(57)【要約】【課題】本発明は、記録媒体の通過による離型層のキズやシワを防止でき、長期に亘って離型層のキズやシワに起因する光沢ムラや定着不良のない高品質な画像を出力することができる定着部材を提供することを目的とする。【解決手段】画像形成装置に用いられる定着部材であって、基材２ａ上に、耐熱性ゴムからなる弾性層３、フッ素樹脂からなる離型層４が順次設けられており、前記弾性層が強度異方性を有する少なくとも２つの層で構成されており、各層は最大強度を示す方向が異なるように積層されてなることを特徴とする定着部材。【選択図】図１
2015045714.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置に用いられる定着部材であって、基材上に、耐熱性ゴムからなる弾性層、フッ素樹脂からなる離型層が順次設けられており、前記弾性層が強度異方性を有する少なくとも２つの層で構成されており、弾性層の各層は最大強度を示す方向が異なるように積層されてなることを特徴とする定着部材。
【請求項２】
前記弾性層が、繊維状フィラーが配向した耐熱性ゴムからなる２つの層で構成されており、各層における繊維状フィラーの配向が交差するように２つの層が積層されてなることを特徴とする請求項１に記載の定着部材。
【請求項３】
前記弾性層の２つの層が、各層における繊維状フィラーの配向が定着部材の周方向に関して対称となるように積層されてなることを特徴とする請求項２に記載の定着部材。
【請求項４】
前記弾性層の２つの層が、各層における繊維状フィラーの配向がそれぞれ定着部材の周方向と軸方向に平行となるように積層されてなることを特徴とする請求項２に記載の定着部材。
【請求項５】
前記弾性層の２つの層のうち、離型層に近い層における繊維状フィラーの配向が定着部材の軸方向と平行であることを特徴とする請求項４に記載の定着部材。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の定着部材を備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項７】
少なくとも、
像担持体と、
像担持体を帯電させる帯電装置と、
帯電した像担持体を露光させて静電潜像を形成する露光装置と、
像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、
像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
請求項６に記載の定着装置と
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、複写機、プリンタなどに用いるのに好適なフッ素樹脂層を表面に有する定着部材、それを用いた定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式のカラー画像形成装置は、記録媒体上に４色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のトナーからなるカラー画像を形成する画像形成部と、形成されたカラー画像を記録媒体上に定着させる定着装置を備えている。定着装置は、記録媒体上のカラー画像を加熱して定着させる定着部材と、定着部材と定着ニップを形成する加圧部材を有し、記録媒体が定着ニップを通過する際に、未定着トナーによって形成されたカラー画像を加熱加圧して記録媒体上に定着させる。
上記定着部材としては、ベルト形状又はローラ形状のものがあり、いずれも基体となる樹脂製のシームレスベルト又は金属ローラの上に耐熱性ゴムなどからなる弾性層、さらに前記弾性層の上に離型層を設けたものなどが用いられている。なお、ローラ形状の定着部材には、加熱手段を内部に組み込んで一体としたもの（加熱定着ローラ）が一般に使用されており、また、ベルト形状の定着部材にもベルトが掛け回されたローラ内部には加熱手段が組み込まれているものがある。
【０００３】
しかるに、前記定着部材はその定着部材により加熱され溶融状態とされたトナー像と接触することから、トナー像の一部が定着部材の表面に転移する、いわゆるオフセットを生じ易い。また、定着時に溶融したトナーによって記録媒体が定着部材へ巻き付く現象、いわゆるジャムを起こすことがある。これらの現象は定着画像の汚染、部材や装置の故障に繋がることから、定着部材とトナーとの離型性および定着画像の分離性を向上させるべく、離型層にフッ素樹脂を用いた定着部材が多く採用されている。
【０００４】
しかしながら、上記のような構成の定着部材を備えた画像形成装置においては、通紙幅方向の端部が当接する離型層表面にキズやシワといった異常が見られ、そこを起点に定着部材が破損するようなこともあった。また、異なるサイズの紙を出力するような場合には、小サイズ紙の幅方向端部によって発生した離型層表面のキズやシワが、より大きなサイズの画像に光沢ムラや定着不良を引き起こすこともあった。
【０００５】
上記問題を解決するための対策として、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（例えば、特許文献１）や、フッ素樹脂と、荷重たわみ温度（ＡＳＴＭ  Ｄ６４８、１．８２ＭＰａ）が定着時の定着部材の温度より大きい耐熱樹脂との混合物によって形成された定着用部材（例えば、特許文献２）が提案されているが、離型層に補強性を付与できるほどフィラーを添加すると硬度が上昇してしまう。また、離型層の硬度が高くなると、トナー画像を熱と圧力により記録媒体に定着させる際に、記録媒体表面の凹凸に対する追従性が低く、高品質な画像が得られない。特に、近年のカラー化に伴い、複数種のカラートナーを包み込むようにして溶融状態にする要求が高まっているため、その影響は顕著である。
【０００６】
また、芯金の外周に被覆したシリコーンゴム層の外周に、厚さ０．１ｍｍ以下のフッ素樹脂スリーブを被覆した定着器用ローラにおいて、前記シリコーンゴムに密度２．２０ｇ／ｃｍ3以上の炭素繊維を含有せしめて前記シリコーンゴム層の熱伝導率を１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以上で密度が１．５０ｇ／ｃｍ3以下としたことを特徴とする定着器用ローラ（例えば、特許文献３）が提案されているが、熱による膨張・収縮を抑えるだけであり、記録媒体の通過による離型層のキズやシワを防止できるとは言えない。
【０００７】
さらに、連続した糸を片端から他端に向かって巻き付けて構成されているとともに、前記糸同士が互に接触した状態で継ぎ目がなくかつ横糸のない伸び止め用補強層を具備した搬送定着ベルト（例えば、特許文献４）が提案されているが、連続した糸を巻き付けて補強層を構成しているためコストアップするうえ、糸の剛性により弾性層の柔軟性が損なわれるため好ましくない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑みてなされたものであり、記録媒体の通過による離型層のキズやシワを防止でき、長期に亘って離型層のキズやシワに起因する光沢ムラや定着不良のない高品質な画像を出力することができる定着部材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】
【０００９】
本発明者らは鋭意検討した結果、基材上に、耐熱性ゴムからなる弾性層、フッ素樹脂からなる離型層が順次設けられており、前記弾性層が強度異方性を有する少なくとも２つの層で構成されており、各層は最大強度を示す方向が異なるように積層されている定着部材によって、上記課題が解決されることを見出し本発明に至った。
【００１０】
即ち、本発明の定着部材は、
画像形成装置に用いられる定着部材であって、基材上に、耐熱性ゴムからなる弾性層、フッ素樹脂からなる離型層が順次設けられており、前記弾性層が強度異方性を有する少なくとも２つの層で構成されており、弾性層の各層は最大強度を示す方向が異なるように積層されていることを特徴とする定着部材
である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係る定着部材によれば、記録媒体の通過による離型層のキズやシワを防止できる。したがって、長期に亘って離型層のキズやシワに起因する光沢ムラや定着不良のない高品質な画像を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明における定着部材が定着ベルトである場合の構成例を示す概略断面図である。
【図２】本発明における定着部材が定着ローラである場合の構成例を示す概略断面図である。
【図３】（ａ）繊維状フィラーを配向させた弾性層の第１の形態を示す。（ｂ）繊維状フィラーの配向角度について説明するための俯瞰図である。
【図４】（ａ）繊維状フィラーを配向させた弾性層の第２の形態を示す。（ｂ）繊維状フィラーの配向角度について説明するための俯瞰図である。
【図５】本発明におけるベルト方式の定着装置を説明するための概略構成図である。
【図６】本発明におけるローラ方式の定着装置を説明するための概略構成図である。
【図７】本発明における定着装置を組み込んだ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】
本発明の定着部材は、基材上に、耐熱性ゴムからなる弾性層、フッ素樹脂からなる離型層が順次設けられており、前記弾性層が強度異方性を有する少なくとも２つの層で構成されており、弾性層の各層は最大強度を示す方向が異なるように積層されている。
定着部材は画像形成装置の定着装置に配備され、画像形成プロセスにおいて転写体上のトナー像を定着させる役割を担うものである。本発明を実施するための定着部材の形態を、図面と共に説明する。
図１に、本発明の定着部材の一例として、トナーの定着に用いられる定着ベルト１ａを示す。定着ベルト１ａは、シームレスな樹脂や金属など柔軟性をもつ基材２ａの上に、耐熱性ゴムからなる弾性層３、フッ素樹脂からなる離型層４が順次設けられており、前記弾性層３が強度異方性を有する２つの層（第１の弾性層３ａ、および第２の弾性層３ｂ）で構成されており、弾性層の各層は最大強度を示す方向が異なるように積層されている。
また、図２には、本発明の定着部材の一例として、トナーの定着に用いられる定着ローラ１ｂを示す。定着ローラ１ｂは、柔軟性をもつ基材２ａの代わりに、基材として金属やセラミックスなど剛体の芯金２ｂが用いられている以外は同一の構成である。なお、ここでは定着部材の一例としてベルトとローラを挙げたが、シート、フィルム等、他の形状でも用いることができる。
【００１４】
ここで、耐熱性ゴムについて説明する。
本発明における耐熱性ゴムとは、２００℃程度までの加熱によって変性しないゴムを意味する。例えば、シリコーンゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴム、またそれらの混合物といったものが挙げられる。
【００１５】
シリコーンゴムとしては、シロキサン構造を有するゴムであれば特に限定されないが、例えば、下記一般式（１）
【化１】
2015045714.tif 000003
（式中、Ｒ1、Ｒ2は脂肪族不飽和結合を有さない非置換または置換の一価炭化水素基であるが、互いに同一の基であっても、異なる基であってもよい。特に炭素数１〜８のものが好ましく、具体的にはアルキル基、シクロアルキル基、アリール基などが挙げられるが、特にメチル基、エチル基、フェニル基が好ましい。）
で表される構成単位を有するゴムが挙げられる。
【００１６】
フルオロカーボンシロキサンゴムとしては、フルオロカーボンシロキサン構造を有するゴムであれば特に限定されないが、例えば、下記一般式（２）
【化２】
2015045714.tif 000004
（式中、Ｒ1、Ｒ2、Ｒ3、Ｒ4は、それぞれ独立に、置換若しくは無置換の炭素数が１〜８のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、ａ及びｅは、それぞれ独立に、０又は１であり、ｂ及びｄは、それぞれ独立に、１〜４の整数であり、ｃは、０〜８の整数である。）
で表される構成単位を有するゴムが挙げられる。
【００１７】
フロロシリコーンゴムとしては、フロロオルガノシロキサン構造を有するゴムであれば特に限定されないが、例えば、下記一般式（３）
【化３】
2015045714.tif 000005
（式中、ｎは、０〜２０の整数である。）
で表される構成単位を有するゴムが挙げられる。
【００１８】
フッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデンやテトラフルオロエチレンをモノマー成分として重合された弾性ポリマーであれば特に限定されないが、例えば、下記一般式（４）〜（６）
【化４】
2015045714.tif 000006
【化５】
2015045714.tif 000007
【化６】
2015045714.tif 000008
（式中、ｍ、ｎは、いずれも整数である。）
で表される構成単位を有するゴムが挙げられる。
【００１９】
シリコーンゴムコンパウンドの市販品としては、ＤＹ３５−２０８３（東レ・ダウコーニング）等が挙げられる。
フルオロカーボンシロキサンゴムコンパウンドの市販品としては、ＳＩＦＥＬ（登録商標）シリーズ（信越化学工業）等が挙げられる。
フロロシリコーンゴムコンパウンドの市販品としては、ＦＳＬ７６４１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ）等が挙げられる。
フッ素ゴムコンパウンドの市販品としては、バイトン（登録商標）シリーズ（デュポン）等のフッ化ビニリデン系（ＦＫＭ）、アフラス（登録商標）シリーズ（旭硝子）等のテトラフルオロエチレン・プロピレン系（ＦＥＰＭ）、カルレッツ（登録商標）（デュポン）シリーズ等のテトラフルオロエチレン・パーフルオロメチルビニルエーテル系（ＦＦＫＭ）等が挙げられる。
なお、弾性層３を構成する耐熱性ゴムには、必要に応じて、充填剤、補強剤、導電性制御剤、老化防止剤、着色剤、可塑剤、ワックス、オイル、希釈剤、等の添加剤が本発明の効果を妨げない範囲で添加されていてもよい。
【００２０】
ここで、フッ素樹脂について説明する。
本発明におけるフッ素樹脂とは、例えば、テトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーテル共重合体（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）、及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などから選ばれるフッ素樹脂、またはそれらの混合物、又はこれらのポリマーを耐熱性樹脂やゴムに分散させたもの、等が適用できる。
ＰＦＡとしては、例えば、ＡＣ−５６００、ＡＣ−５５３９（ダイキン工業）、ＭＰ−１０２、ＭＰ−１０３、ＭＰ−３００、３５０−Ｊ、４５１ＨＰ−Ｊ、９５０ＨＰ−Ｐｌｕｓ、ＥＭ−５００ＣＬ（三井・デュポンフロロケミカル）等が挙げられる。ＦＥＰとしては、例えば、５３２−８０００（デュポン）が挙げられる。ＰＴＦＥとしては、例えば、ルブロンＬ−５、Ｌ−２（ダイキン工業）、ＭＰ１１００、ＭＰ１２００、ＭＰ１３００、ＴＬＰ１０Ｆ−１（三井・デュポンフロロケミカル）等が挙げられる。フッ素樹脂は比較的融点の低いもの（好ましくは２５０〜３００℃）が加工性に優れるため好ましい。
【００２１】
離型層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、離型層の材料をチューブ状にしたものを弾性層に被せる方法、湿式スプレー塗装や粉体塗装した後に焼き付ける方法などが挙げられる。
離型層の厚さは好ましくは０．５〜５０μｍ、より好ましくは１〜３０μｍである。厚さが０．５μｍ未満の場合には離型層の耐久性が劣り、また定着部材表面を十分平滑にすることが難しくなる。一方、厚さが５０μｍを超える場合には凹凸追従性や熱伝導性の低下を招くことがあり好ましくない。
【００２２】
次に、強度異方性について説明する。
本発明における強度異方性とは、変形させる方向によって応力の大きさが異なる性質のことを指す。つまり、本発明における弾性層の強度異方性を有する層は、例えば横方向と縦方向で引っ張った際の応力の大きさが異なることを意味する。
また、ゴム材料からなる層に強度異方性を付与する方法としては、繊維状フィラーをゴムに添加することがもっとも簡便である。例えば、未加硫のゴムに繊維状フィラーを混練して、押し出し、ダイコート、ブレードコート、ディップコート等、ゴムにせん断力の掛かる工法で成形すれば良い。
なお、繊維状フィラーが配向している場合、配向に平行な方向へ変形させた時に最大応力を示し、配向に垂直な方向へ変形させた時には最も応力が低下することが分かっている。
【００２３】
ここで、繊維状フィラーについて説明する。
本発明における繊維状フィラーとは、アスペクト比（長さ／直径）が２以上１００以下であるフィラーを指す。アスペクト比が２未満であると異方性が現れにくく、１００を超えると耐熱性ゴムへ混合する際に分散不良が起こったり、形成された弾性層の表面が荒れてしまうことがあり好ましくない。
また、繊維状フィラーの種類としては、例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアクリル、ビニロン、アラミド、レーヨン、等のような有機合成繊維、ガラス、金属、金属酸化物、炭素繊維、セラミック、ロックウール、等のような無機繊維、あるいは、綿、麻、パルプ、絹、羊毛、コラーゲン、キチン、キトサン、等のような天然繊維が挙げられる。中でも、耐熱性に優れているという点から、ポリアミド、ポリエステル、ビニロン、アラミド、ガラス繊維、炭素繊維が好ましく用いられる。ただし、繊維状フィラーの種類は、これらに限定されない。
【００２４】
また、繊維状フィラーの添加量としては、ゴム１００重量部に対して１〜５０重量部、好ましくは５〜３０重量部である。添加量が１重量部以上であると十分な補強性が得られ、画質の改善が期待できる。また、添加量が５０重量部以下であると成型した弾性層の柔軟性や平滑性の低下を招くことがないため好ましい。
【００２５】
次いで、弾性層について説明する。
本発明の定着部材は、弾性層が強度異方性を有する少なくとも２つの層で構成され、弾性層の各層は最大強度を示す方向が異なるように積層されてなる。
前記弾性層は、繊維状フィラーが配向した耐熱性ゴムからなる２つの層で構成されており、各層における繊維状フィラーの配向が交差するように２つの層が積層されてなることが好ましい。耐熱性ゴムからなる層に、繊維状フィラーを配向させることにより、強度異方性を有する層とすることができる。また、最大硬度を示す方向が異なるようにするために、各層における繊維状フィラーの配向が交差するように２つの層を積層することが好ましい。
更に前記繊維状フィラーが配向した耐熱性ゴムからなる２つの層は、各層における繊維状フィラーの配向が定着部材の周方向に関して対称となるように積層されているか、又は、各層における繊維状フィラーの配向がそれぞれ定着部材の周方向と軸方向に平行となるように積層されていることが好ましい。前記各層における繊維状フィラーの配向がそれぞれ定着部材の周方向と軸方向に平行となるように積層されている場合は、離型層に近い層における繊維状フィラーの配向が定着部材の軸方向と平行であると効果的な場合がある。
【００２６】
図３（ａ）に、繊維状フィラーを配向させた弾性層の一形態を示す。ここでは、第１の弾性層３ａに、通紙方向に対して右に傾いた方向で繊維状フィラーが配向しており、第２の弾性層３ｂに、通紙方向に対して左に傾いた方向で繊維状フィラーが配向している様子を示している。
図３（ｂ）は、繊維状フィラーの配向角度について説明するための俯瞰図である。繊維状フィラー５ａの配向と通紙方向が９０度以下となる角度をα、繊維状フィラー５ｂの配向と通紙方向が９０度以下となる角度をβとした場合、通紙によるせん断力に対して左右均等に抗力を発揮する点からαとβが等しくなる（周方向に関して対称となる）ことが好ましい。また、α及びβは、２０度〜７０度であることが好ましい。なお、ここでは３ａの配向が右、３ｂの配向が左として説明したが、配向が逆となるように積層しても構わない。
【００２７】
図４（ａ）に、繊維状フィラーを配向させた弾性層の一形態を示す。ここでは、第１の弾性層３ａに、通紙方向に対して平行に繊維状フィラーが配向しており、第２の弾性層３ｂに、通紙方向に対して垂直に繊維状フィラーが配向している様子を示している。
図４（ｂ）は、繊維状フィラーの配向角度について説明するための俯瞰図である。繊維状フィラー５ａの配向が通紙方向と平行であり、繊維状フィラー５ｂの配向が通紙方向に対して垂直となっている。この場合も、通紙によるせん断力に対して左右均等に抗力を発揮する点から好ましく用いることができる。なお、第２の弾性層におけるフィラーの配向が通紙方向と垂直である方が大きな効果が見られた場合もあった。理由は定かではないが、通紙の線速や記録媒体の厚みが影響して、通紙方向に対して垂直方向のせん断力が大きかったためと考えられる。第２の弾性層が離型層に接しているため、離型層の変形には第２の弾性層の繊維状フィラーの配向がより大きな影響を及ぼす。従って、第２の弾性層の繊維状フィラーの配向を、より大きなせん断力（負荷）が掛かる方向に抗力を発揮するようにすると、離型層の変形を効果的に抑制できる。
【００２８】
尚、通紙によるせん断力は、まず、定着ユニットが紙を搬送する機構がベルトである場合は加圧ローラが駆動することで定着ベルトが連れ回りで回転する。すると、ニップ部を紙が通過する際には加圧ローラと定着ベルトとの間で回転に速度差が生じるため、通紙方向（部材の周方向）のせん断力（摩擦力）が発生する。
また、紙がニップ部に進入する際には、紙の厚さ分だけ（どちらか一方または両方の）部材が凹むので、部材の両端から中央に向かって軸方向のせん断力が互いに発生する。
したがって、上記図３、図４に示す形態の場合はともに、ニップ部におけるせん断力に対して、繊維状フィラーの配向は左右均等になる。
上述のように、ニップ部では複合的なせん断力が発生する。繊維状フィラーが配向した弾性層が１層の場合は、ニップ部において発生するせん断力に対して１方向にしか抗力が発現しないため、どちらかにシワ寄せが生じて不具合（キズ・シワ）が発生する。
弾性層が強度異方性を有する少なくとも２層で構成されることが重要である。
弾性層を３層以上形成する場合もニップ部におけるせん断力に対して、繊維状フィラーの配向が左右均等になるように積層されることが好ましい。
【００２９】
弾性層全体の厚さは、好ましくは０．０５〜４ｍｍ、より好ましくは０．１〜２ｍｍである。厚さが０．０５ｍｍ未満の場合には十分な定着ニップ幅を形成できないことがある。また、厚さが４ｍｍを超える場合には熱伝導性の低下や熱容量の増大を招き、画像形成装置の高速化や立ち上がりに悪影響を及ぼすことがある。なお、第１および第２弾性層の厚さの大小関係は特に限定されないが、左右均等に抗力を発揮させるためには同じ厚さであることが好ましい。
【００３０】
前記基材としては、その形状、構造、厚み、材質、大きさ等としては、特に制限はなく、目的に応じて公知のものの中から適宜選択することができる。
前記形状としては、特に制限はなく、目的に応じて選択することができ、例えば、平板状、ベルト状、円筒状、などが挙げられる。
前記構造としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。
【００３１】
前記材質としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、耐熱性を有するものが好ましく、例えば、樹脂、金属、などが挙げられる。
前記樹脂としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、フッ素樹脂、などが挙げられる。また、前記樹脂に磁性導電性粒子を分散したものを用いることもできる。具体的には、ワニス状態の樹脂材料中に、ロールミル、サンドミル、遠心脱泡装置等の分散装置を用いて磁性導電性粒子を分散する。これを溶剤により適当な粘度に調整して、金型により所望の厚みに成形する。
前記金属としては、例えば、ニッケル、鉄、クロム、又はこれらの合金であって、それ自体が発熱してもよい。
【００３２】
前記基材の厚みは、熱容量及び強度の点から、３０μｍ〜５００μｍであることが好ましく、５０μｍ〜１５０μｍがより好ましい。なお、金属材料の場合にはベルトの撓みを考慮して、１００μｍ以下の厚みであることが好ましい。
前記金属の場合には、各材料の添加量と加工条件とを調整することで所望のキューリー点を得ることができ、キューリー点が定着ベルトの定着温度近傍となる磁性導電性材料にて発熱層を形成することで、発熱層は電磁誘導によって過昇温されることなく加熱できる。
【００３３】
本発明の定着部材は、更に必要に応じてその他の層、例えば、定着部材の各層の間に設けられたプライマー層を有してもよい。
【００３４】
本発明の定着装置は、本発明の定着部材を備える。
図５に、本発明の定着装置の一例として、定着ベルト１４を組み込んだ定着装置１０ａの例を示す。前記定着ベルト１４が本発明の定着部材である。
ベルト定着装置１０ａは、芯金の表面に耐熱性ゴムで構成された弾性層を有する定着ローラ１１と、芯金の内側にハロゲンヒータ１２を内蔵した加熱ローラ１３とを設け、これら２本のローラ間に、本発明による定着ベルト１４を張架する。定着ローラ１１には、定着ベルト１４を介して加圧ローラ１５が圧接されており、記録媒体Ｐが通過してトナー像Ｔが定着されるニップ部Ｎを形成している。加圧ローラ１５は、例えば、芯金の表面にシリコーンゴムからなる弾性層を設け、さらにフッ素樹脂からなる離型層を設けた構成である。また、加圧ローラの金属パイプの内側に、第２のハロゲンヒータを内蔵することもある。
定着ベルト１４は、加熱ローラ１３を定着ローラ１１から離間する方向に付勢したり、図示しないテンションローラを別途設けたりすることによって弛み無く張架される。加熱ローラ１３や加圧ローラ１５の表面温度はサーミスタ１６ａ、１６ｂによって検知され、所定の設定温度となるように制御されている。また、加熱ローラ１３の表面温度検知は、定着ローラ１１、加熱ローラ１３間に張架した定着ベルト１４上の温度をセンサー１６ｃにより検知することもある。
【００３５】
図６に、本発明の定着装置の一例として、定着ローラ２１を組み込んだ定着装置２０の例を示す。前記定着ローラ２１が本発明の定着部材である。
ローラ定着装置２０は、本発明による定着ローラ２１の芯金の内側に、加熱手段であるハロゲンヒータ２２を内蔵している。定着ローラ２１には、サーミスタ２３が配置されている。加圧ローラ２４は、定着ローラ２１に圧接されており、記録媒体Ｐが通過してトナー像Ｔが定着されるニップ部Ｎを形成している。定着ローラ２１は、芯金２５の表面に耐熱性ゴムで形成された弾性層２６とフッ素樹脂からなる離型層２７が形成されており、上記定着ベルト１４と同じ構成である。加圧ローラ２４も、前記定着ローラ２１と同様の構成である。
【００３６】
本発明の画像形成装置は、少なくとも、像担持体と、像担持体を帯電させる帯電装置と、帯電した像担持体を露光させて静電潜像を形成する露光装置と、像担持体上に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、像担持体上に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、本発明の定着装置、を有する。
前記像担持体、帯電装置、露光装置、現像装置、転写装置としては公知のものを用いることができる。
【００３７】
図７に、本発明の画像形成装置の一例を示す。
画像形成装置３０は、ベルト定着装置１０と、像担持体である感光体ドラム３１、感光体ドラム３１に接触して帯電させる帯電装置である帯電ローラ３２、帯電した感光体ドラム３１にレーザー光Ｌを照射して静電潜像を形成する露光装置（図示せず）、感光体ドラム３１に形成された静電潜像にトナーで現像してトナー像を形成する現像装置である現像ローラ３３、感光体ドラム３１に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写装置である転写ローラ３４、トナー像が転写された感光体ドラム３１をクリーニングするクリーニング装置３５を有する。また、画像形成装置３０は、帯電ローラ３２にＤＣ電圧を印加する電源３６、感光体ドラム３１の表面電位を測定する表面電位計３７を有する。
【００３８】
次に、画像形成装置３０を用いて画像を形成する方法について説明する。まず、感光体ドラム３１を回転させながら、帯電ローラ３２を用いて、感光体ドラム３１に形成されている感光層（図示せず）を一様に帯電させる。次に、露光装置（図示せず）を用いて、帯電した感光層にレーザー光Ｌを照射して静電潜像を形成する。さらに、現像ローラ３３を用いて、感光層に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像してトナー像Ｔを形成する。次に、転写ローラ３４を用いて、感光層に形成されたトナー像Ｔを記録媒体Ｐに転写する。そして、ベルト定着装置１０を用いて、記録媒体Ｐに転写されたトナー像Ｔを定着させる。
【実施例】
【００３９】
以下、実施例及び比較例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００４０】
（実施例１）
以下の工程を順次経て、定着ベルトを作製した。
Ａ−１工程：内径が６０ｍｍ、長さが４００ｍｍ、厚さが０．１ｍｍのポリイミド製の円筒状シームレスベルトの表面に、シリコーンゴム用プライマーＤＹ３９−０６７（東レ・ダウコーニング社）を厚さが０．５μｍとなるようにスプレー塗布した後、常温で３０分間風乾し、１５０℃で３０分間加熱させて第１プライマー層を形成した。
Ｂ−１工程：付加硬化型シリコーンゴムＤＹ３５−２０８３（東レ・ダウコーニング社）１００重量部に対して、ピッチ系炭素繊維ＸＮ−１００−１０Ｍ（日本グラファイトファイバー社、アスペクト比：１０）１０重量部を添加してゴム組成物を調製した。
Ｃ−１工程：Ａ−１工程で形成したプライマー層の上に、Ｂ−１工程で調整したシリコーンゴム組成物をディッピングにより塗布して１００μｍの塗布層を形成した。その際、引き上げ方向に対して基材を時計回りに回転させることで、フィラーを螺旋状に配向させた。その後、１２０℃×５分間の加熱を経て第１弾性層を形成した。なお、第１弾性層におけるフィラーの配向は、通紙方向に対して右へ３０度であった。
Ｄ−１工程：Ｃ−１工程で形成した第１弾性層の上に、Ｂ−１工程で調整したシリコーンゴム組成物をディッピングにより塗布して１００μｍの塗布層を形成した。その際、引き上げ方向に対して基材を反時計回りに回転させることで、フィラーを螺旋状に配向させた。その後、１２０℃×１０分間の加熱を経て第２弾性層を形成した。なお、第２弾性層におけるフィラーの配向は、通紙方向に対して左へ３０度であった。
Ｅ−１工程：Ｄ−１工程で形成した弾性層の上に、ＰＦＡプライマー（三井・デュポンフロロケミカル社）をスプレー塗装し、これを自然乾燥させて厚さ２μｍの第２プライマー層を形成した。
Ｆ−１工程：Ｅ−１工程で形成した第２プライマー層の表面に、ＰＦＡトップコートＥＭ−５００ＣＬ（三井・デュポンフロロケミカル社）を２０μｍの膜厚になるようにスプレー塗装してフッ素樹脂塗布層を形成し、これを炉の中に入れて３４０℃にて３０分間焼成後、炉から取り出し、放冷して定着ベルトを得た。
【００４１】
（実施例２）
実施例１におけるＢ−１工程を以下のＢ−２工程に変更した以外は実施例１と同様の工程にて定着ベルト得た。
Ｂ−２工程：実施例１のＢ−１工程において、炭素繊維の代わりにミルドしたビニロン繊維（アスペクト比：２０）５重量部を添加してゴム組成物を調製した。
【００４２】
（実施例３）
実施例１におけるＣ−１工程及びＤ−１工程を以下のＣ−２工程及びＤ−２工程に変更した以外は実施例１と同様の工程にて定着ベルト得た。
Ｃ−２工程：実施例１のＡ−１工程でプライマー層を形成した基材をマンドレルに通して回転させながら、Ｂ−１工程で調整したシリコーンゴム組成物をブレードコートにより塗布して１００μｍの塗布層を形成した。その後、１２０℃×５分間の加熱を経て第１弾性層を形成した。なお、第１弾性層におけるフィラーの配向は、通紙方向と平行であった。
Ｄ−２工程：Ｃ−２工程で形成した第１弾性層の上に、実施例１のＤ−１工程において、ディッピング時に基材を回転させずに塗工した以外は、実施例１と同様の工程にて第２弾性層を形成した。なお、第２弾性層におけるフィラーの配向は、通紙方向と垂直であった。
【００４３】
（実施例４）
実施例１におけるＣ−１工程及びＤ−１工程を以下のＣ−Ｄ工程に変更した以外は実施例１と同様の工程にて定着ベルト得た。
Ｃ−Ｄ工程：実施例１のＣ−１工程及びＤ−１工程において、第１弾性層及び第２弾性層の厚みをそれぞれ７０μｍとした以外は同様の工程を経て厚みがそれぞれ７０μｍとなる第１弾性層および第２弾性層を形成し、さらに第２弾性層の上に、実施例３のＤ−２工程と同様の工程を経て厚さ７０μｍの第３弾性層を形成した。これにより、第１弾性層は右へ３０度、第２弾性層は左へ３０度、第３弾性層は通紙方向と垂直にフィラーが配向された弾性層が形成された。
【００４４】
（実施例５）
実施例１におけるＣ−１工程及びＤ−１工程のディッピング時の回転速度を実施例１よりも遅くすることで、第１弾性層におけるフィラーの配向は通紙方向に対して右へ４５度、第２弾性層におけるフィラーの配向は通紙方向に対して左へ４５度とした以外は実施例１と同様の工程にて定着ベルトを得た。
【００４５】
（比較例１）
実施例１におけるＢ−１工程及びＣ−１工程を以下のＢ−３工程及びＣ−３工程に変更し、その後、Ｄ−１工程を省いた以外は実施例１と同様の工程にて定着ベルト得た。
Ｂ−３工程：実施例１のＢ−１工程において、炭素繊維を添加しないでゴム組成物を調製した。
Ｃ−３工程：実施例１のＣ−１工程において、ディッピング時に基材を回転させずに塗布層の厚さを２００μｍとし、１２０℃×１０分間の加熱を経た以外は、実施例１と同様の工程にて第１弾性層を形成した。
【００４６】
（比較例２）
実施例１におけるＣ−１工程を以下のＣ−４工程に変更し、その後、Ｄ−１工程を省いた以外は実施例１と同様の工程にて定着ベルト得た。
Ｃ−４工程：実施例１のＣ−１工程において、トルエンで２倍に希釈したシリコーンゴム組成物をスプレー塗装して塗布層の厚さを２００μｍとし、１２０℃×１０分間の加熱を経た以外は、実施例１と同様の工程にて第１弾性層を形成した。なお、第１弾性層におけるフィラーの配向は、認められなかった。
【００４７】
（比較例３）
実施例１におけるＣ−１工程を以下のＣ−５工程に変更し、その後、Ｄ−１工程を省いた以外は実施例１と同様の工程にて定着ベルト得た。
Ｃ−５工程：実施例１のＣ−１工程において、塗布層の厚さを２００μｍとし、１２０℃×１０分間の加熱を経た以外は、実施例１と同様の工程にて第１弾性層を形成した。なお、第１弾性層におけるフィラーの配向は、通紙方向に対して右へ３０度であった。
【００４８】
（比較例４）
実施例１におけるＣ−１工程を以下のＣ−６工程に変更し、その後、Ｄ−１工程を省いた以外は実施例１と同様の工程にて定着ベルト得た。
Ｃ−６工程：実施例１のＣ−１工程において、ディッピング時に基材を回転させずに塗布層の厚さを２００μｍとし、１２０℃×１０分間の加熱を経た以外は、実施例１と同様の工程にて第１弾性層を形成した。なお、第１弾性層におけるフィラーの配向は、通紙方向と垂直であった。
【００４９】
上記実施例１〜５および比較例１〜４で作製した定着ベルトについて、以下の評価を行った。
［評価用画像の出力］
実施例１〜５及び比較例１〜４で得られた定着ベルトを、ＲＩＣＯＨ  ｉｍａｇｉｏ  ＭＰ  Ｃ２５００（リコー社）に装着し、一定枚数のベタ画像をＡ４縦で出力した後、Ａ３用紙でベタ画像を出力した。詳細な評価条件は以下の通りである。
複写原稿：ベタ画像（シアン、６００ｄｐｉ、画像面積率１００％）
複写モード：フルカラー、片面
記録媒体：アスクル  マルチペーパー  スーパーホワイト（アスクル社）
トナー：ｉｍａｇｉｏスポットトナーＣ３０００（シアン、リコー社）
［定着画像の光沢評価］
上記の条件で出力したＡ３サイズのベタ画像において、Ａ４用紙端部に相当する箇所の光沢評価を行った。評価結果は、下記表１に示す基準にて判定した。
【００５０】
【表１】
2015045714.tif 000009
【００５１】
光沢評価の結果を、下記表２に示す。
【表２】
2015045714.tif 000010
【００５２】
実施例については、５万枚の出力後もベタ画像の光沢ムラ評価は合格レベルを維持していた。一方で、比較例については、早いものでは１万枚の出力後から異常画像が発生した。以下に、各例の詳細を述べる。
実施例１及び実施例５については、３万枚の出力後もＡ３ベタ画像の光沢に問題は生じなかったが、５万枚出力後には若干の光沢ムラが発生した。ただし、異常画像とは言えないレベルであった。
実施例２については、３万枚出力した後に若干の光沢ムラが発生した。ただし、異常画像とは言えないレベルであった。
実施例３については、５万枚の出力後もＡ３ベタ画像の光沢に問題は生じなかった。
実施例４についても、５万枚の出力後にＡ３ベタ画像の光沢に問題は生じなかった。実施例３と同等の効果が得られた。
【００５３】
比較例１については、弾性層が何も補強されていないためか、１万枚の出力後からＡ４用紙端部に相当する箇所に光沢ムラが発生し、異常画像も発生したため評価を中止した。
比較例２については、１万枚の出力後から光沢ムラが発生した。その後も出力を続けたが、５万枚出力した後には異常画像が発生した。弾性層が繊維状フィラーで補強されているものの、フィラーが配向していないために補強の効果が小さかったと考えられる。
比較例３については、弾性層中のフィラー配向が一方向に偏っていたためか、１万枚の出力後からベタ画像に擦れたような異常画像が発生した。
比較例４については、１万枚の出力後から光沢ムラが発生したが、画像評価はクリアしたので出力を続けた。しかし、３万枚出力した後に異常画像が発生したため評価を中止した。この例は熱伝導や耐久性の向上を意図した材料を一般的な工法で成形したものであるが、実施例３のように繊維状フィラーが通紙方向に対して垂直に配向していても、一方向だけの補強では効果が小さいことが分かった。
【００５４】
上述のように、本発明の定着部材を用いれば、繊維状フィラーの配向を巧みに利用しているので、記録媒体の通過による離型層のキズやシワを防止できる。したがって、長期に亘って離型層のキズやシワに起因する光沢ムラや定着不良のない高品質な画像を出力することができる。
【符号の説明】
【００５５】
１ａ  定着ベルト
１ｂ  定着ローラ
２ａ  基材
２ｂ  芯金
３    弾性層
３ａ  第１の弾性層
３ｂ  第２の弾性層
４    離型層
５ａ、ｂ  繊維状フィラー
１０ａ  ベルト定着装置
１１  定着ローラ
１２  ハロゲンヒータ
１３  加熱ローラ
１４  定着ベルト
１５  加圧ローラ
１６ａ、ｂ、ｃ  サーミスタ
２０  ローラ定着装置
２１  定着ローラ
２２  ハロゲンヒータ
２３  サーミスタ
２４  加圧ローラ
２５  芯金
２６  弾性層
２７  離型層
３０  画像形成装置
３１  感光体ドラム
３２  帯電ローラ
３３  現像ローラ
３４  転写ローラ
３５  クリーニング装置
３６  電源
３７  表面電位計
Ｌ    レーザー光
Ｐ    記録媒体
Ｔ    トナー像
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５６】
【特許文献１】特開２００６−２６７９７６号公報
【特許文献２】特許第４２０７２０２号公報
【特許文献３】特開２００５−２９２２１８号公報
【特許文献４】特許第３８５７８１４号公報
【図１】
2015045714.tif 000011
【図２】
2015045714.tif 000012
【図５】
2015045714.tif 000013
【図６】
2015045714.tif 000014
【図７】
2015045714.tif 000015
【図３】
2015045714.tif 000016
【図４】
2015045714.tif 000017