(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、薄紙などのコシのないメディアに対しても高い分離性を長期にわたって発現可能な技術を提供する。【解決手段】基層６１ａ、弾性層６１ｂおよび表層６１ｃをこの順で積層してなる無端状ベルトである定着ベルト６１は、表層６１ｃが、アルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物と、表面に水酸基を有する充填材とを含む組成物の硬化物によって形成される。【選択図】図３
2019101312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材、弾性層および表層が厚さ方向においてこの順で重なるように配置されている定着部材において、
前記表層は、アルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物と、表面に水酸基を有する充填材とを含む組成物の硬化物によって構成される、定着部材。
【請求項２】
前記アルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物が、下記式（ｃ）で表される化合物である、請求項１に記載の定着部材。
Ｂ−Ａ−ＣＦ２Ｏ（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｍ（ＣＦ２Ｏ）ｎＣＦ２−Ａ−Ｂ    （ｃ）
（式（１）中、
Ａは連結基を表し、
Ｂはアルコキシシリル基を表し、
ｍ及びｎはいずれも０以上の整数を表し、かつｍ＋ｎ≧１である。）
【請求項３】
前記充填材が、親水性の金属酸化物粒子である、請求項１または２に記載の定着部材。
【請求項４】
前記充填材が、親水性のセルロースナノファイバーである、請求項１または２に記載の定着部材。
【請求項５】
前記表層に含まれる前記充填材の量は、５体積％以上３０体積％以下である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着部材。
【請求項６】
前記定着部材の形状は、無端ベルト状である、請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着部材。
【請求項７】
未定着のトナー画像を担持する記録媒体に、定着部材を介して前記トナー画像を加熱加圧により定着させる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、
前記定着部材は、請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着部材である、画像形成装置。
【請求項８】
電子写真方式の画像形成方法において、電子写真方式で形成された未定着のトナー画像を、それを担持する記録媒体に、定着部材を介して加熱加圧して定着させる定着方法において、
前記定着部材に、請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着部材を用いる、定着方法。
【請求項９】
電子写真方式で形成された未定着のトナー画像を、それを担持する記録媒体に、定着部材を介して加熱加圧して定着させる定着工程を含む画像形成方法において、
前記定着部材に、請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着部材を用いる、画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着部材、それを有する画像形成装置、当該定着部材を用いる定着方法および画像形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の画像形成装置では、定着装置において、加熱された定着部材とトナーが載った記録媒体（メディア）とが圧着されることによって、メディアへのトナーの定着は行われる。このような画像形成装置では、上記の圧着後に、定着部材と、トナーが定着されたメディアとを分離する必要がある。この定着部材とメディアとの分離性を確保するために、定着部材の表層として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）などのフッ素樹脂層が現在広く用いられている。また、分離爪やメディアの吸引、メディア先端部へのエア吹き付けなどの分離を補助する装置が上記定着装置に加えられている。
【０００３】
現在、印刷のより一層の高速化、省エネやコストダウンを目的として、補助手段を使用せずに定着部材とメディアとを分離する手段が望まれている。また、定着部材との分離が困難なコシのない薄紙等の記録媒体への電子写真方式の画像形成の拡大も望まれている。
【０００４】
このような状況に鑑み、定着部材とメディアとの分離性を高めるための、定着部材表層の改良が試みられている。例えば、特許文献１には、パーフルオロアルキル基を含むシランカップリング剤で処理した無機充填材が分散された耐熱性エラストマーからなる表面層を有する、電子写真用定着部材が開示されている。また、特許文献２には、基板と、基板の上に配置された機能性層と、機能性層の上に配置された外側層とを備えた定着部材において、外側層に特定の構造を有する架橋したペルフルオロ化ポリエーテルを含むものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１０８９６号公報
【特許文献２】特開２０１３−２１８３２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１の定着部材は、ＰＦＡ等の従来から使用されているフッ素樹脂と同じ化学構造であるパーフルオロアルキル基を用いたものである。よって、当該定着部材の分離性は、ＰＦＡから大きく向上しないと考えられる。
【０００７】
また、特許文献２の定着部材は、優れたトナー剥離性を示すＰＦＡの機械特性調整を課題に挙げていることから、当該定着部材の分離性は、ＰＦＡから大きく向上しないと考えられる。
【０００８】
上記分離性の不足は、電子写真方式の画像形成方法において、種々の問題をもたらすことがある。たとえば、上記分離性が不足すると、メディアの定着部材への巻きつきが生じやすい。このため、上記画像形成方法において薄紙などのコシのないメディアを使用できないことがある。また、上記画像形成方法では、出力（画像の形成）の高速化が進んでいる。出力の高速化は一般に分離性の低下をもたらすため、上記画像形成方法では、上記のコシのないメディアに対しては、分離性の不足がより顕著となる傾向がある。
【０００９】
このように、電子写真方式の画像形成方法に用いられる定着部材には、定着直後における定着部材とメディアとの分離性を高める観点から、検討の余地が残されている。
【００１０】
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、薄紙などのコシのないメディアに対しても高い分離性を発現可能な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】
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するための一手段として、基材、弾性層および表層が厚さ方向においてこの順で重なるように配置されている定着部材において、表層がアルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物と、表面に水酸基を有する充填材とを含む組成物の硬化物によって構成される定着部材を提供する。
【００１２】
また、本発明は、上記の課題を解決するための他の手段として、未定着のトナー画像を担持する記録媒体に上記の定着部材を介して上記トナー画像を加熱加圧により定着させる定着装置を有する電子写真方式の画像形成装置、および電子写真方式の画像形成方法において、電子写真方式で形成された未定着のトナー画像を、それを担持する記録媒体に、上記定着部材を介して加熱加圧して定着させる定着方法、および、電子写真方式で形成された未定着のトナー画像を、それを担持する記録媒体に、上記定着部材を介して加熱加圧して定着させる定着工程を含む画像形成方法、を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、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、薄紙などのコシのないメディアに対しても高い分離性を長期にわたって発現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】図１は、本発明の一実施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２は、上記実施形態における定着装置の構成を模式的に示す図である。
【図３】図３Ａは、上記実施形態に係る定着ベルトの一例を模式的に示す図であり、図３Ｂは、図３Ａに示される領域Ａを拡大して模式的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
定着部材は、記録媒体との密着性が必要なため、弾性的であり、定着中は、記録媒体に対して押圧されるため、定着部材に歪みが生じる。一方、分離の際にはその歪みが解放されるため、定着部材表面と記録媒体表面とは滑りながら分離することになる。一般に固体表面より液体表面の方が載った物体が滑りやすいことから、液体に近い固体表面、すなわち、分子運動性の高い、柔軟な固体表面の方が、剛直な固体表面よりも分離性が高くなると考えられる。
【００１６】
本発明においては、ＰＦＡ等の剛直なパーフルオロアルキル化合物よりも柔軟な、主鎖に回転可能な酸素原子を含むパーフルオロポリエーテル化合物に着目し、さらにパーフルオロポリエーテル化合物同士の架橋や絡み合いを抑制することで、固体表面の分子運動性が向上することに着目した。パーフルオロポリエーテル化合物として、アルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物を使用し、当該アルコキシシラン末端と一次結合を形成しうる水酸基を表面に有する充填材と組み合わせて組成物とし、当該組成物の硬化物によって表層を構成したところ、当該硬化物においては、充填材表面の水酸基がパーフルオロポリエーテル鎖のアルコキシシラン末端と一次結合を形成することによって、パーフルオロポリエーテル鎖同士の架橋や絡み合いが抑制された。その結果、定着部材表層の分子運動性が高まり、ＰＦＡを主要な成分とする従来の表層と比べて、メディアに対して高い分離性を示すことが可能となった。
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を説明する。本発明の実施の形態に係る定着方法、画像形成装置および画像形成方法は、いずれも、その定着部材として本発明に係る定着部材を用いる以外は、公知の方法と同様に実施することができ、また公知の装置と同様に構成することが可能である。
【００１８】
１．定着部材
本発明の一実施の形態に係る定着部材は、基層、弾性層および表層を有する。当該基層、弾性層および表層は、この順で重なるように配置されている。上記定着部材は、その表層が後述の表層である以外は、基層、弾性層および表層がこの順で重なるように配置されている公知の定着部材と同様に構成することができる。定着部材は、金属製の円筒の外周面に上記の三層が担持されてなる定着スリーブであってもよいし、上記の三層を含む無端状の定着ベルトであってもよい。
【００１９】
１−１．基層
定着部材の基層は、例えば、耐熱性を有する樹脂（耐熱性樹脂）で構成される。「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部材を用いる際の温度（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。
【００２０】
上記耐熱性樹脂は、定着部材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、例えば、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】
上記耐熱性樹脂は、上記基層を構成する主な材料であり、その含有量は、上記基層を形成するのに十分な量であればよい。たとえば、上記基層における上記耐熱性樹脂の含有量は、基層作製時における成形性の観点から、４０〜１００体積％であることが好ましい。
【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、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部材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、３質量％以上であることが好ましく、４質量％以上であることがより好ましく、５質量％以上であることがさらに好ましい。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、３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。
【００２５】
１−２．弾性層
定着部材の弾性層は、定着ニップ部における定着部材の表面と、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、例えば、弾性材料で構成される。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。
【００２６】
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。
【００２７】
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い。
【００２８】
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、金属ケイ素、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。
【００２９】
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。
【００３０】
１−３．表層
定着部材の表層は、アルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物と、表面に水酸基を有する充填材とを含む組成物の硬化物によって構成される。
【００３１】
アルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物におけるパーフルオロポリエーテル化合物（以下、「ＰＦＰＥ」とも言う）は、パーフルオロアルキレンエーテルを繰り返し単位として有するオリゴマーまたはポリマーである。パーフルオロアルキレンエーテルの繰り返し単位の構造の例には、パーフルオロメチレンエーテル、パーフルオロエチレンエーテル、および、パーフルオロプロピレンエーテルの繰り返し単位の構造が含まれる。その中でも、パーフルオロポリエーテルが下記式（ａ）で示される繰り返し構造単位１、または、下記式（ｂ）で示される繰り返し構造単位２を有していることが好ましい。
【００３２】
【化１】
2019101312.tif 000003
【００３３】
上記ＰＦＰＥが当該繰り返し構造単位１または当該繰り返し構造単位２を有する場合、当該繰り返し構造単位１の繰り返し数ｍおよび当該繰り返し構造単位２の繰り返し数ｎは、それぞれ０以上の整数であり、かつ、ｍ＋ｎ≧１である。
【００３４】
また、繰り返し構造単位１及び繰り返し構造単位２の両方を有する場合、繰り返し構造単位１と繰り返し構造単位２とは、ブロック共重合体構造を形成していてもランダム共重合体構造を形成していてもよい。
【００３５】
アルコキシシラン末端となるアルコキシシリル基に特に限定はないが、モノアルコキシシリル基、ジアルコキシシリル基、トリアルコキシシリル基などである。通常、アルコキシシリル基においてケイ素原子と結合しているアルコキシ基の炭素数は１〜２０程度である。
【００３６】
アルコキシシリル基の具体例としては、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基などのトリアルコキシシリル基、ジメトキシメチル基、ジエトキシメチル基、ジエトキシエチル基などのジアルコキシアルキルシリル基、メトキシジメチル基、エトキシジメチル基、エトキシジエチル基などのモノアルコキシジアルキル基を挙げることができるが、これらに限定されるものではない。 
【００３７】
アルコキシシリル基はＰＦＰＥの両末端に存在しても、片末端のみに存在してもかまわないが、表層として十分な強度を発揮するためには、両末端にアルコキシシリル基が存在するものが好ましい。
【００３８】
本発明において使用するアルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物は、下記式（ｃ）で表される化合物が好ましい。
Ｂ−Ａ−ＣＦ２Ｏ（ＣＦ２ＣＦ２Ｏ）ｍ（ＣＦ２Ｏ）ｎＣＦ２−Ａ−Ｂ    （ｃ）
（式（１）中、
Ａは連結基を表し、
Ｂはアルコキシシリル基を表し、
ｍ及びｎはいずれも０以上の整数を表し、かつｍ＋ｎ≧１である。）
【００３９】
式中のＢで表されるアルコキシシリル基は、上述したアルコキシシリル基と同様であり、当該化合物は、両末端にアルコキシシリル基が存在するものである。
【００４０】
式中のｍｎは、いずれも０以上の整数であり、かつ、ｍ＋ｎ≧１である。上記ｍは、２〜２０であることが好ましく、４〜１５であることがより好ましい。また、上記ｎは、２〜２０であることが好ましく、４〜１５であることがより好ましい。
【００４１】
また、両末端がアルコキシシランであるパーフルオロポリエーテル化合物と、片末端がアルコキシシランであるパーフルオロポリエーテル化合物との混合物でもよい。当該混合物における、両末端がアルコキシシランであるパーフルオロポリエーテル化合物の割合は、８０質量％以上１００質量％以下であることが好ましい。両末端がアルコキシシランであるパーフルオロポリエーテル化合物の割合が８０質量％未満であると、表層の硬化性が不十分となる。
【００４２】
アルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物の重量平均分子量Ｍｗは、１００以上８，０００以下であることが好ましく、より好ましくは、５００以上５，０００以下である。
【００４３】
アルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物の市販品としては、両末端がトリエトキシシリル基であるＳｏｌｖａｙ社製の「Ｆｌｕｏｒｏｌｉｎｋ  Ｓ１０」（「ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ」は同社の登録商標である）等が挙げられる。
【００４４】
表層に含まれる充填材は、表面に水酸基を有する充填材である。このような充填材は、その表面の水酸基が上記パーフルオロポリエーテル化合物のアルコキシシラン末端と一次結合を形成することによって、パーフルオロポリエーテル鎖同士の架橋や絡み合いを抑制するものである限り、特に限定はない。本発明において好適な充填材としては、表面に水酸基を有する金属酸化物微粒子や、セルロースナノファイバーが挙げられる。
【００４５】
表面に水酸基を有する金属酸化物微粒子としては、例えば、シリカ、酸化チタン、酸化亜鉛、アルミナ（酸化アルミニウム）、酸化スズ、酸化アンチモン、酸化インジウム、酸化ビスマス、酸化ジルコニウム等が挙げられ、シリカ、酸化チタン、酸化スズ等が好ましい。これら酸化物粒子は、１種類を単独で使用してもよいし、２種類以上を混合して使用してもよい。
【００４６】
金属酸化物微粒子の粒径に特に限定はないが、通常、５ｎｍ以上１０μｍ以下であることが好ましく、３０ｎｍ以上１．０μｍ以下であることがより好ましい。小粒径過ぎると分散が困難となり、大粒径過ぎるとその結果生じる凹凸にトナーが一時的に嵌まり込んで本来意図しない箇所に定着されたり、定着トナー表面が凹凸化されて可視光を散乱し、低光沢画像となる。当該粒径は、公知の粒度分布装置を用いて求めることが可能である。
【００４７】
水酸基を有する充填材として使用するセルロースナノファイバーにも特に限定はないが、その繊維幅は、通常、１ｎｍ以上２００ｎｍ以下であることが好ましく、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることがより好ましい。また、セルロースナノファイバーの繊維長は、通常、１μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。セルロースナノファイバーの繊維幅および繊維長が上記範囲内であると、定着トナー表面が凹凸化されて低光沢となることがない。
【００４８】
また、水酸基を有する充填材は、その疎水化度が０％以上２０％以下であることが好ましい。疎水化度が２０％以下であれば、本発明の効果発現に必要な水酸基量が確保されるためと考えられる。
【００４９】
尚、本願における疎水化度は、次の方法で測定した値である。
充填材０．５ｇに水とメタノールの比率を変えた混合溶液１００ｍｌを加えて振とうし、１晩静置し、目視浮遊量が０％となるメタノール濃度（容量％）を、充填材の疎水化度とする。
【００５０】
表層に含まれる当該充填材の量に特に限定はないが、５体積％以上３０体積％以下が好ましく、５体積％以上２０体積％以下がより好ましい。充填材の量が５体積％以上であれば、パーフルオロポリエーテル鎖同士の架橋や絡み合いを抑制して、表層の固体表面の分子運動性性を向上させることが可能となる。また、充填材の量が３０体積％以下であれば、定着部材の表層に必要な性質を損なう恐れもない。
【００５１】
尚、定着部材の表層に含まれる充填材の量は、次の方法で確認することができる。例えば金属酸化物粒子のように有機物であるマトリクスに対して高い耐熱性を有する充填剤であれば、熱重量分析で５００℃まで昇温したときの残分から算出できる。他の方法としては、ミクロトームなどで断面を作製して電子顕微鏡やレーザー顕微鏡観察画像を画像解析することで算出できる。
【００５２】
さらに表層を構成する組成物には、上記アルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物および表面に水酸基を有する充填材の他に、本発明における表層の特徴が損なわれない限り、他の成分が含まれていてもよい。このような他の成分とは、アルコシシリル基以外の官能基を末端に有するパーフルオロポリエーテル化合物やＰＦＡ等の他の樹脂、アルコシキシリル基を有するパーフルオロポリエーテル以外の化合物、アルコキシシリル基の脱水縮合反応の触媒、一般的に定着部材の表層に含まれ得る、微粒子材料、添加剤等である。
【００５３】
表層の厚さは、その所期の性能が発現される範囲から適宜に決めることができ、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、５〜１００μｍであることが好ましく、５〜５０μｍであることがより好ましく、５〜３０μｍであることがさらに好ましい。
【００５４】
１−４．定着部材の特徴
定着部材は、基層および弾性層の積層体における弾性層上に前述の表層を作製する工程を含む方法によって製造することが可能である。上記の基層および弾性層（上記積層体）の作製は、これら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。上記表層は、例えば、スプレー塗布、ノズルやスリットを用いたスパイラル塗布、ディッピング塗布、ロールコーター塗布など公知の液体塗布方法によって製造することが可能である。
【００５５】
定着部材は、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。上記定着部材を有する画像形成装置は、上記の定着部材を有する以外は、記録媒体上の未定着のトナー画像を、定着部材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。当該画像形成装置において、上記定着部材は、公知の電子写真方式の画像形成方法における定着工程に供される。
【００５６】
定着部材の形態は、前述したように、定着スリーブであってもよいし、無端状の定着ベルトであってもよいが、定着時における排紙角を大きくしやすく上記分離性に有利な観点から、無端ベルト状であることが好ましい。なお、「排紙角」とは、定着ニップ部における記録媒体の搬送方向の下流端において、定着ニップ部を構成する二つのローラの軸を結ぶ直線に平行な直線（図２中のＬ１）に対する、上記定着ベルトの接線（図２中のＬ２）がなす角度（図２中のθ）である。
【００５７】
２．定着装置、定着方法および画像形成方法
本発明の定着装置は、定着部材の形態に応じた構成を有する公知の定着装置と同様に構成することができる。たとえば、定着部材が上記定着ベルトである場合では、定着装置は、それを用いる構成、つまり二軸張架ベルト定着やパッド押圧ベルト定着、ＩＨベルト定着などを実現する公知の構成を有することが好ましい。
【００５８】
本発明の定着部材を用いる本発明の定着方法および画像形成方法において、トナーおよび記録媒体には、公知のものを適宜に採用することが可能である。トナーは、トナー粒子からなる一成分現像剤であってもよいし、当該トナー粒子およびキャリア粒子で構成される二成分現像剤であってもよい。上記トナー粒子は、トナー母体粒子およびその表面に付着する外添剤で構成される粒子である。上記トナー母体粒子は、例えば、結着樹脂および着色剤を含有する樹脂製の粒子であり、上記外添剤は、例えば、シリカや酸化スズなどの無機酸化物粒子である。
【００５９】
上記記録媒体には、電子写真方式の画像形成方法に用いられる公知の記録媒体を用いることができる。上記記録媒体の例には、普通紙、フォト紙などのコート紙、はがきや名刺などの厚紙、ＯＨＰフィルムなどの樹脂シート、および、包装用のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルムやポリプロピレン（ＰＰ）フィルムなどの包装用の樹脂フィルム、が含まれる。
【００６０】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。
図１に示されるように、画像形成装置１０は、画像読み取り部２０と、画像形成部３０と、中間転写部４０と、定着装置６０と、用紙搬送部８０と、を有する。
【００６１】
画像読み取り部２０は、原稿Ｄから画像を読み取り、静電潜像を形成するための画像データを得る。画像読み取り部２０は、給紙装置２１と、スキャナー２２と、ＣＣＤセンサー２３と、画像処理部２４とを有する。
【００６２】
画像形成部３０は、例えば、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色に対応する四つの画像形成ユニット３１を含む。画像形成ユニット３１は、異なる色のトナーを収容している以外は、いずれも同じ構成を有しており、感光体ドラム３２と、帯電装置３３と、露光装置３４と、現像装置３５と、クリーニング装置３６とを有する。
【００６３】
感光体ドラム３２は、静電潜像およびそれに対応するトナー画像を担持するための像担持体であり、例えば、光導電性を有する負帯電型の有機感光体である。帯電装置３３は、感光体ドラム３２を帯電させるための装置であり、例えば、非接触で感光体ドラム３２を帯電させるコロナ帯電器である。帯電装置３３は、帯電ローラや帯電ブラシ、帯電ブレードなどの接触帯電部材を感光体ドラム３２に接触させて帯電させる接触帯電装置であってもよい。露光装置３４は、帯電した感光体ドラム３２に光を照射して静電潜像を形成するための装置であり、例えば、半導体レーザーである。
【００６４】
現像装置３５は、静電潜像が形成された感光体ドラム３２にトナーを供給して静電潜像に応じたトナー画像を形成するための装置であり、例えば、トナーを収容する現像容器と、当該現像容器の開口部に配置されている現像ローラと、現像容器内のトナーを撹拌しながら現像ローラに向けて移動させるための撹拌ローラおよび搬送ローラと、現像ローラ上に担持されているトナー粒子の層厚を規制するための現像ブレードとを有する。トナーは、例えば、前述した二成分現像剤である。
【００６５】
トナー粒径は、例えばトナー母体粒子の平均粒径であり、５〜７μｍ程度（例えば６．５μｍ）である。また、「トナー画像」とは、トナーが画像状に集合した状態を言う。
【００６６】
クリーニング装置３６は、感光体ドラム３２上の転写残トナーを除去するための装置であり、例えば、感光体ドラム３２に当接可能な弾性ブレード（クリーニングブレード）と、当該弾性ブレードによって除去された転写残トナーを収容するためのクリーニング容器とを有している。
【００６７】
中間転写部４０は、一次転写ユニット４１と、二次転写ユニット４２とを含む。一次転写ユニット４１は、中間転写ベルト４３と、一次転写ローラ４４と、バックアップローラ４５と、複数の第１支持ローラ４６と、クリーニング装置４７とを有する。
【００６８】
中間転写ベルト４３は、無端状のベルトである。中間転写ベルト４３は、バックアップローラ４５および第１支持ローラ４６によって張った状態で無端軌道上に支持されている。
【００６９】
二次転写ユニット４２は、二次転写ベルト４８と、二次転写ローラ４９と、複数の第２支持ローラ５０とを有する。二次転写ベルト４８も、無端状のベルトである。二次転写ベルト４８も、中間転写ベルト４３と同様に、二次転写ローラ４９および第２支持ローラ５０によって張った状態で無端軌道上に支持されている。
【００７０】
クリーニング装置４７は、二次転写後に中間転写ベルト４３に残留するトナーを除去するための装置であり、例えば、中間転写ベルト４３に当接可能な弾性ブレード（クリーニングブレード）と、当該弾性ブレードによって除去されたトナーを収容するためのクリーニング容器とを有している。
【００７１】
定着装置６０は、図２に示されるように、定着ベルト６１と、定着ベルト６１を支持する加熱ローラ６２および第１加圧ローラ６３と、第１加圧ローラ６３に対向するともに定着ベルト６１を介して第１加圧ローラ６３を押圧する位置に配置可能な第２加圧ローラ６４と、定着ベルト６１の表面温度を検出するための第１温度センサー６７と、第２加圧ローラ６４の表面温度を検出するための第２温度センサー６８と、用紙Ｓの搬送方向における定着ニップ部の下流端に向けて定着ベルト６１側から気流を送り、用紙Ｓの定着ベルト６１材からの分離を補助するための気流分離装置６９と、定着前後に用紙Ｓを定着ニップ部または定着後における搬送方向へ案内するための案内板７０および案内ローラ７１とを有する。用紙Ｓは、記録媒体に相当する。
【００７２】
定着ベルト６１は、図３Ａおよび図３Ｂに示されるように、基層６１ａ、弾性層６１ｂおよび表層６１ｃをこの順で積層してなる無端状のベルトである。基層６１ａ、弾性層６１ｂおよび表層６１ｃは、前述した基層、弾性層および表層に相当している。また、定着ベルト６１は、前述した定着部材に相当している。
【００７３】
加熱ローラ６２は、回転自在なアルミニウム製のスリーブと、その内部に配置されたヒータ６５とを有する。第１加圧ローラ６３は、例えば、回転自在な芯金と、その外周面上に配置された弾性層とを有する。第２加圧ローラ６４は、例えば、回転自在なアルミニウム製のスリーブと、当該スリーブ内に配置されるヒータ６６とを有する。第２加圧ローラ６４は、第１加圧ローラ６３に対して接近、離間自在に配置されている。ヒータ６５、６６は、それぞれ、例えばハロゲンランプや抵抗発熱体、電磁誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ  Ｈｅａｔｉｎｇ）方式の加熱装置などである。
【００７４】
用紙搬送部８０は、図１に示されるように、三つの給紙トレイユニット８１、複数のレジストローラ対８２、および搬出ローラ８３を有する。給紙トレイユニット８１には、坪量やサイズなどに基づいて識別された用紙（例えば普通紙など）Ｓが予め設定された種類ごとに収容されている。レジストローラ対８２は、所期の搬送経路を形成するように配置されている。搬出ローラ８３は、定着装置６０から排出された用紙Ｓを機外に搬出する位置に配置されている。
【００７５】
次に、画像形成装置１０による画像の作製を説明する。
画像読み取り部２０では、給紙装置２１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄをスキャナー２２へ送り出す。スキャナー２２は、原稿Ｄを光学的に走査し、原稿Ｄからの反射光をＣＣＤセンサー２３の受光面上に結像させ、原稿Ｄの画像を読み取る。得られた画像データには、画像処理部２４において必要に応じて所定の画像処理が施される。
【００７６】
画像形成部３０では、感光体ドラム３２は、一定の周速度で回転する。帯電装置３３は、感光体ドラム３２の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置３４は、感光体ドラム３２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、それぞれの感光体ドラム３２の表面に各色成分の静電潜像を形成する。現像装置３５は、感光体ドラム３２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。
【００７７】
一方、中間転写ベルト４３は、例えば第１支持ローラ４６の回転駆動により、図１の紙面に対して時計回りの方向に一定速度で走行する。一次転写ローラ４４によって中間転写ベルト４３が感光体ドラム３２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３２上の各色のトナー画像は、中間転写ベルト４３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３２の表面に残存する転写残トナーは、クリーニング装置３６におけ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。
【００７８】
他方、中間転写ベルト４３を介して、二次転写ローラ４９がバックアップローラ４５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。また、給紙トレイユニット８１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、レジストローラ対８２により搬送される過程で補正される。
【００７９】
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４３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。転写されたトナー画像を担持する用紙Ｓは、定着装置６０に向けて搬送される。二次転写後に中間転写ベルト４３の表面に残存する転写残トナーは、クリーニング装置４７における上記弾性ブレードによって当該表面から除去される。
【００８０】
定着装置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、例えば第１加圧ローラ６３の回転駆動によって無端軌道上を移動し、加熱ローラ６２のヒータ６５によって所期の温度（例えば１７０℃）に加熱される。定着ベルト６１の温度は、第１温度センサー６７による温度の検出値に基づくフィードバック制御によって所望の温度範囲に維持される。同様に、第２加圧ローラ６４も回転駆動し、ヒータ６６によって、第２温度センサー６８の検出値に基づいて所望の温度範囲を維持するように加熱される。
【００８１】
第２加圧ローラ６４は、用紙Ｓの搬送に合わせて、第１加圧ローラ６３に対して接近して定着ベルト６１を介して第１加圧ローラ６３の弾性層を押圧し、定着ベルト６１との接触部（定着ニップ部）を形成する。用紙Ｓは、定着ニップ部を通過する際に加熱加圧される。それにより、トナー画像を構成するトナー粒子が溶融し、用紙Ｓに付着する。こうして、用紙Ｓに上記トナー画像が定着した定着画像が形成される。
【００８２】
定着ニップ部から搬出される用紙Ｓの先端には、気流分離装置６９からの気流が吹き付けられ、用紙Ｓは、定着ベルト６１から離れる方向へ案内されて分離し、案内ローラ７１によって定着装置６０の外へ案内され、搬出ローラ８３によって画像形成装置の外へ案内される。こうして、画像形成装置１０において定着したトナー画像が作製される。
【００８３】
定着ベルト６１は、電子写真方式の画像形成において、定着時に、用紙Ｓに対する優れた分離性を長期にわたって発現する。その理由は、高い分離性を発揮する本発明の定着部材を使用しているためである。
【００８４】
このように、上記実施形態では、定着部材単独で記録媒体に対する分離性が高められることから、上記実施形態は、上記分離性に乏しい条件での画像形成を改善することが可能である。たとえば、上記実施形態によれば、コシのない（より柔軟な、剛度のより小さい）メディアを適用することが可能であり、あるいは画像形成のプロセススピードをより高めることが可能である。
【００８５】
また、上記実施形態によれば、気流分離装置のような分離補助装置を外すことが可能となる。この場合、定着装置の構成の簡略化および小型化が可能となり、また、気流分離装置からの気流によって定着部材から奪われる熱量が低減することから、定着装置における省力化が可能となる。上記実施形態では、これらの利点のうちの一つを、または複数の組み合わせを実現することが可能である。
【実施例】
【００８６】
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。以下、特記しない限り、各操作は、室温（２０℃）で行った。なお、本発明は、以下の実施例に限定されない。
【００８７】
［実施例１］
内径９９ｍｍ、長さ３６０ｍｍ、厚み７０μｍの熱硬化性ポリイミド樹脂からなるベルト基材の内側に、外径９９ｍｍのステンレス製の円筒状の芯金を密着させた。次いで、当該ベルト基材の外側に円筒金型を被せ、このようにして芯金と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、キャビティにシリコーンゴム材料Ａを注入し、加熱硬化して、厚さ２００μｍのシリコーンゴムＡによる弾性層を作製した。なお、シリコーンゴム材料Ａは、側鎖にビニル基を有するジメチルポリシロキサン１００質量部と、シリカ１５質量部とを混合した組成物である。
【００８８】
次に、上記のようにして作製した基材と弾性層の無端状の積層体を、スパイラル塗布装置に張架して回転させ、コロナ処理を行った。
【００８９】
一方で、表層用の塗料１を調製した。塗料１は、アルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物（ＰＦＰＥ）として「Ｆｌｕｏｒｏｌｉｎｋ  Ｓ１０」を１６質量部、水酸基を有する充填材として「ＯＸ−５０」を１０質量部、ＨＦＣ溶媒ゼオローラＨ（日本ゼオン製）を１６０質量部、イオン交換水を１．６質量部、アルミキレートＡ（Ｗ）（川研ファインケミカル製）０．１６質量部を混合し、超音波ホモジナイザーを用いて分散させることで調製した。尚、「Ｆｌｕｏｒｏｌｉｎｋ  Ｓ１０」は、Ｓｏｌｖａｙ社の製品であり、両末端がトリエトキシシランであるＰＦＰＥモノマーである。「ＦＬＵＯＲＯＬＩＮＫ」は同社の登録商標である。また、「ＯＸ−５０」は、日本アエロジル株式会社製のヒュームドシリカであり、その一次粒子径は４０ｎｍ、表面処理無しである。
【００９０】
上記無端状の積層体の外周面に、塗料１をスパイラル塗布法にて塗布し、塗料１の塗膜を形成した。形成した塗膜を６０℃１０分間、次に１５０℃１５分間で熱乾燥させ、膜厚１０μｍの表層を作製した。
【００９１】
このようにして、基材、弾性層および表層をこの順で重ねてなる定着ベルト１を作製した。
【００９２】
［実施例２］
表層用の塗料２を調製した。塗料２は、アルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物として「Ｆｌｕｏｒｏｌｉｎｋ  Ｓ１０」を１６質量部、水酸基を有する充填材として「レオクリスタＩ−２ＳＰ」を１００質量部、イオン交換水を４００質量部を混合し、超音波ホモジナイザーを用いて分散させることで調製した。尚、「レオクリスタＩ−２ＳＰ」は第一工業製薬製の繊維幅が１０ｎｍ未満のセルロースナノファイバーの２質量％水分散液である（「レオクリスタ」は同社の登録商標である）。
【００９３】
コロナ処理を施した無端状の上記積層体の外周面に、表層用の塗料２を塗布し、スパイラル塗布法にて塗布し、塗料２の塗膜を形成した。形成した塗膜を６０℃１０分間、次に１５０℃１５分間で熱乾燥させ、膜厚１０μｍの表層を作製した。
【００９４】
このようにして、基材、弾性層および表層をこの順で重ねてなる定着ベルト２を作製した。
【００９５】
［比較例１］
表層用の塗料３を調製した。塗料３は、「Ｆｌｕｏｒｏｌｉｎｋ  Ｓ１０」を１６質量部、ＨＦＣ溶媒ゼオローラＨ（日本ゼオン製）を１００質量部、イオン交換水を１．６質量部、アルミキレートＡ（Ｗ）（川研ファインケミカル製）０．１６質量部を混合し、超音波ホモジナイザーを用いて分散させることで調製した。
【００９６】
コロナ処理を施した無端状の上記積層体の外周面に、表層用の塗料３を塗布し、スパイラル塗布法にて塗布し、塗料３の塗膜を形成した。形成した塗膜を６０℃１０分間、次に１５０℃１５分間で熱乾燥させ、膜厚１０μｍの表層を作製した。
【００９７】
このようにして、基材、弾性層および表層をこの順で重ねてなる定着ベルト３を作製した。
【００９８】
［比較例２］
上記ベルト基材の内側に上記芯金を密着させ、当該ベルト基材の外側に、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、芯金と円筒金型を同軸で保持して両者の間にキャビティを形成し、当該キャビティにシリコーンゴム材料Ａを注入し、加熱硬化して、厚さ２００μｍのシリコーンゴムＡによる弾性層を作製した。このようにして、基材、弾性層およびＰＦＡ層をこの順で重ねてなる定着ベルト４を作製した。
【００９９】
［評価］
（充填材の疎水化度）
充填材０．５ｇに水とメタノールの比率を変えた混合溶液１００ｍｌを加えて振とうし、１晩静置した。次に、目視浮遊量が０％となるメタノール濃度（容量％）を疎水化度として求めた。
【０１００】
（分離性）
定着ベルト１〜４のそれぞれを、フルカラー複写機「ｂｉｚｈｕｂ  ＰＲＥＳＳ  Ｃ１０７０」（コニカミノルタ株式会社製、「ｂｉｚｈｕｂ」は同社の登録商標）に装着した。記録媒体には、「ｍｏｎｄｉ  ｃｏｌｏｒ  ｃｏｐｙ  Ａ３  ９０ｇ／ｍ２」を使用した。また、定着ベルトの表面温度は、１８０℃とした。また、トナーには二成分現像剤を用い、そのトナー母体粒子の体積平均粒径は、６．５μｍである。尚、上記フルカラー複写機にはエアを吹き付けることによる分離補助装置が備えられているが、エア吹き出し孔をマスクして無効化した。
【０１０１】
まず、用紙の先端に１ｍｍ刻みで任意の余白を有し、当該余白以外の領域にシアン、マゼンタ２層で作製した未定着状態の全面ベタ画像（付着量８．０ｇ／ｍ２）を用意した。
【０１０２】
そして、上記全面ベタ画像の記録媒体を、当該記録媒体のベタ画像側の面を定着ベルトに向けて６０枚／分の速度で用紙幅広方向に通紙し、定着装置における定着ベルトに対する、上記全面ベタ画像を有する記録媒体の分離性能を、以下の基準により評価した。
○：先端余白が０ｍｍ以上４ｍｍ未満のときに、定着ベルトと上記全面ベタ画像を有する記録媒体とが分離する。
×：先端余白が４ｍｍ以上２０ｍｍ未満のときに、定着ベルトと上記全面ベタ画像を有する記録媒体とが分離する。
××：先端余白が２０ｍｍでも、定着ベルトと上記全面ベタ画像を有する記録媒体とが分離しない。
【０１０３】
結果を表１に示す。
【０１０４】
【表１】
2019101312.tif 000004
【０１０５】
表１から明らかなように、アルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物と、表面に水酸基を有する充填材とを含む組成物の硬化物によって形成される表層を有する定着ベルト１および２は、共に、分離補助装置の使用なしに良好な分離性を示す。これは、表層において、当該充填材表面の水酸基が当該パーフルオロポリエーテル化合物のアルコキシシラン末端と一次結合を形成することによって、パーフルオロポリエーテル鎖同士の架橋や絡み合いを抑制し、表層の分子運動性を高めることで、高い分離性を達成するためと考えられる。
【０１０６】
一方、当該充填材を含まない、アルコキシシラン末端を有するパーフルオロポリエーテル化合物単独の硬化物によって形成される表層を有する定着ベルト３は、定着ベルト１、２に比べて、通紙方向における前方により長い余白部を要することがわかる。これは、表層において、当該パーフルオロポリエーテル鎖同士の架橋や絡み合いが発生し、表層の分子運動性が低下しており、定着ベルト３の表面はトナー画像とより強く密着するためと考えられる。その結果、定着時の定着ニップ部において、記録媒体の定着ベルトへの付着力が記録媒体の剛度による反発力に勝り、記録媒体が定着ベルト３から分離するためには上記通紙方向の前方にある程度の自由端（密着しない部分）を要すると考えられる。
【０１０７】
さらに従来の定着ベルトに広く使用されているＰＦＡを表層に用いた定着ベルト４は、分離補助装置を使用しない上記評価方法において、先端余白が２０ｍｍでも、定着ベルトと記録媒体とを分離することができない。これは、ＰＦＡからなる定着ベルト４の表面は、定着ベルト１〜３の表面よりも分子運動性が低く、トナー画像とさらに強く密着するためと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【０１０８】
本発明によれば、電子写真方式の画像形成において、定着部材単独で、定着時における定着部材と記録媒体との分離性を長期にわたって高めることが可能である。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、省力化および記録媒体の多様化が期待され、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】
【０１０９】
１０  画像形成装置
２０  画像読み取り部
２１  給紙装置
２２  スキャナー
２３  ＣＣＤセンサー
２４  画像処理部
３０  画像形成部
３１  画像形成ユニット
３２  感光体ドラム
３３  帯電装置
３４  露光装置
３５  現像装置
３６、４７  クリーニング装置
４０  中間転写部
４１  一次転写ユニット
４２  二次転写ユニット
４３  中間転写ベルト
４４  一次転写ローラ
４５  バックアップローラ
４６  第１支持ローラ
４８  二次転写ベルト
４９  二次転写ローラ
５０  第２支持ローラ
６０  定着装置
６１  定着ベルト
６２  加熱ローラ
６３  第１加圧ローラ
６４  第２加圧ローラ
６５、６６  ヒータ
６７  第１温度センサー
６８  第２温度センサー
６９  気流分離装置
７０  案内板
７１  案内ローラ
８０  用紙搬送部
８１  給紙トレイユニット
８２  レジストローラ対
８３  搬出ローラ
Ｄ  原稿
Ｓ  用紙（記録媒体）
【図１】
2019101312.tif 000005
【図２】
2019101312.tif 000006
【図３】
2019101312.tif 000007