(57)【要約】【課題】耐摩耗性、低摩擦性に優れ、かつ非粘着表面層を有する定着用回転体、それを用いた定着装置および加熱定着方法を提供すること。【解決手段】本発明の定着用回転体１０は、無端状基体１１の上に、弾性体層１３および接着層１４の少なくとも一方を具備する内層を有し、回転体１０外周面は、オフセット防止被覆層１２を有し、かつオフセット防止被覆層１２がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなる。本発明の定着装置は、このような回転体を備えてなる。また本発明の加熱定着方法は、前記回転体１０を加熱定着体として用い、前記オフセット防止被覆層１２には、導電性充填物が分散されている。【選択図】　　　　図２
2004101795.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真式画像形成装置の定着装置に用いる、二つの回転体からなる一対の定着用回転体であって、前記回転体は、無端状基体の上に、弾性体層および接着層の少なくとも一方を具備する内層を有するか、あるいはこの内層を有しないかのいずれかであり、前記回転体対の少なくとも一方の外周面は、オフセット防止被覆層を有し、かつ前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなることを特徴とする定着用回転体。
【請求項２】
請求項１に記載の一対の定着用回転体であって、前記回転体対の少なくとも一方の回転体外周面にあるオフセット防止被覆層は、フッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体と、含フッ素高分子量体との混合物からなることを特徴とする定着用回転体。
【請求項３】
請求項１または２に記載の一対の定着用回転体であって、前記回転体対の少なくとも一方の回転体外周面にあるオフセット防止被覆層には、導電性充填物が分散されていることを特徴とする定着用回転体。
【請求項４】
請求項３に記載の一対の定着用回転体であって、前記導電性充填物は、フッ素化処理された炭素材または炭素−炭素複合体の微粉体であることを特徴とする定着用回転体。
【請求項５】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の一対の定着用回転体であって、前記回転体対の少なくとも一方の回転体外周面にあるオフセット防止被覆層の表面が、フッ素化処理されていることを特徴とする定着用回転体。
【請求項６】
請求項５に記載の一対の定着用回転体であって、前記フッ素化処理する方法が、フッ化炭素ガスを用いたプラズマ処理法であることを特徴とする定着用回転体。
【請求項７】
請求項１ないし６のいずれか１項に記載の一対の定着用回転体であって、前記回転体対の少なくとも一方の回転体が、加熱機構を具備する加熱定着体であることを特徴とする定着用回転体。
【請求項８】
請求項１ないし７のいずれか１項に記載の定着用回転体を備えたことを特徴とする電子写真式画像形成装置の定着装置。
【請求項９】
加熱定着体および加圧定着体を備えた定着装置を用いる電子写真式画像形成装置における加熱定着方法であって、前記加熱定着体が、無端状基体の上に、弾性体層および接着層の少なくとも一方を具備する内層を有するか、あるいはこの内層を有しないかのいずれかの回転体であり、前記回転体の外周面はオフセット防止被覆層を有し、前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなり、かつ前記オフセット防止被覆層には、導電性充填物が分散されていることを特徴とする加熱定着方法。
【請求項１０】
加熱定着体および加圧定着体を備えた定着装置を用いる電子写真式画像形成装置における加熱定着方法であって、前記加熱定着体が、無端状基体の上に、弾性体層および接着層の少なくとも一方を具備する内層を有するか、あるいはこの内層を有しないかのいずれかの回転体であり、前記回転体の外周面はオフセット防止被覆層を有し、前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなり、かつ前記オフセット防止被覆層の表面が、フッ素化処理されていることを特徴とする加熱定着方法。
【請求項１１】
加熱定着体および加圧定着体を備えた定着装置を用いる電子写真式画像形成装置における加熱定着方法であって、前記加圧定着体が、無端状基体の上に、弾性体層を少なくとも具備する内層を有する回転体であり、前記回転体の外周面はオフセット防止被覆層を有し、前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなることを特徴とする加熱定着方法。
【請求項１２】
加熱定着体および加圧定着体を備えた定着装置を用いる電子写真式画像形成装置における加熱定着方法であって、前記加圧定着体が、無端状基体の上に、弾性体層を少なくとも具備する内層を有する回転体であり、前記回転体の外周面はオフセット防止被覆層を有し、前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなり、かつ前記オフセット防止被覆層の表面が、フッ素化処理されていることを特徴とする加熱定着方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、定着用回転体、それを用いた定着装置および加熱定着方法に関するものであり、詳しくは、耐摩耗性、低摩擦性に優れ、かつ非粘着表面層を有する定着用回転体、それを用いた定着装置および加熱定着方法に関するものである。
本発明の定着用回転体、それを用いた定着装置および加熱定着方法は、電子写真式の複写機、レーザープリンタ等の静電転写プロセスを利用する画像形成装置の加熱定着ローラ、加熱定着ベルト、加圧定着ローラ等に好適に適用することができる。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的な電子写真複写機等の画像形成装置用の定着装置としては、様々な定着方式のものが提案され、実施されている。例えば、ローラ定着タイプのもの、特にローラ対の少なくとも一方が熱源によって加熱されるローラのタイプである加熱ローラ定着装置（ヒートロール定着方式）が主流をなしている。
ここで一対のローラのうち、記録材の画像担持側の面に接するローラを定着ローラまたは加熱定着ローラと呼び、他方のローラを加圧ローラまたは加圧定着ローラと呼ぶ。
ローラ定着タイプの定着装置において、定着ローラは記録材の画像担持面に直接に接触するため、記録材上の画像を構成している顕画剤（以下、トナーと記す）の一部が前記定着ローラ表面に粘着して付着し、この付着トナーがローラ回転に伴い再び記録材上に転写されるいわゆる「オフセット現象」を発生しやすい。
そこでこのオフセット現象を防止する手段として、従来技術では下記のような種々の手段が採択されている。
【０００３】
ａ．定着ローラ外周面にポリテトラフロロエチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと記す）等のフッ素樹脂やシリコンゴム等の高離型性材料（非粘着性材料）のオフセット防止被覆層を設けて定着ローラの離型性（非粘着性）を向上させる。
ｂ．定着ローラ周面にシリコンオイル等の離型剤を塗布する手段を具備させる。
ｃ．定着ローラ周面の汚染物を清掃除去するブレードやウェブ等の摺擦クリーニング手段を具備させる。
ｄ．記録材上に担持させた未定着画像のトナーと同極性の直流バイアスを定着ローラ芯金に印加する。
ｅ．上記ａ〜ｄの手段の組み合わせ。
【０００４】
しかしながら上記従来のオフセット防止手段については下記のような問題があった。
１）上記ａ．のオフセット防止被覆層を設けても、トナー結着樹脂の種類によっては離型性の悪いものがあり、トナーの一部が粘着してローラ面を汚染することがある。
また近年、低コスト化傾向、サービス性の向上、産業廃棄物の規制等から定着ローラ各種部品の高耐久化が強く求められているが、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂の耐摩耗性は十分でなく寿命が短いという欠点を有する。定着ローラの表面はブレート等のクリーニング手段、離型剤塗布手段、記録材分離爪、温度検出素子、加圧ローラ等で摺擦を受けて摩耗する。また定着ローラと加圧ローラの間を通過する記録材の摺擦も受ける。そして大量の紙（記録材）を通した時、紙から紙粉が発生し定着ローラに付着する。この紙粉は定着ローラに当接させたクリーニングブレード等で除去されることになるが、特に紙のエッジ部では紙粉の発生が顕著であり、紙粉に含まれる種々の無機充填剤によりローラ表面は摩耗する。
そして定着ローラは表面の摩耗により平滑性を失うことで本来の離型性が低下する傾向が出てくる。
【０００５】
２）純粋なフッ素樹脂の被覆層は一般に絶縁性もしくは高抵抗であるため、その表面が、記録材、加圧ローラ等の対ローラ当接部材との摺擦による摩擦帯電により大きく帯電し、記録材上のトナーが静電作用により定着ローラ表層に吸着され、いわゆる「静電オフセット現象」が発生しやすい。
フッ素樹脂は記録材等との摺擦により負（−）に大きく帯電する。トナーが正（＋）の極性を持つ場合、トナーは負帯電のフッ素樹脂被覆層の電界にひきつけられ定着ローラ表面に付着しやすくなる。
【０００６】
３）一般にフッ素樹脂等の耐摩耗性は、これにガラス粉、シリカ、炭化ケイ素粉末、ダイヤモンド粉末、コランダム粉、ニッケルや鉄等の金属粉等の高硬度の無機充填材を混入することにより向上させることができるが、混合量が少ないと耐摩耗性向上の効果が十分ではなく、混合量を増加していくと離型性が悪くなり、オフセット防止効果が低下する。一般にこれらの充填材はフッ素樹脂中への分散性が悪く、また分散できたとしても充填材とフッ素樹脂との接着性が悪くなり耐久等により定着ローラ被覆層の充填材の一部が離脱する等の不具合が生じていた。分散が不良の場合は、耐久により充填材の少ない部分が先にスジ状あるいはまだら状に削れ、削れた部分にトナーが入り込み、表面に固定化され、定着ローラの非粘着性の低下をきたす場合が多かった。また離脱した充填剤が逆に研摩剤として作用し、摩耗を加速する等の問題が生じた。充填材の粒径を細かくする等の試みもされたが、充填剤とフッ素樹脂との接着性が悪く、逆にフッ素樹脂層全面が摩耗するという結果となっていた。
【０００７】
４）静電オフセット防止手段として、被覆層に、カーボンブラック、金属粉、二酸化チタン等の低抵抗の微粉末、またはチタン酸カリウム等の導電化したウイスカー状単結晶繊維等の導電性充填材を混入させることにより被覆層を低抵抗化させ、被覆層の摩擦帯電を防止する技術がある。この場合、導電性充填材に要求される性能は
・被覆層材料中への分散性が良好で均一であること、
・被覆層材料に対する接着性が良好であること、
・被覆層の耐摩耗性が向上すること、
・被覆層に十分な導電性を付与できること、
・被覆層表面の平滑性が得られること、
等である。
しかしながら従来の充填材は上記のような性能をすべて満足させることが難しかった。
例えば、カーボンあるいは導電化したウイスカー状単結晶繊維の場合は、フッ素樹脂被覆層を強靭化するため、耐摩耗性を向上する効果はあまり認められず、長期間の使用により被覆層がスジ状に摩耗したりして表面平滑性が悪くなり、オフセット現象を生じたり、定着性が悪くなる場合あった。またカーボン等の微粉末の充填材は、分散性が悪く二次凝集し易いという欠点をもち、耐静電オフセット性を満足させるためには必要以上の量を使用する必要があった。チタン酸カリウム等のウイスカー状単結晶繊維は、比較的に比表面積が大であるために耐静電オフセット性は良好であったが、やはり耐摩耗性を向上させる効果は薄かった。これはこの材料がウイスカー状であるために比較的もろく、かつフッ素樹脂中で樹脂の強度を補強するために要求される３次元橋かけ構造を取りにくいからと考えられる。
特開平６−１３０８４９号公報は、オフセット防止被覆層に、中空の内殻と該内殻の表面を被覆し実質的に導電性酸化物からなる外殻とを具備した中空二重殻導電性物質の充填剤を含有させる技術を開示し、中空二重殻導電性物質としては、無定形シリカまたはシリカ含有物質よりなる中空の内殻と、実質的に酸化スズおよび三酸化アンチモンからなる外殻とを具備した材料が例示されている。しかしながら、粒状の充填材であることに変わりはなく、耐摩耗性に関しては不充分な特性であった。
【０００８】
５）一方、前記ｂ．のシリコンオイル等の離型剤塗布手段、ｃ．の摺擦クリーニング手段、ｄ．のバイアス印加手段は、前記ａ．のオフセット防止被覆層を形成した定着ローラの補助的なオフセット防止手段である。
離型剤塗布手段により定着ローラ表面にオイルを供給することにより汚れは軽減するが、オイルのぬれ性が悪く、ツブツブになったり、まだら状になったりして、均一に塗布することが困難であった。従ってオイルの供給量を多くせざるを得なくなり、記録材へのオイルのボタ落ち、シミ等の問題が生じていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の目的は、耐摩耗性、低摩擦性に優れ、かつ非粘着表面層を有する定着用回転体、それを用いた定着装置および加熱定着方法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、電子写真式画像形成装置の定着装置に用いる、二つの回転体からなる一対の定着用回転体であって、前記回転体は、無端状基体の上に、弾性体層および接着層の少なくとも一方を具備する内層を有するか、あるいはこの内層を有しないかのいずれかであり、前記回転体対の少なくとも一方の外周面は、オフセット防止被覆層を有し、かつ前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなることを特徴とする定着用回転体である。
請求項２の発明は、請求項１に記載の一対の定着用回転体であって、前記回転体対の少なくとも一方の回転体外周面にあるオフセット防止被覆層は、フッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体と、含フッ素高分子量体との混合物からなることを特徴とする定着用回転体である。
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の一対の定着用回転体であって、前記回転体対の少なくとも一方の回転体外周面にあるオフセット防止被覆層には、導電性充填物が分散されていることを特徴とする定着用回転体である。
請求項４の発明は、請求項３に記載の一対の定着用回転体であって、前記導電性充填物は、フッ素化処理された炭素材または炭素−炭素複合体の微粉体であることを特徴とする定着用回転体である。
請求項５の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の一対の定着用回転体であって、前記回転体対の少なくとも一方の回転体外周面にあるオフセット防止被覆層の表面が、フッ素化処理されていることを特徴とする定着用回転体である。
請求項６の発明は、請求項５に記載の一対の定着用回転体であって、前記フッ素化処理する方法が、フッ化炭素ガスを用いたプラズマ処理法であることを特徴とする定着用回転体である。
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の一対の定着用回転体であって、前記回転体対の少なくとも一方の回転体が、加熱機構を具備する加熱定着体であることを特徴とする定着用回転体である。
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の定着用回転体を備えたことを特徴とする電子写真式画像形成装置の定着装置である。
請求項９の発明は、加熱定着体および加圧定着体を備えた定着装置を用いる電子写真式画像形成装置における加熱定着方法であって、前記加熱定着体が、無端状基体の上に、弾性体層および接着層の少なくとも一方を具備する内層を有するか、あるいはこの内層を有しないかのいずれかの回転体であり、前記回転体の外周面はオフセット防止被覆層を有し、前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなり、かつ前記オフセット防止被覆層には、導電性充填物が分散されていることを特徴とする加熱定着方法である。
請求項１０の発明は、加熱定着体および加圧定着体を備えた定着装置を用いる電子写真式画像形成装置における加熱定着方法であって、前記加熱定着体が、無端状基体の上に、弾性体層および接着層の少なくとも一方を具備する内層を有するか、あるいはこの内層を有しないかのいずれかの回転体であり、前記回転体の外周面はオフセット防止被覆層を有し、前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなり、かつ前記オフセット防止被覆層の表面が、フッ素化処理されていることを特徴とする加熱定着方法である。
請求項１１の発明は、加熱定着体および加圧定着体を備えた定着装置を用いる電子写真式画像形成装置における加熱定着方法であって、前記加圧定着体が、無端状基体の上に、弾性体層を少なくとも具備する内層を有する回転体であり、前記回転体の外周面はオフセット防止被覆層を有し、前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなることを特徴とする加熱定着方法である。
請求項１２の発明は、加熱定着体および加圧定着体を備えた定着装置を用いる電子写真式画像形成装置における加熱定着方法であって、前記加圧定着体が、無端状基体の上に、弾性体層を少なくとも具備する内層を有する回転体であり、前記回転体の外周面はオフセット防止被覆層を有し、前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなり、かつ前記オフセット防止被覆層の表面が、フッ素化処理されていることを特徴とする加熱定着方法である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明をさらに説明する。
図１は本発明の定着用回転体の一例を説明するための図である。なお図１の回転体は加熱定着ローラを例示しているが、該ローラ以外にも、本発明の回転体は無端形状をもつ定着用ベルトであることができる。
図１に示すように、加熱定着ローラ１０は、例えば基体であるアルミニウム合金Ａ５０５２等の金属芯金１１の表面に、従来法に従って接着層の役割を行うプライマー層を塗布した後、その上にオフセット防止被覆層１２を積層して形成されている。
図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。図２によれば、金属芯金１１の上部に、弾性体層１３、接着層１４が順次積層され、回転体の外周面として、オフセット防止被覆層１２がさらに積層されている。
本発明では、オフセット防止被覆層１２がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなることを特徴としている。フッ素含有単量体としては、フッ素を含む置換基を多数含むものが好ましい。一般にフッ素ゴムは耐熱性、耐薬品性に優れているが定着用回転体のオフセット防止被覆層に用いるには、撥水・撥油性、加工性、価格等に問題がある。ポリフッ化ビニリデンは耐候性、加工性等に優れているが、撥水・撥油性が足りない。このようにゴムまたはゴム性状に近い樹脂の単量体に、例えばフッ素を多数含む置換基を多数含む単量体、すなわちフッ素含有量の高い単量体をブロック共重合させると撥水・撥油性が格段に向上するとともに機械的な耐久性が向上する。すなわちゴム弾性からくる適度な反発弾性と耐摩耗性、耐擦傷等の特性が向上する。
【００１２】
オフセット防止被覆層１２は、含フッ素高分子の被膜であり摩擦等の帯電現象によって負帯電の傾向がある。そのため、極性がそれとは逆の帯電特性を有するトナー（正帯電トナー）を画像形成プロセスに用いる場合には、静電的付着を防止するため導電性充填物をオフセット防止被覆層１２に含有、分散させるのが好ましい。
前記導電性充填物としては、フッ素化処理された炭素材または炭素−炭素複合体の微粉体が挙げられる。図３は、本発明で使用される導電性充填物を説明するための図である。図３に示されるように、本発明で使用される導電性充填物２０は、フッ素化処理された表面２１を有する、球形充填材２２（断面図）、ファイバー状充填材２３（斜視図）、不定形充填材２４（断面図）等が挙げられる。フッ素化処理された表面２０を有することにより、導電性充填物２０の機械的強度および分散性が向上する。フッ素化処理は、炭素系材料の強いＣ−Ｃ結合に基づくぬれ性の悪さを克服するために、導電性充填物２０の表面をあらかじめ電解酸化し改質し、続いてフッ素ガスに直接接触させることにより行うことができる。導電性充填物２０は、オフセット防止被覆層１２の体積抵抗を所望の値にコントロールし、帯電による静電オフセットを防止する役割と、オフセット防止被覆層１２の摩耗による損傷や劣化を防止する役割を果たす。本発明における導電性充填物２０は、サブミクロンから数ミクロンのサイズであり、フッ素化処理されることによって機械的特性や分散性が改善され、図４に示すようにオフセット防止被覆層１２中に良好に混合または分散する。
【００１３】
また本発明によれば、オフセット防止被覆層が、フッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体と、含フッ素高分子量体との混合物からなることが好ましい。
図５は、このような混合物からなるオフセット防止被覆層の断面図である。図５によれば、オフセット防止被覆層１２は、フッ化ビニリデン系ブロック共重合体の海構造２５と含フッ素高分子量体の島構造２６を有する。これはミクロ的な相分離構造を成しており、図４に示される構造よりも、相反する性質が高度に調和してオフセット防止被覆層１２の柔構造と機械的強度、耐久性の両方の性質を併せ持つことが可能である。すなわち、撥水・撥油性、機械的強度、低摩擦性を高める島構造２６の部分と、撥水・撥油性、柔構造を高め弾性変形を受け持つ海構造２５の部分で、トナーの熱定着を高品質に実現できる。また高い撥水・撥油性を示すことからトナーのオフセットや水分や汚染ガスに対して高度な耐性を示しローラを高寿命に保つことができる。
【００１４】
また本発明によれば、オフセット防止被覆層１２の表面が、フッ素化処理されていることが好ましい。
オフセット防止被覆層１２の表面に対し、例えばフッ素系ガスを用いたプラズマ処理法によりフッ素化処理を行うことにより、該層表面のフッ化ビニリデン系ブロック共重合体の分子鎖の一部が切断され、その部分には−ＣＦ３基が形成され表面自由エネルギーが低くなる。これにより、オフセット防止被覆層１２の機械的特性がさらに改善され、低摩擦、耐摩耗性に富んだ表面となり、回転体へのトナーのオフセット発生が一層防止されるとともに記録材搬送のすべり性や摩擦性を好適にして搬送時のしわや蛇行の防止を可能にする。
【００１５】
本発明における弾性体層１３としては、例えば硬度の低いシリコーンゴムや硬度のやや高いフッ素ゴムが用いられる。また接着層１４としては、耐熱性の接着剤を用いるのが好ましい。
なお本発明によれば、弾性体層１３、接着層１４は、用途に応じて設けなくても本発明の効果を奏することができる。このような回転体は、例えば電子写真式複写機のモノクロ、低価格のものが挙げられる。
図６は、弾性体層１３を設けない本発明の回転体を説明するための断面図である。図６によれば、金属芯金１１の上部に接着層１４が積層され、回転体の外周面として、オフセット防止被覆層１２がさらに積層されている。
本発明の回転体は、加熱定着体（例えば加熱定着ローラ）および加圧定着体（例えば加圧定着ローラ）の両方に弾性体層１３および／または接着層１４を設けてもよいし、いずれか一方に弾性体層１３および／または接着層１４を設けてもよいし、両方に弾性体層１３および／または接着層１４を設けなくてもよい。また、オフセット防止被覆層１２は、加熱定着体または加圧定着体あるいはこれらの両方に設けることができる。これらの各層は、用途、画質、部品コスト等を勘案して適宜選択すればよい。
【００１６】
図７は、本発明の回転体を説明するための図である。
図７において、符号２７および２８で示される二つの回転体は、それぞれ加熱定着体である加熱定着ローラおよび加圧定着体である加圧定着ローラである。そして前記各ローラの外周面はオフセット防止被覆層を有し、このオフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなることは、前述のとおりである。加熱定着ローラ２７の内部には、ランプヒータ等の加熱機構２９が具備され、加圧定着ローラ２８との間には加圧力が印加されニップを形成している。定着工程において、表面に顕画材（トナー）３０が付着した記録材３１が、加熱定着ローラ２７および加圧定着ローラ２８間に挿入され、トナー３０が記録材３１上に熱定着する。
このとき、加熱定着ローラ２７におけるオフセット防止被覆層は、導電性充填物が分散されているか、あるいはその表面がフッ素化処理されていることが好ましい。また加圧定着ローラ２８が、前期の弾性体層を有するものであるか、あるいはその表面がフッ素化処理されていることが好ましい。
【００１７】
また本発明の定着装置は、前述のような本発明の回転体を備えてなる。
図８は、本発明の定着装置の一例を説明するための図である。
図８において、本発明の定着装置４０は、本発明の加熱定着ローラ４１と、この加圧定着ローラ４１と圧接回転する加圧定着ローラ４２と、この加圧定着ローラ４２側に設けられた加圧スプリング４３による加圧力を伝達する加圧レバー４４とを備え、この加圧力による圧接および加熱定着ローラ４１内部に設けられた加熱機構（定着ヒータ）４５による加熱を利用して記録材（紙）上のトナーを定着させている。また、４６は定着分離爪、４７は加圧分離爪、４８は排紙分岐爪をそれぞれ示している。加熱定着ローラ４１は定着ヒータ４５によって加熱され、その表面温度は加熱定着ローラ４１の外周面に摺接させたサーミスタ４９によって検出され一定の定着温度に保たれるように加熱定着ローラ４１の温度制御が行われる。５０は過昇温度防止用の温度ヒューズである。定着装置４０での搬送は駆動系（図示せず）からの回転駆動により加熱定着ローラ４１および加圧定着ローラ４２は回転し、給紙トレイから給紙された紙は定着装置４０の入口ガイド５１を経由して両ローラ４１、４２間のニップ部を通り定着後に排紙ローラ５２の駆動により排紙される。この定着装置４０からの排紙は排紙センサ５３により検出される。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明を実施例および比較例によりさらに説明する。
実施例１
図６に示すような回転体を作製した。すなわち、アルミニウム合金Ａ５０５２の金属芯金１１の表面に、従来法に従ってＰＡＩ等の接着層１４（耐熱性プライマー層）を塗布した後、その上にオフセット防止被覆層１２を概ね２０μｍの膜厚で成膜した。オフセット防止被覆層１２におけるフッ化ビニリデン系ブロック共重合体は、フッ化ビニリデン単量体と、これと共重合しうるフッ素含有単量体とをブロック共重合させて得た。フッ化ビニリデン単量体と共重合しうるフッ素含有単量体としては、撥水・撥油性（以下、撥水性と記す）に優れたもので、高いフッ素含有量を示すパーフルオロアルキレン化合物や含フッ素アルキル基を置換基にもつ化合物（パーフルオロアルキル基を側鎖に含む）がある。具体的な化合物としては、テトラフルオロエチレン、ヘキサフルオロプロピレンやＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）が挙げられる。本実施例においては、ポリフッ化ビニリデン系ポリマーの溶液にＰＦＡポリマー（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体）の溶液を加えた混合溶液を用いた。
なお本発明によれば、フッ化ビニリデン系ブロック共重合体において、フッ素含有単量体の割合は、１２〜６０重量％の範囲であるのが好ましい。本実施例においては、この割合を２５重量％に設定した。
また、ポリフッ化ビニリデン系ポリマーの溶媒としては、ジメチルホルムアミド、ジエチルアセトアミド等を用意し濃度を５重量％から５０重量％に調製すればよい。一方、フッ素含有単量体の溶媒としては、１，１，２−トリクロロ−１，２，２−トリフルオロエタンを用意し、ポリマー溶液を調製すればよい。本実施例では、ポリフッ化ビニリデン系ポリマーの溶媒としてジメチルホルムアミドを、フッ素含有単量体の溶媒として１，１，２−トリクロロ−１，２，２−トリフルオロエタンを用いた。続いて両溶媒を混合してブロック共重合体を作製するが、共重合体の製造方法としては、一般に知られている重付加あるいは重縮合法、ラジカル重合、カップリング法が用いられる。本実施例では重縮合法を採用し、ブロック共重合体を作製した。このように作製されたブロック共重合体を、塗膜マトリックス樹脂の原料とし、さらにグラファイト微粉体、導電性カーボン粉体、炭素−炭素複合体のような導電性充填物を２〜４重量％混合して水性ディスパージョンを得る。これをスプレーや浸漬等の塗布手段で塗布して数１０分乾燥焼成後に冷却してローラ芯金に固定化する。冷却後は表面を研磨テープ等で磨いて表面を表面粗さＲａが０．８μｍ程度となるように平坦化する。このようにして本発明の回転体が得られる。なお本実施例では、導電性充填物として、フッ素圧３×１０−２Ｔｏｒｒ、２５℃、８分の条件でフッ素化処理したグラファイト微粉体を、３重量％混合した。フッ素化処理することにより、グラファイト微粉体のぬれ性が改善され、マトリックス樹脂への分散性が向上した。
上記のようにして作製されたローラ表面の特性を調べたところ、水に対する静的接触角が１０５度、マイクロゴム硬度が６２度、動摩擦係数が０．０７１となった。なお、摩擦係数測定条件は、新東科学製ＨＥＩＤＯＮ１４ＤＲを用い、１／８インチＳＵＳ球を圧子として、すべり速度５４０ｍｍ／分、垂直荷重１００ｇｆである。測定はサンプルテストピース上５ヶ所の平均をとった場合の結果である。
【００１９】
実施例２
実施例１の方法で作製された定着用回転体（ローラ）のオフセット防止被覆層を、図９に示される装置によりで表面処理した。
まず、フッ素化の前に気相で酸化処理を行う。真空容器６０内のプラズマ源６１に酸素、オゾン、窒素酸化物等のガスをガス導入系６２から導入しプラズマ化したガスを定着用回転体であるローラ６３を回転させながら照射する。６４はローラの保持機構、６５はローラの回転駆動系、６６はその制御装置である。真空容器６０は真空排気装置６７、真空バルブ６８を用いて真空状態にされる。６９は加熱用ヒーター、７０はその電源である。プラズマ源は種々の方式が利用可能であるが磁場発生装置７１、マイクロ波発生装置７２を具備した有磁場マイクロ波プラズマ発生装置を使用した。プラズマは２００Ｗの出力で５分間放電を行い酸化処理を行った。気相の酸化処理の後にフッ素系ガスをガス導入系７３から導入し、５×１０−２Ｔｏｒｒの圧力下でローラ６３を回転しながら３０℃、１０分間フッ素化処理を行った。ローラ６３の加熱はヒーター６９を用いている。これによってＣ−Ｆ共有結合を形成し得ない温度で−ＣＦ３基の生成を行うことができた。このように表面処理されたローラの特性を調べたところ、水に対する静的接触角が１１４度、マイクロゴム硬度が６１度、動摩擦係数が０．０５１となった。
【００２０】
実施例３
実施例１と同様な方法で、ポリフッ化ビニリデン系ポリマーの溶液にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の溶液を加えた混合溶液を用いて両者のブロック共重合体を形成した。ＰＴＦＥのような高いフッ素含有量を示すパーフルオロアルキレン化合物の含有量はポリフッ化ビニリデン系ポリマーに対して数重量％から３０重量％の範囲である。
本実施例でも導電性充填物を実施例１と同じ方法で分散し、定着用回転体（ローラ）を構成した。この結果、ローラの特性を調べたところ、水に対する静的接触角が１１０度、マイクロゴム硬度が６８度、動摩擦係数が０．０６２となった。このローラをさらに実施例２と同様な方法でフッ素系ガスによる表面処理を行ったところ水に対する静的接触角が１１３度、動摩擦係数が０．０５０となった。
【００２１】
実施例４
実施例１で得られたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体と、ＰＴＦＥに代表される含フッ素高分子量体の混合物を塗膜原料とし、実施例１と同様の操作を行った。本実施例では、オフセット防止被覆層１２を概ね２２μｍの膜厚とし、またＰＴＦＥの混合割合を、混合物に対して３５重量％とした。得られた塗膜を観察した結果、図５に模式的に示されるようなフッ化ビニリデン系ブロック共重合体の海と、含フッ素高分子量体の島が混在した相分離構造が認められた。含フッ素高分子量体の島のサイズは概ね０．１μｍから数μｍである。ローラの特性を計測したところ水に対する静的接触角が１１１度、マイクロゴム硬度が７０度、動摩擦係数が０．０６０となった。含フッ素高分子量体としてＰＦＡを用いた場合でも同じ程度の特性結果となったので、耐熱性を考慮すれば、パーフルオロアルキル基を側鎖に含む含フッ素高分子やパーフルオロアルキレン基からなる高分子の一般的な高分子量体が使用可能である。
【００２２】
実施例５
図２に示すような回転体を作製した。すなわち、芯金１１の表面をブラスト処理等の機械的手段で粗し、プライマー処理をしてこの上にシリコーンゴムの弾性体層１３を２２０μｍの厚さで形成した。更にその上に接着層１４を８μｍで塗布し加熱乾燥した。接着層１４はダイキン工業製ＧＬＰシリーズを用いた。最外層としてオフセット防止被覆層１２を、実施例１と同様なマトリックス樹脂構成とし（ただし導電性充填物を使用しない）、２０μｍの厚さで形成し固定化した。このように構成されたローラのオフセット防止被覆層１２には導電性充填材が入っていないので、図４のような充填物はないが膜構造は図４と同様になっている。またこのオフセット防止被覆層１２に、耐久性を向上するため潤滑性を有する充填材を分散してもかまわない。この定着用回転体（ローラ）の特性を調べたところ、水に対する静的接触角が１０６度、マイクロゴム硬度が４５度、動摩擦係数が０．０６８となった。さらにこのローラを実施例２と同じ方法で表面処理を行ったところ、水に対する静的接触角、動摩擦係数の特性が向上した。
【００２３】
実施例６
図７に見られる構成の本発明の一対の回転体を用いて、各種評価を行った。回転体の組み合わせを下記表１に示す。なお、下記のような従来の方法で作製された定着用回転体を用い、比較例とした。結果を表２に示す。
《従来の方法で作製された定着用回転体の概要》
加熱定着ローラ：アルミ合金芯金上にプライマー層を介して導電性カーボン入りＰＦＡ粉体塗膜を形成した離型層（２０μ厚）をもつローラ。
加圧定着ローラ：円筒金属芯の外周にシリコーンゴムを配置しその上にＰＦＡチューブを被覆したローラ。
【００２４】
【表１】
2004101795.tif 000003
【００２５】
【表２】
2004101795.tif 000004
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の発明は、電子写真式画像形成装置の定着装置に用いる、二つの回転体からなる一対の定着用回転体であって、前記回転体は、無端状基体の上に、弾性体層および接着層の少なくとも一方を具備する内層を有するか、あるいはこの内層を有しないかのいずれかであり、前記回転体対の少なくとも一方の外周面は、オフセット防止被覆層を有し、かつ前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなることを特徴とする定着用回転体であるので、定着用回転体の最外層であるオフセット防止被覆層が、ミクロ的には柔構造を持った物質で形成され、マクロ的には一定の機械的強度を維持することができ、かつ低表面自由エネルギーの実現によってトナーのオフセット現象等、ローラ表面の汚染を使用後も防止することができる。さらに通紙や紙分離機構の爪等に対し、回転体表面の耐機械的摩耗性が向上する。さらにまた、オフセット防止被覆層が適度な柔構造を保持しているため、ニップ面圧を必要以上に大きく保つ必要もなく、紙等の記録材への顕画剤（トナー）の確実な定着性を確保し、高品質な複写画像を提供することができる。加えて、回転体からの記録材の剥離が良好であるため、記録材搬送が容易であり、紙づまりが防止できる。
【００２７】
請求項２の発明は、請求項１に記載の一対の定着用回転体であって、前記回転体対の少なくとも一方の回転体外周面にあるオフセット防止被覆層は、フッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体と、含フッ素高分子量体との混合物からなることを特徴とする定着用回転体であるので、定着用回転体の最外層であるオフセット防止被覆層が、ミクロ的には柔構造を持った物質で形成され、マクロ的には一定の機械的強度を維持することができ、かつ低表面自由エネルギーの実現によってトナーのオフセット現象等、ローラ表面の汚染を使用後も防止することができる。さらに通紙や紙分離機構の爪等に対し、回転体表面の耐機械的摩耗性が向上する。さらにまた、オフセット防止被覆層が適度な柔構造を保持しているため、ニップ面圧を必要以上に大きく保つ必要もなく、紙等の記録材への顕画剤（トナー）の確実な定着性を確保し、高品質な複写画像を提供することができる。加えて、回転体からの記録材の剥離が良好であるため、記録材搬送が容易であり、紙づまりが防止できる。
【００２８】
請求項３の発明は、請求項１または２に記載の一対の定着用回転体であって、前記回転体対の少なくとも一方の回転体外周面にあるオフセット防止被覆層には、導電性充填物が分散されていることを特徴とする定着用回転体であるので、オフセット防止被覆層の体積抵抗を所望の値にコントロールすることができ、帯電による静電オフセットを防止し、オフセット防止被覆層の損傷や劣化を防止することができる。また、回転体表面の導電性を維持したまま、トナー等の顕画剤の非付着、非粘着効果が持続する。
【００２９】
請求項４の発明は、請求項３に記載の一対の定着用回転体であって、前記導電性充填物は、フッ素化処理された炭素材または炭素−炭素複合体の微粉体であることを特徴とする定着用回転体であるので、導電性充填物の分散性が改善され、マトリックス樹脂への均一分散が可能であるとともに、それ自体が高い撥水、撥油性を示すため、トナー離型性が向上し耐オフセット性が確保できる。
【００３０】
請求項５の発明は、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の一対の定着用回転体であって、前記回転体対の少なくとも一方の回転体外周面にあるオフセット防止被覆層の表面が、フッ素化処理されていることを特徴とする定着用回転体であるので、表面自由エネルギーが低い状態となり、機械的特性がさらに改善され、低摩擦、耐摩耗性に一層優れる。
【００３１】
請求項６の発明は、請求項５に記載の一対の定着用回転体であって、前記フッ素化処理する方法が、フッ化炭素ガスを用いたプラズマ処理法であることを特徴とする定着用回転体であるので、無公害で表面自由エネルギーを低い状態とし、、機械的特性をさらに改善し、低摩擦、耐摩耗性に一層優れた回転体を提供することができる。
【００３２】
請求項７の発明は、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の一対の定着用回転体であって、前記回転体対の少なくとも一方の回転体が、加熱機構を具備する加熱定着体であることを特徴とする定着用回転体であるので、トナーの定着効果を一層高めることができる。
【００３３】
請求項８の発明は、請求項１ないし７のいずれか１項に記載の定着用回転体を備えたことを特徴とする電子写真式画像形成装置の定着装置であるので、回転体の使用環境あるいはこれらが組み込まれた電子写真式画像形成装置が置かれた環境の変動、すなわち、温度変化、湿度変化、浮遊する活性もしくは不活性な化学物質による汚染や障害に強く、耐候性、耐食性に優れた定着装置を提供することができる。また、機械的および化学的に高耐久でトナー離型性、紙搬送性に優れた電子写真式画像形成装置の定着装置を、簡便な表面処理、表面形成技術によって低コストに提供することが可能となる。
【００３４】
請求項９の発明は、加熱定着体および加圧定着体を備えた定着装置を用いる電子写真式画像形成装置における加熱定着方法であって、前記加熱定着体が、無端状基体の上に、弾性体層および接着層の少なくとも一方を具備する内層を有するか、あるいはこの内層を有しないかのいずれかの回転体であり、前記回転体の外周面はオフセット防止被覆層を有し、前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなり、かつ前記オフセット防止被覆層には、導電性充填物が分散されていることを特徴とする加熱定着方法であるので、加熱定着体および加圧定着体の組み合わせが良好であり、すなわち加熱定着体と加圧定着体の表面性状がうまく組み合わされ、熱定着に必要なニップ面圧、ニップ幅が確保され、紙等の記録材へのトナーの確実な定着性が確保され、高品質の複写画像が得られる。また、加熱定着体および加圧定着体からの記録材の剥離が容易であるので、紙搬送が容易となり、紙づまりも防がれる。特に、回転体へのニップ面圧を低く設定しても、高品質画像に必要なニップ幅を確保できるため、回転体の機械的な耐久性や異物による汚染に対する耐性が高まる。
【００３５】
請求項１０の発明は、加熱定着体および加圧定着体を備えた定着装置を用いる電子写真式画像形成装置における加熱定着方法であって、前記加熱定着体が、無端状基体の上に、弾性体層および接着層の少なくとも一方を具備する内層を有するか、あるいはこの内層を有しないかのいずれかの回転体であり、前記回転体の外周面はオフセット防止被覆層を有し、前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなり、かつ前記オフセット防止被覆層の表面が、フッ素化処理されていることを特徴とする加熱定着方法であるので、加熱定着体および加圧定着体の組み合わせが良好であり、すなわち加熱定着体と加圧定着体の表面性状がうまく組み合わされ、熱定着に必要なニップ面圧、ニップ幅が確保され、紙等の記録材へのトナーの確実な定着性が確保され、高品質の複写画像が得られる。また、加熱定着体および加圧定着体からの記録材の剥離が容易であるので、紙搬送が容易となり、紙づまりも防がれる。特に、回転体へのニップ面圧を低く設定しても、高品質画像に必要なニップ幅を確保できるため、回転体の機械的な耐久性や異物による汚染に対する耐性が高まる。
【００３６】
請求項１１の発明は、加熱定着体および加圧定着体を備えた定着装置を用いる電子写真式画像形成装置における加熱定着方法であって、前記加圧定着体が、無端状基体の上に、弾性体層を少なくとも具備する内層を有する回転体であり、前記回転体の外周面はオフセット防止被覆層を有し、前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなることを特徴とする加熱定着方法であるので、加熱定着体および加圧定着体の組み合わせが良好であり、すなわち加熱定着体と加圧定着体の表面性状がうまく組み合わされ、熱定着に必要なニップ面圧、ニップ幅が確保され、紙等の記録材へのトナーの確実な定着性が確保され、高品質の複写画像が得られる。また、加熱定着体および加圧定着体からの記録材の剥離が容易であるので、紙搬送が容易となり、紙づまりも防がれる。特に、回転体へのニップ面圧を低く設定しても、高品質画像に必要なニップ幅を確保できるため、回転体の機械的な耐久性や異物による汚染に対する耐性が高まる。
【００３７】
請求項１２の発明は、加熱定着体および加圧定着体を備えた定着装置を用いる電子写真式画像形成装置における加熱定着方法であって、前記加圧定着体が、無端状基体の上に、弾性体層を少なくとも具備する内層を有する回転体であり、前記回転体の外周面はオフセット防止被覆層を有し、前記オフセット防止被覆層がフッ化ビニリデン単量体とフッ素含有単量体をブロック共重合させたフッ化ビニリデン系ブロック共重合体からなり、かつ前記オフセット防止被覆層の表面が、フッ素化処理されていることを特徴とする加熱定着方法であるので、加熱定着体および加圧定着体の組み合わせが良好であり、すなわち加熱定着体と加圧定着体の表面性状がうまく組み合わされ、熱定着に必要なニップ面圧、ニップ幅が確保され、紙等の記録材へのトナーの確実な定着性が確保され、高品質の複写画像が得られる。また、加熱定着体および加圧定着体からの記録材の剥離が容易であるので、紙搬送が容易となり、紙づまりも防がれる。特に、回転体へのニップ面圧を低く設定しても、高品質画像に必要なニップ幅を確保できるため、回転体の機械的な耐久性や異物による汚染に対する耐性が高まる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の定着用回転体の一例を説明するための図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】本発明で使用される導電性充填物を説明するための図である。
【図４】本発明におけるオフセット防止被覆層の断面図である。
【図５】本発明におけるオフセット防止被覆層の別の断面図である。
【図６】弾性体層を設けない本発明の回転体を説明するための断面図である。
【図７】本発明の回転体を説明するための図である。
【図８】本発明の定着装置の一例を説明するための図である。
【図９】実施例２で用いたオフセット防止被覆層の表面処理装置を説明するための図である。
【符号の説明】
１０　　加熱定着ローラ
１１　　金属芯金
１２　　オフセット防止被覆層
１３　　弾性体層
１４　　接着層
２０　　導電性充填物
２１　　フッ素化処理された表面
２５　　フッ化ビニリデン系ブロック共重合体の海構造
２６　　含フッ素高分子量体の島構造
２７，４１　　加熱定着ローラ
２８，４２　　加圧定着ローラ
２９　　加熱機構
３０　　顕画材（トナー）
３１　　記録材
４０　　定着装置
６０　　真空容器
６１　　プラズマ源
６３　　ローラ
【図１】
2004101795.tif 000005
【図２】
2004101795.tif 000006
【図３】
2004101795.tif 000007
【図４】
2004101795.tif 000008
【図５】
2004101795.tif 000009
【図６】
2004101795.tif 000010
【図７】
2004101795.tif 000011
【図８】
2004101795.tif 000012
【図９】
2004101795.tif 000013