二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーは、ベルトクリーニング装置４２６における、中間転写ベルト４２１の表面に当接する上記弾性ブレードによって当該表面から除去される。
【００６８】
定着部６０では、ローラ６４、６５および加圧ローラ６２は、いずれも、Ａ４サイズの記録媒体で６０枚／分以上となる速度で回転し、同速度で定着ベルト６１は、無端軌道上を移動する。定着部６０は、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー画像を定着させる。定着ベルト６１、加圧ローラ６２および加熱装置６３などの駆動制御は、制御部１００によって行われる。
【００６９】
加熱装置６３によって定着ベルト６１が加熱され、その結果、定着ベルト６１が幅方向にわたって所定の定着温度（例えば１８０℃）で均一となる。定着温度とは、用紙Ｓ上のトナーを溶融するのに必要な熱エネルギーを供給し得る温度であり、画像形成される用紙Ｓの紙種などによって異なる。
【００７０】
両面印刷の場合では、第２の搬送部５７は、用紙Ｓをスイッチバック経路５８に一旦搬送した後、スイッチバックさせて裏面用搬送路５９に搬送することにより用紙Ｓを反転させ、第１の搬送部５３（ループローラ部５５の上流）に供給する。そして、再度、二次転写ニップ部に用紙Ｓを供給して所望のトナー画像を用紙Ｓに転写させ、次いで定着部６０において当該トナー画像を用紙Ｓに定着させる。
【００７１】
こうして所望の画像が形成された用紙Ｓは、排紙ローラ５２ａを備えた排紙部５２により画像形成装置１の機外に排紙される。
【００７２】
定着ベルト６１は、高速の画像形成においても、トナー画像の用紙Ｓへの定着性と、定着ニップ部における用紙Ｓの分離性とに優れる。その理由は、以下のように考えられる。
【００７３】
定着ベルト６１は、前述したように基層６１１の特定の粘弾性特性を有しており、この粘弾性特性は、一般の定着ベルトの基層のそれに比べて高い。図３は、本実施形態に係る定着ベルトＡ、Ｂとそれ以外の一般的な定着ベルトＣにおける、１Ｈｚでの損失正接の温度との相関を示す図である。図３中、実線は定着ベルトＡを、一点鎖線は定着ベルトＢを、そして破線は定着ベルトＣをそれぞれ表している。
【００７４】
ｔａｎδ３０は、定着ベルトＡで０．０１９であり、定着ベルトＢで０．０１８であり、定着ベルトＣで０．０１３であり、定着ベルトＡ、Ｂのｔａｎδ３０は、定着ベルトＣのそれに比べて十分に大きいものの、定着ベルトＡ〜Ｃの間でのｔａｎδ３０の差は、０．０１程度である。定着ベルトＡ、Ｂの損失正接は、温度が高まるに連れて大きくなり、１８０℃（ｔａｎδ１８０）ではそれぞれ、０．０９５、０．０８５である。これに対して、定着ベルトＣのｔａｎδ１８０は、温度の上昇に伴って多少は大きくなるものの定着ベルトＡ、Ｂのそれに比べて明らかに低く、０．０３０である。このように、本実施形態の定着ベルトは、顕著に高いｔａｎδ１８０を有している。
【００７５】
また、損失正接は、一般に、大きいほど粘性が大きくなると考えられている。定着ベルト６１は、前述したようにローラ６４に支えられて加圧ローラ６２との間に定着ニップ部を形成しており、このとき、基層６１１は、ローラ６４に接している。
【００７６】
基層６１１は、粘性が高いので、ローラ６４の外周面への追従性が高く、定着ニップ部の出口においてもローラ６４の外周面に当接する。この基層６１１のローラ６４に対する追従性は、基層６１１が用紙Ｓとは接触しないことから、用紙Ｓとの接触によって影響されない。よって、定着ニップ部の出口において、定着ベルト６１が、ローラ６４の外周面に沿って、当初より用紙Ｓに対して離れる方向に移動する。このため、当該出口において、定着ベルト６１の表面の接線と用紙Ｓの表面とがなす角が早くから形成され、その結果、良好な分離性が示される。
【００７７】
また、ローラ６４のローラ径が５０ｍｍと大きく、また定着ベルト６１が４５Ｎ以下の張力で支持されていることから、良好な定着性が示されるとともに、高速（例えば、Ａ４版で６０〜８０枚／分）の画像形成が実施される。
【００７８】
なお、画像形成速度がより低い画像形成方法では、定着ベルト６１は、前述の三層構造による定着性の向上効果、および、離型層の材料による分離性の向上効果、を十分に発現する。よって、画像形成装置１は、上記の高速よりも低い速度での画像形成においても、良好な画像を形成することが可能である。
【００７９】
以上の説明から明らかように、本実施の形態の定着ベルトは、耐熱性樹脂製の基層、上記基層上に配置されている弾性材料製の弾性層、および上記弾性層上に配置されているフッ素樹脂製の離型層を有し、上記基層の１８０℃、１Ｈｚにおける損失正接ｔａｎδ１８０が０．０５以上である。また、本実施の形態の定着装置は、無端状の上記の定着ベルトと、上記定着ベルトを無端状に支持するための二以上のローラと、上記ローラに支持されている上記定着ベルトを加熱するための加熱装置と、上記二以上のローラのうちの一つのローラに向けて相対的に付勢されるように配置されている加圧ローラと、を有し、上記定着ベルトを介して上記加圧ローラによって付勢される上記ローラのローラ径が５０ｍｍ以上である。さらに、本実施の形態の画像形成装置は、電子写真方式であって、記録媒体上に担持されている未定着のトナー画像を加熱および加圧によって上記記録媒体に定着させるための上記の定着装置を有する。よって、電子写真方式の画像形成におけるトナー画像の定着において、高速での画像形成においてもトナー画像の定着と記録媒体の分離の両方に優れる定着を実現することができる。
【００８０】
また、上記損失正接ｔａｎδ１８０が０．０５〜０．１２であることは、定着性を高める観点からより一層効果的である。
【００８１】
また、上記耐熱性樹脂がポリイミドであり、上記弾性材料がシリコーンゴムであり、上記離型層がフッ素樹脂製であることは、部材耐久性の観点、ならびに、画像定着安定性および画像分離性の観点からより効果的であり、上記フッ素樹脂がペルフルオロアルコキシフッ素樹脂であることは、上記の観点からより一層効果的である。
【００８２】
また、上記基層が上記基層中に分散されているカーボンブラックをさらに有し、上記基層における上記カーボンブラックの含有量が５〜４０質量％であることは、分離性と定着性の両方を高める観点からより一層効果的である。
【００８３】
また、上記定着ベルトが４５Ｎ以下の張力で上記二以上のローラによって支持されていることは、上記定着性および分離性の両方の向上の観点からより一層効果的である。
【実施例】
【００８４】
本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例などに限定されない。
【００８５】
［実施例１］
ポリアミド酸のワニス（宇部興産株式会社製、「ユピア−ＳＴ」、「ユピア」は同社の登録商標）と、ポリアミド酸に対して４質量％のカーボンブラック（平均粒径１０μｍ）とを含有する基層用塗料を円筒金型の外側に回転塗布し、次いで、当該基層用塗料の塗膜を４００〜４５０℃で乾燥させるとともに塗膜中のポリアミド酸をイミド化して、内径９９ｍｍ、長さ３６０ｍｍ、厚み７０μｍの円筒形のポリイミド管状物である基層ベルト１を作製した。
【００８６】
ＴＡインスツルメント社製の動的粘弾性測定装置「ＲＳＡ−Ｇ２」を用いて、振動を１Ｈｚ、歪みを０．０１％とし、測定温度を３０℃から１８０℃まで変化させて測定することによって、基層ベルト１の１８０℃、１Ｈｚでの損失正接ｔａｎδ１８０を求めたところ、基層ベルト１のｔａｎδ３０は、０．０３２であり、基層ベルト１のｔａｎδ１８０は、０．１４であった。なお、上記ポリアミド酸は、３，３’，４，４’−ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とｐ−フェニレンジアミンの脱水縮合による重合物である。
【００８７】
次いで、上記基材ベルトの内側に、外径９９ｍｍのステンレス製の円筒状の芯金を密着させ、当該基材ベルトの外側に、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを内周面上に保持する円筒金型を被せ、このようにして上記芯金と上記円筒金型を同軸で保持するとともに、両者の間にキャビティを形成した。次いで、当該キャビティにシリコーンゴム材料を注入し、加熱硬化して、厚さ２００μｍのシリコーンゴムによる弾性層を作製した。こうして、ポリイミド製の基層、シリコーンゴム製の弾性層、および、ＰＦＡ製の離型層をこの順で有する無端状の定着ベルト１を得た。
【００８８】
定着ベルト１から基層ベルト１を剥離して取り出し、上記の動的粘弾性測定装置でそのｔａｎδ１８０を求め、基層ベルト１の作製直後のｔａｎδ１８０と実質的に同じであることを確認した。
【００８９】
［実施例２〜５］
上記ワニス中のカーボンブラックの含有量を１０質量％、１５質量％、２０質量％および３０質量％にそれぞれ変更する以外は実施例１と同様にして、基層ベルト２〜５のそれぞれを作製し、そして定着ベルト２〜５のそれぞれを作製した。基層ベルト２のｔａｎδ３０は、０．０２５であり、ｔａｎδ１８０は０．１２であった。基層ベルト３のｔａｎδ３０は、０．０１６であり、ｔａｎδ１８０は０．０８であった。基層ベルト４のｔａｎδ３０は、０．０１４であり、ｔａｎδ１８０は０．０７であった。そして、基層ベルト５のｔａｎδ３０は、０．００９であり、ｔａｎδ１８０は０．０５であった。
【００９０】
［実施例６］
イミド化の温度を４００〜４５０℃から３００〜４００℃に変更する以外は実施例４と同様にして、基層ベルト６を作製し、そして定着ベルト６を作製した。基層ベルト６のｔａｎδ３０は、０．０１８であり、ｔａｎδ１８０は０．０９であった。
【００９１】
［実施例７］
上記基層用塗料に代えて、ポリアミドイミドのワニス（日立化成株式会社製、「ＨＰＣ−５０１２」）と、ポリアミドイミドに対して１０質量％のカーボンブラックとを含有する基層用塗料を用いる以外は実施例１と同様にして、基層ベルト７を作製し、そして定着ベルト７を作製した。基層ベルト７のｔａｎδ３０は、０．０２３であり、ｔａｎδ１８０は０．１２であった。
【００９２】
［実施例８］
カーボンブラックに代えて窒化アルミニウム（平均粒径１０μｍ）を用いる以外は実施例２と同様にして、基層ベルト８を作製し、そして定着ベルト８を作製した。基層ベルト８のｔａｎδ３０は、０．０１５であり、ｔａｎδ１８０は０．０８であった。
【００９３】
［実施例９］
上記基層用塗料に代えて、ポリアミドイミドの上記ワニスと、ポリアミドイミドに対して５質量％の窒化アルミニウムとを含有する基層用塗料を用い、かつイミド化温度を３００〜４００℃に変更する以外は実施例１と同様にして、基層ベルト９を作製し、そして定着ベルト９を作製した。基層ベルト９のｔａｎδ３０は、０．０３０であり、ｔａｎδ１８０は０．１４であった。
【００９４】
［比較例１］
カーボンブラックの含有量を４５質量％に変更する以外は実施例１と同様にして、基層ベルトＣ１を作製し、そして定着ベルトＣ１を作製した。基層ベルトＣ１のｔａｎδ３０は、０．００８であり、ｔａｎδ１８０は０．０４であった。
【００９５】
［評価］
定着ベルト１〜９およびＣ１のそれぞれを、図１に示されるような二軸ベルト式定着装置を備えた電子写真方式の画像形成装置の定着ベルトとして設置する。定着ニップ部を構成するローラであって、定着ベルトを支持する側の（加圧ローラに対向して配置される）ローラのローラ径は６０ｍｍである。各定着ベルトについて、定着ベルトの表面温度を１８０℃とし、Ａ４サイズの普通紙に、当該普通紙の搬送方向に対して垂直方向に５ｃｍ幅のマゼンタ色の帯状ベタ画像のトナー画像（トナー付着量：８ｇ／ｍ２）を転写し、当該普通紙を６５枚／分の速度で縦方向に定着ニップ部に通し、上記帯状画像の定着画像を上記普通紙に形成した。
【００９６】
（１）分離性
上記の帯状のベタ画像の定着時におけるそれぞれの定着ベルトと上記普通紙との分離性を下記の基準により判定する。
◎：普通紙がカールすることなく分離する
○：普通紙が少しカールするが問題ないレベル
△：普通紙にシワが出た
×：普通紙が分離できない（通紙ジャムする）
【００９７】
（２）定着性
上記の帯状のベタ画像を目視にて観察し、定着性を以下の基準により判定する。なお、定着不良による画像欠陥とは、コールドオフセットによる画像欠陥（外観のざらつき）またはホットオフセットによる画像欠陥（通紙ジャムの発生）である。
○：ベタ画像に定着不良による欠陥が見られない
△：細かな定着欠陥が見られるが問題ないレベル
×：ベタ画像に定着不良による欠陥が見られる
【００９８】
定着ベルト１〜９およびＣ１のそれぞれについて、基層ベルトの性状および定着ベルトの評価結果を表１に示す。表１中、「ＰＩ」はポリイミドを表し、「ＰＡＩ」はポリアミドイミドを表す。また、「ＣＢ」はカーボンブラックを表し、「ＡｌＮ」は窒化アルミニウムを表す。
【００９９】
【表１】
2018194611.tif 000003
【０１００】
表１から明らかなように、定着ベルト１〜９は、いずれも、二軸ベルト式の定着装置を用いる高速の画像形成装置において、定着性および分離性のいずれにも十分な性能を示している。
【０１０１】
これに対して定着ベルトＣ１では、分離性が不十分である。これは、定着ベルトＣ１は、それ全体において良好な粘弾性特性を有していると思われるが、定着ニップ部の出口において、定着ベルトＣ１の記録媒体上のトナー画像への粘着が影響し、記録媒体の搬送方向に引っ張られ、定着ベルトＣ１が記録媒体から離れる方向に移動できないため、と考えられる。
【０１０２】
以上の実施例および比較例から、定着ベルトの基層の１８０℃、１Ｈｚにおける損失正接ｔａｎδ１８０が０．０５以上であることによって、高速の画像形成においても十分な分離性および定着性が得られることがわかる。
【０１０３】
また、上記ｔａｎδ１８０は、例えば実施例１〜５および比較例１の対比によれば、フィラーの含有量によって調整可能であり、実施例４および実施例６の対比によれば、樹脂のイミド化温度によって調整可能であり、実施例２および実施例８の対比によれば、フィラーの種類によっても調整可能であることがわかる。一方で、上記ｔａｎδ１８０は、例えば実施例２および実施例の対比によると、樹脂の種類には依らないことがあることがわかる。
【産業上の利用可能性】
【０１０４】
本発明によれば、二軸ベルト式の定着装置を有する高速機による電子写真方式の画像形成において、定着ベルトの定着性と、定着ベルトの記録媒体に対する分離性との両方を高めることができる。よって、本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置におけるさらなる高速化、高性能化および省力化が期待され、当該画像形成装置のさらなる普及が期待される。
【符号の説明】
【０１０５】
１  画像形成装置
１０  画像読取部
１１  自動原稿給紙装置
１２  原稿画像走査装置
１２ａ  ＣＣＤセンサー
２０  操作表示部
３０  画像処理部
４０  画像形成部
４１  画像形成ユニット
４２  中間転写ユニット
４３  二次転写ユニット
５０  用紙搬送部
５１  給紙部
５１ａ〜５１ｃ  給紙トレイユニット
５２  排紙部
５２ａ  排紙ローラ
５３  第１の搬送部
５４  中間搬送ローラ部
５５  ループローラ部
５６  レジストローラ部
５７  第２の搬送部
５８  スイッチバック経路
５９  裏面用搬送路
６０  定着部
６１  定着ベルト
６２  加圧ローラ
６３  加熱装置
６４、６５  ローラ
１００  制御部
４１１  露光装置
４１２  現像装置
４１３  感光体ドラム
４１４  帯電装置
４１５  ドラムクリーニング装置
４２１  中間転写ベルト
４２２  一次転写ローラ
４２３  支持ローラ
４２３Ａ  バックアップローラ
４２６  ベルトクリーニング装置
４３１  二次転写ローラ
６１１  基層
６１２  弾性層
６１３  離型層
Ｄ  原稿
Ｆ  定着器
Ｓ  用紙
【図１】
2018194611.tif 000004
【図２】
2018194611.tif 000005
【図３】
2018194611.tif 000006