(57)【要約】【課題】離型性のオイルを定着ベルトに塗布する装置を設けなくても被記録材の巻き付きを防止できる定着装置及びそれを有する画像形成装置を低コストで提供する。【解決手段】加圧ローラ、前記加圧ローラに対向して配置された定着ローラ、前記定着ローラと間隔をおいて配置された加熱ローラ、及び、前記加熱ローラと前記定着ローラとの間を回動する定着ベルト１３を有する定着装置において、前記定着ベルトが、（イ）基体１上に耐熱性合成ゴムで構成する弾性層２及びフッ素系樹脂で構成する離型層３を順次有し、（ロ）前記定着ローラの硬度が前記加圧ローラの硬度より低く、且つ、（ハ）前記定着ベルト１３の離型層側の緩和ＲＨＵを次の式【数１】2004109930.tif 000015で示されもの（ＤＩＮ５０３５９−１）としたときに、環境温度（２５℃）における緩和ＲＨＵが、−１２％以下であるものとする。【選択図】　　　　図１
2004109930.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ローラ、前記加圧ローラに対向して配置された定着ローラ、前記定着ローラと間隔をおいて配置された加熱ローラ、及び、前記加熱ローラと前記定着ローラとの間を回動する定着ベルトを有する定着装置において、前記定着ベルトが、（イ）基体上に耐熱性合成ゴムで構成する弾性層及びフッ素系樹脂で構成する離型層を順次有し、（ロ）前記定着ローラの硬度が前記加圧ローラの硬度より低く、且つ、（ハ）前記定着ベルトの離型層側の緩和ＲＨＵを次の式
【数１】
2004109930.tif 000014
（式中、Ｆ１　は、一定に保持される押込み深さに達した時点ｔ１　における力であり、そして、Ｆ２　は、この押込み深さを保持してから時間ｔ２　が経過したときの力である。）
で示されるものとしたときに、環境温度（２５℃）における緩和ＲＨＵが、−１２％以下であることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ベルトの弾性層を構成する耐熱性ゴムが、シリコーンゴム又はフロロシリコーンゴムを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着ベルトの離型層を構成するフッ素系樹脂が、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、及び、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）から選ばれる少なくとも１種の成分を含んでいることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着ベルトの基体が、（イ）ステンレススチール、ニッケル等の金属材料で構成されるベルト、（ロ）ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素系樹脂等の耐熱性樹脂で構成されるベルト、又は、（ハ）前記（イ）及び（ロ）の積層されたベルトであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、カラープリンタ、レーザプリンタ、ファクシミリ等のトナー像を記録材に定着させる定着ベルトを有する定着装置及びそれを有する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図５は、従来の電子写真方式の画像形成装置の説明図である。従来の電子写真方式の画像形成装置１００、例えば、複写機及びレーザプリンタは、静電潜像が形成される感光体ドラム１０１、感光体ドラム１０１に接触して帯電処理を行う帯電ローラ１０２、レーザビーム等の露光手段１０３、感光体ドラム１０１の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ１０４、帯電ローラ１０２にＤＣ電圧を印加するためのパワーパック１０５、感光体ドラム１０１上のトナー像を記録紙１０７に転写処理する転写ローラ１０６、転写処理後の感光体ドラム１０１をクリーニングするためのクリーニング装置１０８、感光体ドラム１０１の表面電位を測定する表面電位計１０９、並びに、加熱定着ローラ１１１及び加圧ローラ１１２からなるローラ方式の熱定着装置１１０によって構成されている。
【０００３】
この電子写真方式を用いる画像形成装置１００は、回転する感光体ドラム１０１の感光体層を帯電ローラ１０２を用いて一様に帯電させた後にレーザビーム等の露光手段１０３で露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーによって現像することによりトナー像とし、このトナー像を記録紙１０７上に転写し、そして、この記録紙１０７を加熱定着ローラ１１１及び加圧ローラ１１２からなるローラ方式の熱定着装置１１０に通過させてトナー像を熱定着するように構成されている。
【０００４】
このような画像形成装置１００の熱定着装置においては、アルミニウム等の金属の中空円筒体からなる芯金の外周面にトナーの粘着を防止するために被覆された四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂からなる離型層を設けた加熱定着ローラ１１１が使用されているが、この加熱定着ローラ１１１は、芯金の中空部に回転中心線に沿ってハロゲンランプ等のヒータを配置し、その輻射熱によって加熱定着ローラ１１１を内側から加熱するようになっており、そして、加熱定着ローラ１１１と加圧ローラ１１２との間に記録紙１０７を通過させることにより、記録紙１０７の上に付着しているトナーを加熱定着ローラ１１１の熱により軟化させつつ加圧して記録紙上に定着させるようになっている。
【０００５】
この芯金上にフッ素樹脂層を設けた加熱定着ローラ１１１は、離型性に優れているが、柔軟性及び弾力性に劣っているので、光沢を必要とするフルカラー複写機やフルカラーレーザープリンタに対応することができない。これら光沢画像を形成するフルカラー複写機やレーザープリンタでは、赤（マゼンタ）、青（シアン）、黄（イエロー）、黒（ブラック）の４色のカラートナーが用いられるが、カラー画像の定着時には、これらのカラートナーを溶融状態で混合する必要があるので、カラートナーを低融点化して溶融しやすくすると共に、加熱定着ローラの表面で複数種のカラートナーを包み込むようにして、溶融状態で均一に混合させることが必要になる。このために、定着部材（ローラ、ベルト）の表面に必要な特性の一つとして柔軟性が挙げられる。
【０００６】
このような定着部材の表面に柔軟性を付与するために、従来の光沢画像のフルカラー定着ローラには、シリコーンゴムローラ上にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性及び耐久性に優れたゴム層を設けた加熱定着ローラがある。
【０００７】
熱ローラ定着法は、ヒートローラ全体を所定温度に保持するので、熱容量が大きくなり、そのために、プリント速度の高速化には適しているが、ヒートローラを所定の温度まで加熱するのにかなりの時間が必要であり、また、このことから、ヒートローラ全体を加熱するのに、電力消費も大きくなる。
【０００８】
近年、省エネルギー化への活動が活発になっており、立ち上がり時間の短縮が検討されている。その一つとして、ヒータにより熱せられたフィルム状のエンドレスベルトを介して、記録紙上のトナーを加熱するベルト定着方式の定着装置が提案された。
【０００９】
図６は、従来のベルト方式の定着装置の説明図である。図６に示されているように、従来の電子写真方式の画像形成装置においては、加熱ローラ１１５と定着ローラ１１４とによって回転可能に設けた定着ベルト１１３、及び、前記定着ベルト１１３を介して前記定着ローラ１１４に接するように設けた加圧ローラ１１６を有するベルト方式の熱定着装置１２０が用いられている。このようなベルト方式の熱定着装置１２０は、加熱ローラ１１５で加熱された定着ベルト１１３と加圧ローラ１１６との間に記録紙１０７を通過させることにより、記録紙１０７の上に付着しているトナーを定着ベルト１１３の熱により軟化させつつ加圧ローラ１１６で加圧して記録紙上に定着させるようになっている。
【００１０】
この従来のベルト方式の定着装置１２０によれば、薄いフィルム状の定着用ベルト１１３を直接加熱するので、電源投入後短時間で所定の温度に達し、そのために、電源投入後の待ち時間を削減することができ、また、必要部分のみを加熱するので、電力消費も少ない利点がある。
【００１１】
この従来のベルト方式の定着装置１２０においては、その表面にトナーを付着させないようにするために、トナーに対して離型性の優れた材料であるシリコーンゴム、フッ素系樹脂等で定着ベルト表面を形成し、更に、オフセット防止又は定着ベルト表面の疲労を防止するために、ベルト表面をシリコーンオイル、フッ素オイル等の離型性の高い液体の薄膜で被覆する手段がとられてきた。しかしながら、この手段は、トナーのオフセットを防止するという点では極めて有効であるが、オフセット防止用の液体を供給するための装置が必要となること、定着装置が複雑になること等の問題点があり、さらには、このオフセット防止用の液体を塗布することによって、定着ベルトを構成している基体と離型層間の剥離が引き起こされてしまい、結果的に定着ベルトの短寿命化を促進するという問題があった。
【００１２】
このような定着装置を用いてトナー像を定着せしめる被転写材としては、一般に各種紙類、コーティング紙、プラスチックフィルム等が用いられている。中でも、プレゼンテーション用として、オーバーヘッドプロジェクター（ＯＨＰ）を利用する透明フィルム等のいわゆるプラスチックフィルムへの画像形成の必要性が近年注目されている。これらの中で、特に、プラスチックフィルムは、紙等とは異なりオイル吸収能力が低いので、前記した離型性の高い液体がベルト表面に付与されている定着装置を用いて定着された画像においては、オイル塗布によるベタベタ感が避けられず、そのために、定着画像の品質を低下させるという問題があった。また、定着ベルトの表面に付与させたシリコーンオイル等の離型性の高い液体が熱により蒸発して機内を汚染すること、回収したシリコーンオイル等の離型性の高い液体の処理に費用がかかること、等の問題もあった。
【００１３】
そこで、オフセット防止用液体の供給装置を用いない代わりに、加熱時にトナー中からオフセット防止用液体が供給されるようにするために、トナー中に低分子量ポリエチレン、低分子量プロピレン等の離型剤を添加する技術が提案された。ところが、このような技術においては、▲１▼充分な効果を得るためにトナー中に離型剤を多量に添加させると、▲２▼離型剤によるフィルミングが感光体に生じること、キャリア、現像スリーブ等のトナー担持体の表面を汚染して画像劣化を生じさせること、等の問題があった。そこで、トナー中に画像を劣化させない程度に少量の離型剤を添加し、その上で、若干の離型性オイルを供給したり、或いは、オフセットしたトナーを、巻き取り式のウェブのごとき部材を用いてクリーニングを行う装置、又は、クリーニングパットを用いてクリーニングを行う装置を併用することが行われている。
【００１４】
しかしながら、特に、フルカラー分野においては、従来のごとくトナー中に離型剤を含有させる手段では、被転写材としてプラスチックフィルムを用いた場合には、離型剤の高結晶化や樹脂との屈折率の差等の原因により、定着後の画像の透明性やヘイズが若干落ちるといった問題があった。トナー中に離型剤としてワックスを含有させることは従来より知られている。これらのワックス類は、離型剤として作用させて、トナーの低温時や高温時の耐オフセット性の向上や、低温時の定着性の向上を図るために用いられている。また、反面、低融点物質であるワックス類の存在は、耐ブロッキング性を悪化させたり、複写機等の昇温等によって熱にさらされると現像性が悪化したり、また、長期間トナーを放置した場合にワックスがトナー表面に付着して現像性を悪化させたりする。
【００１５】
このようなトナーにおける問題を改善するために、離型剤自体の構造の対称性を崩してトナーに含有させる離型剤自体の結晶性を阻害せしめるエステル系ワックスを使用することが提案されている。
【００１６】
しかしながら、最近のフルカラー定着装置においても、高耐久・高信頼性が要求されてきており、定着装置の改良なくして、上記したようなトナーのバインダー樹脂や離型剤の改良だけでは、高画像面積画像から低画像面積画像、さらには、フルカラーのＯＨＰ画像にまで適用することのできる画像形成を長期にわたって安定して実現することは難しいので、定着装置の更なる改良が望まれている。
【００１７】
一方、定着方式としては、上記で説明した定着ベルト方式以外の耐熱性離型層を用いた定着方式（以下、「ＳＵＲＦ方式」という。）がある。ＳＵＲＦ方式は、アルミナ等の高熱伝導度の材料からなる基板上に抵抗発熱層を設け、加圧ローラにより加圧しながら耐熱性離型層を介して未定着トナー画像に熱を付与して、トナーを被記録材上に溶融定着させるものである。ＳＵＲＦ方式において使用される耐熱性離型層は、その熱容量を小さくするため、例えば、層厚１００μｍ以下、好ましくは４０μｍ以下の離型層を用いており、又、二層構成の離型層とすることが一般的である。例えば、定着離型層の基層としてポリイミド３０μｍを用い、これにフッ素樹脂ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を１０μｍ積層して二層構成とし、これを離型層として機能させる定着方式がある。
【００１８】
従来より知られている離型層の構成材料として用いられている樹脂は、トナーの樹脂に付着する形でシリコーンゴム上に離型剤として付与されるシリコーンオイルと同様の機能を発揮するが、離型層側に付着させたワックスは、大部分はじかれてしまうので、直接トナーを構成しているバインダー樹脂等が離型層に触れてしまい、そのために、オフセットを生じたり、ホットメルト接着剤のような機能をして、被記録材が定着ベルトに巻き付いてしまうという問題があった。
【００１９】
そこで、従来においては、被記録材の巻き付きを防止するために、▲１▼離型層をフッ素ゴム等の混合物で構成して水に対する接触角を８０〜１０３°とすること（特許文献１参照）、▲２▼トナー像を被転写物に転写後、２種以上の異なるエネルギーを与えて定着すること（特許文献２参照）、▲３▼トナー像が転写された記録材に除電電荷を付与する除電手段の除電電荷量の変化に連動して定着回転体に加えるオフセット防止電界の強度を変化させること（特許文献３参照）、弾性層の表面に高精度の幾何学的な凹凸形状を設けること（特許文献４参照）、等の被記録材の巻き付きを防止する対策がとられている。
【００２０】
【特許文献１】
特開平１０−２６８９６号公報
【特許文献２】
特開平７−２３４５３６号公報
【特許文献３】
特開平６−３９８８号公報
【特許文献４】
特開平５−５３４６７号公報
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
従来の定着方式での被記録材の巻き付きは、前記「被記録材の巻き付きを防止する対策」にて対応できる可能性が高い。また、従来の定着ローラ、又は、弾性層のない定着ベルトを用いたオイルレス定着方式では、被記録材の巻き付きの問題はほとんどない。実際にオイル塗布の定着ベルト方式（基材＋弾性層）を採用したカラープリンタ（リコーＩＰＳｉＯ　Ｃｏｌｏｒ　８０００）では、被記録材の巻き付きの問題は発生していない。しかし、オイルレス定着ベルト方式での被記録材の巻き付きは、従来の対策では、対応ができていないのが状況である。
【００２２】
上述した結果をまとめると、定着ローラと被記録材の巻き付きの関係、及び、定着ベルトと被記録材の巻き付きの関係は、それぞれ、次の表１及び表２に示される。
【００２３】
【表１】
2004109930.tif 000003
【００２４】
【表２】
2004109930.tif 000004
【００２５】
一般的に巻き付きは、大きくは、以下の条件で決定する。
▲１▼被記録材とトナー界面の密着力
▲２▼トナー引張強度
▲３▼トナーと定着ベルト界面の密着力
▲４▼加圧ローラと被記録材界面の密着力
【００２６】
そこで、上記条件と、（ａ）正常（巻き付き・オフセットなし）、（ｂ）オフセット発生、（ｃ）定着ベルトへの巻き付き発生、及び、（ｄ）加圧ローラへの巻き付き発生、との関係を調べたところ、次のことがわかった。
2004109930.tif 000005
【００２７】
これらのことからみると、被記録材の巻き付き発生の原因の一つは、オイルレス定着にすることで上記▲３▼の密着力が増加することである。それ故、上記▲３▼に影響する定着ベルト離型層の材質・表面性を改良することで、▲３▼の密着力を低下させるような対策を行っても、被記録材の巻き付き防止の改善効果はほとんど見られない。
また、定着ローラを用いた定着装置では、定着ローラ硬度を加圧ローラ硬度より小さくすることで、被記録材の巻き付き対策に効果があることはわかった。
しかし、オイルレス定着方式であって、かつ、弾性層及び離型層を有する定着ベルトを用いた定着装置では、定着ローラ、加圧ローラ硬度の関係だけで対応できないことがわかった。
【００２８】
本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。
即ち、本発明は、離型性のオイルを定着ベルトに塗布する装置を設けなくても被記録材の巻き付きを防止できる定着装置及びそれを有する画像形成装置を低コストで提供することを目的としている。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、加圧ローラ、前記加圧ローラに対向して配置された定着ローラ、前記定着ローラと間隔をおいて配置された加熱ローラ、及び、前記加熱ローラと前記定着ローラとの間を回動する定着ベルトを有する定着装置において、従来の被記録材の巻き付き防止対策と全く別の手段で被記録材の巻き付きの防止ができないものかと考えて、定着ベルトに着目して探求したところ、前記定着ベルトが、（イ）基体上に耐熱性合成ゴムで構成する弾性層及びフッ素系樹脂で構成する離型層を順次有し、（ロ）前記定着ローラの硬度が前記加圧ローラの硬度より低く、且つ、（ハ）前記定着ベルトの離型層側の緩和ＲＨＵを次の式
【数２】
2004109930.tif 000006
（式中、Ｆ１　は、一定に保持される押込み深さに達した時点ｔ１　における力であり、そして、Ｆ２　は、この押込み深さを保持してから時間ｔ２　が経過したときの力である。）
で示されるものとしたときに、環境温度（２５℃）における緩和ＲＨＵが、−１２％以下であると、離型性のオイルを定着ベルトに塗布する装置を設けなくても記録材の巻き付きを防止できる定着装置及びそれを有する画像形成装置を低コストで提供することを見いだして本発明を完成するに至った。
【００３０】
即ち、請求項１に記載された発明は、上記目的を達するために、加圧ローラ、前記加圧ローラに対向して配置された定着ローラ、前記定着ローラと間隔をおいて配置された加熱ローラ、及び、前記加熱ローラと前記定着ローラとの間を回動する定着ベルトを有する定着装置において、前記定着ベルトが、（イ）基体上に耐熱性合成ゴムで構成する弾性層及びフッ素系樹脂で構成する離型層を順次有し、（ロ）前記定着ローラの硬度が前記加圧ローラの硬度より低く、且つ、（ハ）前記定着ベルトの離型層側の緩和ＲＨＵを次の式
【数３】
2004109930.tif 000007
（式中、Ｆ１　は、一定に保持される押込み深さに達した時点ｔ１　における力であり、そして、Ｆ２　は、この押込み深さを保持してから時間ｔ２　が経過したときの力である。）
で示されるものとしたときに、環境温度（２５℃）における緩和ＲＨＵが、−１２％以下であることを特徴とする定着装置である。
【００３１】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記定着ベルトの弾性層を構成する耐熱性ゴムが、シリコーンゴム又はフロロシリコーンゴムを主成分とすることを特徴とするものである。
【００３２】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記定着ベルトの離型層を構成するフッ素系樹脂が、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、及び、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）から選ばれる少なくとも１種の成分を含んでいることを特徴とするものである。
【００３３】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれかに記載された発明において、前記定着ベルトの基体が、（イ）ステンレススチール、ニッケル等の金属材料で構成されるベルト、（ロ）ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素系樹脂等の耐熱性樹脂で構成されるベルト、又は、（ハ）前記（イ）及び（ロ）の積層されたベルトであることを特徴とするものである。
【００３４】
請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施の形態を示す定着装置における定着ベルトの断面図であって、（ａ）は、横断面図であり、そして、（ｂ）は、前記（ａ）の拡大断面図である。図２は、本発明の一実施の形態を示す定着装置の断面図である。図３は、本発明の他の一実施の形態を示す定着装置の断面図である。図４は、実施例及び比較例で得られた定着ベルトの緩和ＲＨＵと紙巻き付きランクとの関係を示すグラフである。
【００３６】
図１，２，３に示すように、本発明の定着装置２０（３０）は、加圧ローラ１６（２６）、前記加圧ローラ１６（２６）に対向して配置された定着ローラ１４（２４）、前記定着ローラ１４（２４）と間隔をおいて配置された加熱ローラ１５（２５）、及び、前記加熱ローラ１５（２５）と前記定着ローラ１４（２４）との間を回動する定着ベルト１３（２３）を有している。そして、前記定着ベルト１３（２３）は、（イ）基体１上に耐熱性合成ゴムで構成する弾性層２及びフッ素系樹脂で構成する離型層３を順次有し、（ロ）前記定着ローラ１４（２４）の硬度が前記加圧ローラ１６（２６）の硬度より低く、且つ、（ハ）前記定着ベルト１３（２３）の離型層側の定着ベルトの緩和ＲＨＵを次の式
【数４】
2004109930.tif 000008
（式中、Ｆ１　は、一定に保持される押込み深さに達した時点ｔ１　における力であり、そして、Ｆ２　は、この押込み深さを保持してから時間ｔ２　が経過したときの力である。）
で示されるものとしたときに、環境温度（２５℃）における緩和ＲＨＵが、−１２％以下であるものとする。
【００３７】
前記「定着ベルトの離型層側の緩和ＲＨＵ」における「緩和ＲＨＵ」は、ＤＩＮ５０３５９−１で定義される次の式
【数５】
2004109930.tif 000009
（式中、Ｆ１　は、一定に保持される押込み深さに達した時点ｔ１　における力であり、そして、Ｆ２　は、この押込み深さを保持してから時間ｔ２　が経過したときの力である。）
で算出される値（％）である。この式によれば、押込み深さを一定に保持した状態で試験力の変化を測定して相対的な試験力の変化を計算することができる。この値（％）は、その材料の緩和の尺度となる。
【００３８】
定着ベルトの表面は、未定着トナー画像と接触してそのトナーに熱を与え、このトナーを加圧することで被定着材（記録紙）上へ定着させるが、定着ベルトの表面で記録紙にトナーを定着する場合、定着ベルト及び加圧ローラがトナーを加熱／加圧定着するので、定着ベルトの表面側緩和特性が、記録紙の巻き付き発生有無に影響する。記録紙は、加熱されることで腰が柔らかくなるが、定着ベルトの表面側緩和特性の違いで、腰の柔らかさがうまく吸収されて巻き付きにならない場合と、吸収されずに巻き付きが発生する場合のあることもわかってきた。つまり、定着ローラ硬度を加圧ローラ硬度より低くすることで記録紙の排出方向を並行より下側（加圧ローラ側）として、下側ニップを形成することができるが、このようにできるのは、定着ローラ上に定着ベルトを介することにより、見かけ上、定着ローラの反発弾性が効かないことによる。定着ローラの反発弾性が効かない範囲では、定着ベルトの反発弾性つまり上述した腰の柔らかさが重要になる。また、定着ベルトは、基材９０μｍ前後、弾性層２００μｍ前後、及び、離型層２０μｍ前後の薄膜の積層構成であるので、従来の弾性層のみの特性だけでは定義できない。
【００３９】
定着ベルトの腰の柔らかさは、定着ベルトの各層の特性で定義するのはなく、積層された状態での腰の柔らかさで定義する必要がある。本発明者は、先に出願した、特願平２００２−８１７４１号に係わる発明においてユニバーサル硬さの測定方法を用いた緩和（最小荷重でのクリープ）で定着ベルトの腰の柔らかさを定義した。定着ベルトは、加圧ローラとのニップ後に加圧力から開放されてもとに戻ろうとする。その戻り方は大きく二つある。
（１）加圧力からの開放後、直ぐに定常状態に戻り、その後は変形しないもの。
（２）加圧力からの解放後、直ぐに定常状態に戻らず、徐々に変形して定常状態に戻るもの。
前記（１）の戻り方は、緩和が小さく、そして、前記（２）の戻り方は、緩和が大きいことになる。このような定着ベルトの緩和は、ニップを通過する記録紙の排出方向に影響する。
【００４０】
本発明によれば、定着ベルトが、（イ）基体上に耐熱性合成ゴムで構成する弾性層及びフッ素系樹脂で構成する離型層を順次有し、（ロ）前記定着ローラの硬度が前記加圧ローラの硬度より低く、且つ、（ハ）前記定着ベルトの離型層側の緩和ＲＨＵを次の式
【数６】
2004109930.tif 000010
（式中、Ｆ１　は、一定に保持される押込み深さに達した時点ｔ１　における力であり、そして、Ｆ２　は、この押込み深さを保持してから時間ｔ２　が経過したときの力である。）
で示されるものとしたときに、環境温度（２５℃）における緩和ＲＨＵが、−１２％以下であるので、離型性のオイルを定着ベルトに塗布する装置を設けなくても被記録材の巻き付きを防止できる定着装置を提供することができる。
【００４１】
本発明の定着装置における定着ベルトは、図２（図３）に示すように、定着ベルト１３（２３）は、加熱ローラ１５（２５）と定着ローラ１４（２４）によって、適当なテンション（機構は省略）によって掛け回され、該定着ローラ１４（２４）と加圧ローラ１６（２６）に圧接（機構は省略）されている。この圧接方式は、大きく分けて、定着装置２０を用いる方式と定着装置３０を用いる方式の２方式に分かれる。定着装置２０を用いる方式（リコー社製：ｉｍａｇｉｏ　　ｃｏｌｏｒ　３１００等）は、加圧ローラ１６と定着ローラ１４とにより、定着ベルト１３を介して形成されるニップのみを有しているが、定着装置３０を用いる方式（リコー社製：ｉｐｓｉｏ　ｃｏｌｏｒ　８０００等）は、この加圧ローラ２６と定着ローラ２４とからなるニップの他に、その前部に定着ベルト２３が這い回ることで形成されるニップを有している。図２（図３）に加熱のためのハロゲンランプ１７（２７）が示されているが、これらハロゲンランプ１７（２７）の本数及び消費電力は、定着温度、線速、立ち上がり時間、及び、ベルト表面温度バラツキの仕様（規格）により調整される。一般的には、定着装置２０を用いる方式では、加熱ローラ、定着ローラ、及び、加熱ローラの全てにハロゲンランプ１７が設置され、定着装置３０を用いる方式では、定着ローラ以外のローラにハロゲンランプが設置される。
【００４２】
前記定着ベルト１３，２３の弾性層を構成する耐熱性ゴムは、好ましくは、シリコーンゴム又はフロロシリコーンゴムを主成分とするものである。このように、定着ベルト１３，２３の弾性層を構成する耐熱性ゴムがシリコーンゴム又はフロロシリコーンゴムを主成分とするものであると、安定した膜厚及び平滑な表面が得られ、そのために、ベルト表面が柔軟となり、光沢ムラの無い均一な画像を得ることができ、しかも、２００℃以上にもなる定着時の温度に耐えることができる。
【００４３】
前記定着ベルト１３，２３の離型層を構成するフッ素系樹脂は、好ましくは、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、及び、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）から選ばれる少なくとも１種の成分を含んだものである。前記フッ素系樹脂は、前記好ましいものとして例示したフッ素樹脂の混合物、又は、これらのフッ素樹脂をフッ素樹脂以外の耐熱性樹脂に分散させたものであってもかまわない。しかし、これらの離型性を有するフッ素系樹脂は、一般的にはゴム材料のような弾性を持たないので、弾性層上に厚く離型層を形成させては、従来技術の課題でも述べたような光沢ムラが発生する。つまり、光沢ムラの防止と、トナー及び紙粉に対する離型性の確保と、を両立させるためには、弾性層の柔軟性を損なわないような離型層を形成することが必要となる。このためには、離型層材料がなるべく柔軟であること、膜厚が薄いことであることが必要である。このように、前記定着ベルト１３，２３の離型層をフッ素系樹脂で構成すると、トナー離型性及び紙粉固着防止性の確保が可能になり、耐久性が向上する。
【００４４】
前記定着ベルトの基体１は、好ましくは、（イ）ステンレススチール、ニッケル等の金属材料で構成されるベルト、（ロ）ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素樹脂等の耐熱性樹脂で構成されるベルト、又は、（ハ）前記（イ）及び（ロ）の積層されたベルトである。前記基体１は、金属材料である場合には、ベルトの撓みを考慮して、１００μｍ以下の膜厚とすることが好ましく、また、耐熱性樹脂である場合には、熱容量（立ち上がり時間の短縮から、薄い方が有利である）、及び、強度（厚い方が有利である）を考慮して、３０〜２００μｍの膜厚とすることが好ましい。
【００４５】
本発明における定着ベルトは、例えば、
（イ）基体上に第１のプライマーを塗布して第１のプライマー層を形成する工程、
（ロ）前記第１のプライマー層上に耐熱性合成ゴム溶液を塗布して弾性層を形成する工程、
（ハ）前記弾性層上に第２のプライマーを塗布して第２のプライマー層を形成する工程、
（ニ）　前記第２のプライマー層上にフッ素樹脂の分散液又は粉体塗料を塗布して離型層を形成する工程、及び、
（ホ）　前記フッ素樹脂塗布層を前記フッ素樹脂の融点以上の温度であって前記弾性層を構成する耐熱性合成ゴムの酸化開始温度を超えない焼成温度で焼成する工程、
を順次経て製造される。
【００４６】
前記基体は、好ましくは、（イ）ステンレススチール、ニッケル等の金属材料で構成されるシート又は無端ベルト、（ロ）ポリイミド、ポリアミドイミド等の耐熱性樹脂で構成されるベルト、又は、（ハ）前記（イ）及び（ロ）を積層したベルトである。
前記弾性層は、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴム等エラストマーをスプレー塗装、ディッピング塗装、ブレード塗装等の手段で形成する。前記シリコーンゴムは、２００μｍ程度の均一な膜厚であって、表面の平滑性が高い弾性層を低コストで形成することができるので、前記弾性層の構成材料として最も適している。
前記離型層は、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、及び、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）から選ばれる少なくとも１種のフッ素樹脂をスプレー塗装によりフッ素樹脂塗布層を形成した後、このフッ素樹脂塗布層をフッ素樹脂の融点以上の温度であって前記弾性層を構成する耐熱性合成ゴムの酸化開始温度を超えない焼成温度で焼成することにより形成する。
また、ポリイミド樹脂等の基体と弾性層との間、及び、弾性層と離型層との間に、プライマーを使用しても、ベルト特性に大きな影響は与えることはない。
【００４７】
請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置は、例えば、図５に示すような画像形成装置に設けることができる。このように、本発明の定着装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の定着部材を有しているので、離型性のオイルを定着ベルトに塗布する装置を設けなくても被記録材の巻き付きを防止できる。巻き付きが発生すると、分離爪等による分離が必要となり分離爪との接触による異常画像等が発生したり、オフセットも発生しやすくなり光沢ムラが発生し結果的に画像品質も低下するが、本発明の画像形成装置によれば、被記録材の巻き付きを防止できるのであるから、通紙品質及び画像品質の両立を図ることができる。
【００４８】
【実施例】
（実施例１）
予め成形された直径６０ｍｍ、面長３１５ｍｍ及び厚み９０μｍのポリイミド円筒体よりなる基体の外表面にプライマーを塗布し、このプライマーを塗布した基体に２液反応型のシリコーンゴム液（東レ社製　ＤＸ３５−２１２０）を塗布してシリコーンゴム塗布層を形成した後、このシリコーンゴム塗布層を１５０℃の温度に加熱して硬化させることにより、硬度（ＪＩＳ　Ｋ６３０１）が１５゜であって、膜厚が５０μｍの弾性層を形成した。そして、この弾性層の表面に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レル共重合体（以下、「ＰＦＡ」という。）（ＨＰ＋　、デュポン社製）の分散液を８μｍ厚に塗布してフッ素樹脂塗布層を形成した後、このフッ素樹脂塗布層を窒素雰囲気に保持した加熱炉において３４０℃の温度で３０分間焼成して離型層を形成した。次に、このようにして得られた定着ベルトを図２に示される定着装置における定着ベルトに装着して定着装置を作成した。
【００４９】
（実施例２）
弾性層の硬度（ＪＩＳ　Ｋ６３０１）を２５゜とした以外は、実施例１と同様にして定着装置を作成した。
【００５０】
（実施例３）
弾性層の膜厚を１００μｍとした以外は、実施例１と同様にして定着装置を作成した。
【００５１】
（実施例４）
弾性層の硬度（ＪＩＳ　Ｋ６３０１）を２５゜とし、そして、弾性層の膜厚を１００μｍとした以外は、実施例１と同様にして定着装置を作成した。
【００５２】
（実施例５）
弾性層の硬度（ＪＩＳ　Ｋ６３０１）を１５゜とし、そして、弾性層の膜厚を２００μｍとした以外は、実施例１と同様にして定着装置を作成した。
【００５３】
（実施例６）
予め成形された直径６０ｍｍ、面長３１５ｍｍ及び厚み９０μｍのポリイミド円筒体よりなる基体の外表面にプライマーを塗布し、このプライマーを塗布した基体に２液反応型のシリコーンゴム液（東レ社製　ＤＸ３５−２１２０）を塗布してシリコーンゴム塗布層を形成した後、このシリコーンゴム塗布層を１５０℃の温度に加熱して硬化させることにより、硬度（ＪＩＳ　Ｋ６３０１）が２５゜であって、膜厚が２００μｍの弾性層を形成した。そして、この弾性層の表面にＰＦＡ（ＭＰ３４０、デュポン社製）の分散液を８μｍ厚に塗布してフッ素樹脂塗布層を形成した後、このフッ素樹脂塗布層を窒素雰囲気に保持した加熱炉において３４０℃の温度で３０分間焼成して離型層を形成した。次に、このようにして得られた定着ベルトを図２に示される定着装置における定着ベルトに装着して定着装置を作成した。
【００５４】
（実施例７）
弾性層の硬度（ＪＩＳ　Ｋ６３０１）を２５゜とし、そして、弾性層の膜厚を５０μｍとし、そして、離型層の膜厚を１６μｍとした以外は、実施例１と同様にして定着装置を作成した。
【００５５】
（実施例８）
弾性層の硬度（ＪＩＳ　Ｋ６３０１）を１５゜とし、そして、弾性層の膜厚を１００μｍとし、そして、離型層の膜厚を１６μｍとした以外は、実施例１と同様にして定着装置を作成した。
【００５６】
（実施例９）
弾性層の硬度（ＪＩＳ　Ｋ６３０１）を２５゜とし、そして、弾性層の膜厚を２００μｍとし、そして、離型層の膜厚を１６μｍとした以外は、実施例１と同様にして定着装置を作成した。
【００５７】
（実施例１０）
離型層の膜厚を３０μｍとした以外は、実施例６と同様にして定着装置を作成した。
【００５８】
（比較例１）
弾性層の硬度（ＪＩＳ　Ｋ６３０１）を２５゜とし、そして、弾性層の膜厚を５００μｍとし、そして、離型層の膜厚を３０μｍとした以外は、実施例６と同様にして定着装置を作成した。
【００５９】
（比較例２）
弾性層の硬度（ＪＩＳ　Ｋ６３０１）を２５゜とし、そして、弾性層の膜厚を２００μｍとし、そして、離型層の膜厚を３０μｍとした以外は、実施例１と同様にして定着装置を作成した。
【００６０】
（比較例３）
予め成形された直径６０ｍｍ、面長３１５ｍｍ及び厚み９０μｍのポリイミド円筒体よりなる基体の外表面にプライマーを塗布し、このプライマーを塗布した基体に２液反応型のシリコーンゴム液（東レ社製　ＤＸ３５−２１２０）を塗布してシリコーンゴム塗布層を形成した後、このシリコーンゴム塗布層を１５０℃の温度に加熱して硬化させることにより、硬度（ＪＩＳ　Ｋ６３０１）が２５゜であって、膜厚が１５０μｍの弾性層を形成した。そして、このようにして得られた定着ベルトを図２に示される定着装置における定着ベルトに装着して定着装置を作成した。
【００６１】
（比較例４）
弾性層の膜厚を２００μｍとした以外は、実施例１と同様にして定着装置を作成した。
【００６２】
以上、前記実施例１〜１０及び比較例１〜４で得られた定着ベルトの緩和ＲＨＵ及を測定し、そして、該定着ベルトを有する定着装置の「被記録材の巻き付き評価」を行った。
【００６３】
［１］定着ベルトの緩和ＲＨＵの測定
前記実施例１〜１０及び比較例１〜４で得られた定着ベルトの緩和ＲＨＵを、超微小硬さ試験機（フィッシャー・インストルメンツ社製、Ｈ−１００）を用いて測定した。その際、定着ベルトは腰が弱いので、シート状に切り出した後、これを補強するためにＢＫ７ガラスに接着・硬化させ、これを試験片とした。そして、前記試験片の緩和ＲＨＵの値を次の測定条件
（１）測定荷重（ＭＡＸ値）；　３００ｍＮ
（２）　　　　　　　　ｔ１　；　１０秒
（３）　　　　　　　　ｔ２　；　　５秒
で測定した。
【００６４】
［２］被記録材の巻き付き評価
図２に示される定着装置（リコー社製、Ｉｍａｇｉｏ　ｃｏｌｏｒ　３１００　）において、５ｍｍ厚のシリコーンゴム弾性層及び３０μｍ厚のＦＬＣを順次有する直径４０の定着ローラと２ｍｍ厚のシリコーンゴム弾性層及び５０μｍ厚のＰＦＡチューブを順次有する加圧ローラとを対向して有するものとし、これに前記実施例１〜１０及び比較例１〜４で得られた定着ベルトを取り付けて、ニップ圧力を片側４５ｋｇｆとし、そして、線速を２００ｍｍ／ｓとすることにより、被記録材の巻き付き評価を行った。
【００６５】
この「被記録材の巻き付き評価」は、被記録材の巻き付き発生率を該被記録材が分離爪に接触する頻度に置き換えて評価を行なった。即ち、前記「被記録材の巻き付き評価」は、分離爪接触頻度（％）を測定し、その分離爪接触頻度（％）を次の表３
【表３】
2004109930.tif 000011
に示されている基準でランク付けすることによって行った。そして、ランク３．５以上を合格とした。
【００６６】
前記［１］で測定された緩和ＲＨＵ、及び、［２］で評価された「巻き付きランク」は、次の表４
【表４】
2004109930.tif 000012
に示される。
【００６７】
図４及び表４に示すように、「緩和ＲＨＵ」と「被記録材の巻き付き」との間に相関が見られる。このことにより、定着ベルトがニップ（定着領域）から分離領域に回転する際の極微小なベルト変位状況が、被記録材の巻き付きに影響していることがわかる。具体的には、緩和ＲＨＵが大きい、つまり、加圧力からの解放後、直ぐに定常状態に戻らず、徐々に変形して定常状態に戻るものは、巻き付きが発生しやすく、逆に、緩和ＲＨＵが小さい、つまり、加圧力からの開放後、直ぐに定常状態に戻り、その後は変形しないものは、巻き付きが発生しにくい、ということがわかる。
【００６８】
【発明の効果】
（１）請求項１，４に係わる発明によれば、定着ベルトが、（イ）基体上に耐熱性合成ゴムで構成する弾性層及びフッ素系樹脂で構成する離型層を順次有し、（ロ）前記定着ローラの硬度が前記加圧ローラの硬度より低く、且つ、（ハ）前記定着ベルトの離型層側の緩和ＲＨＵを次の式
【数７】
2004109930.tif 000013
（式中、Ｆ１　は、一定に保持される押込み深さに達した時点ｔ１　における力であり、そして、Ｆ２　は、この押込み深さを保持してから時間ｔ２　が経過したときの力である。）
で示されるものとしたときに、環境温度（２５℃）における緩和ＲＨＵが、−１２％以下であるので、離型性のオイルを定着ベルトに塗布する装置を設けなくても被記録材の巻き付きを防止できる定着装置を提供することができる。
【００６９】
（２）請求項２に係わる発明によれば、定着ベルトの弾性層を構成する耐熱性ゴムがシリコーンゴム又はフロロシリコーンゴムを主成分とするものであるので、安定した膜厚及び平滑な表面が得られ、そのために、ベルト表面が柔軟となり、光沢ムラの無い均一な画像を得ることができ、しかも、２００℃以上にもなる定着時の温度に耐えることができる。
【００７０】
（３）請求項３に係わる発明によれば、前記定着ベルトの離型層が、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、及び、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）から選ばれる少なくとも１種の成分を含んだもので構成されているので、トナー離型性及び紙粉固着防止性の確保が可能になり、耐久性が向上する。
【００７１】
（４）請求項５に係わる発明によれば、請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置を有しているので、離型性のオイルを定着ベルトに塗布する装置を設けなくても被記録材の巻き付きを防止でき、そのために、通紙品質と画像品質の両立を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示す定着装置における定着ベルトの断面図であって、（ａ）は、横断面図であり、そして、（ｂ）は、前記（ａ）の拡大断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態を示す定着装置の断面図である。
【図３】本発明の他の一実施の形態を示す定着装置の断面図である。
【図４】実施例及び比較例で得られた定着ベルトの緩和ＲＨＵと紙巻き付きランクとの関係を示すグラフである。
【図５】従来の電子写真方式の画像形成装置の説明図である。
【図６】従来のベルト方式の定着装置の説明図である。
【符号の説明】
１　基体
２　弾性層
３　離型層
１３，２３　定着ベルト
１４，２４　定着ローラ
１５，２５　加熱ローラ
１６，２６　加圧ローラ
１７，２７　ハロゲンランプ
２０，３０　定着装置
【図１】
2004109930.tif 000016
【図２】
2004109930.tif 000017
【図３】
2004109930.tif 000018
【図４】
2004109930.tif 000019
【図５】
2004109930.tif 000020
【図６】
2004109930.tif 000021