JP2005301199A

JP2005301199A - 定着部材、該定着部材を用いた定着装置および画像形成装置

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Publication number: JP2005301199A
Application number: JP2004194971A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Yoshii; 孝之吉井; Haruaki Kondo; 玄章近藤; Koji Kamiya; 公二神谷
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2004-06-30
Publication date: 2005-10-27
Anticipated expiration: 2024-06-30
Also published as: JP4312669B2; US20050207806A1; US7146126B2

Abstract

【課題】耐屈曲性・表面平滑性に優れた定着部材、この定着部材を用いた定着装置および画像形成装置を提供すること。
【解決手段】定着ベルトの離型層のフッ素樹脂を、ＭＦＲが異なる複数種類のフッ素樹脂で構成する。このフッ素樹脂のうち、ＭＦＲの大きい方のフッ素樹脂は、焼成時に流れて、定着ベルトの表面の平滑性を向上させる。また、離型層のフッ素樹脂のうちＭＦＲの小さい方のフッ素樹脂は、定着ベルトの耐屈曲性を向上させる。これにより、耐屈曲性および表面平滑性に優れた定着ベルトにすることができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、最外層がフッ素系樹脂からなる定着部材、この定着部材を用いた定着装置および画像形成装置に関するものである。

従来から、転写材上のトナー像に定着部材としての定着ベルトや定着ローラを圧接させて転写材上にトナー像を定着させる定着装置が知られている。例えば、特許文献１の定着装置は、ベルト曲率の小さい定着ローラと加熱ローラに張架されて、加熱ローラによって加熱されながら無端移動する定着ベルトを備え、転写材上のトナー像に定着ベルトを圧接させて、転写材上のトナー像を加熱定着している。この定着ベルトは、一般的にポリイミド等の耐熱性樹脂や金属の基体、耐熱性を有するゴム、エラストマーからなる弾性層、フッ素樹脂からなる離型層（最外層）の３層構造となっている。上記フッ素樹脂からなる離型層は、押し出し成形によって形成されたフッ素樹脂チューブを上記弾性層に被覆した後、フッ素樹脂を加熱溶融（以下、焼成）して形成している。また、弾性層にフッ素樹脂粒子をスプレーなどで塗布した後、フッ素樹脂を焼成して離型層を形成している。このように、離型層をフッ素樹脂で形成することで、離型性、耐熱性に優れた定着ベルトとすることができる。しかしながら、上記フッ素樹脂は、屈曲性に乏しいため、ベルト曲率の小さい定着ローラと加熱ローラに張架されて長時間使用すると、離型層にクラックが生じてしまい、十分なベルト耐久性を得ることができなかった。このような問題を解決するために、種々の提案がされている。例えば、特許文献２には、上記離型層を溶融粘度（ＭＦＲ（メルトフローレート））３以下のフッ素樹脂して、長時間使用してもクラックの発生しない定着ベルトとするものが記載されている。

特開２００２−２６８４３６号公報特開２００３−１６７４６２号公報

しかしながら、ＭＦＲの小さい低溶融度タイプのフッ素樹脂は、溶融時の流動性に乏しいため、焼成時に融けたフッ素樹脂粒子が流れず、表面に凹凸のある平滑性の悪い定着ベルトとなってしまうという不具合があった。このような表面の平滑性の悪い定着ベルトを用いて画像定着を行うと、転写紙上の定着画像に光沢ムラが発生し、画像の劣化を引き起こすという問題がある。なお、この問題は、定着ベルトに限らず、定着ローラにおいても同様な問題を引き起こす。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、耐屈曲性・表面平滑性に優れた定着部材、この定着部材を用いた定着装置および画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、最外層がフッ素系樹脂からなる定着部材において、該フッ素樹脂は、ＭＦＲが互いに異なる複数種類のフッ素樹脂からなることを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の定着部材において、上記フッ素樹脂は、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲが７［ｇ／１０min］以上のフッ素樹脂と、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲが３［ｇ／１０min］以下のフッ素樹脂からなることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の定着部材において、上記フッ素樹脂が、粒子径の互いに異なる複数種類のフッ素樹脂からなることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項３の定着部材において、上記フッ素樹脂のうちＭＦＲの大きい方のフッ素樹脂の粒径は、上記フッ素樹脂のうちＭＦＲの小さい方のフッ素樹脂の粒径よりも小さいことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の定着部材において、上記フッ素樹脂のうち、ＭＦＲの大きい方のフッ素樹脂が３５〜６０重量％であることを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１、２、３、４または５の定着部材において、上記フッ素樹脂は、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樹脂（ＰＦＡ）であることを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項６の定着部材において、上記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樹脂（ＰＦＡ）は、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０以上であることを特徴とするものである。
また、請求項８の発明は、請求項１、２、３、４、５、６または７の定着部材において、上記最外層の厚みが２０μｍ以上であることを特徴とするものである。
また、請求項９の発明は、表面移動可能な定着部材と、該定着部材を加熱する熱源とを備え、転写材上のトナー画像に該定着部材を圧接させることにより、該転写材上のトナー画像を加熱定着する定着装置において、該定着部材は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８の定着部材であることを特徴とするものである。
また、請求項１０の発明は、像担持体と、該像担持体上にトナー画像を形成するトナー画像形成手段と、該像担持体上のトナー画像を転写材に転写する転写手段と、該転写材上のトナー画像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置であって、該定着手段として、請求項９の定着装置を用いたことを特徴とするものである。

請求項１乃至９の発明によれば、定着部材の最外層のフッ素樹脂は、ＭＦＲの異なる複数種類のフッ素樹脂からなり、ＭＦＲの大きいフッ素樹脂とＭＦＲの小さいフッ素樹脂とが混在したものとなっている。最外層のフッ素樹脂のうち、ＭＦＲの大きい方のフッ素樹脂は、焼成時に流れて定着部材の表面の平滑性を向上させる。最外層のフッ素樹脂のうち、ＭＦＲの小さい方のフッ素樹脂は、定着部材の耐屈曲性を向上させる。このように定着部材の最外層のフッ素樹脂が、ＭＦＲの異なる複数種類のフッ素樹脂からなることで、耐屈曲性および表面平滑性に優れた定着部材にすることができる。

以下、本発明に係る画像形成装置の一例を図１に示す。この画像形成装置は、記録媒体としての転写紙Ｐを搬送する搬送ベルト２０に沿って、その移動方向の上流側から順に、複数個の画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｂｋが配列された所謂タンデム型の画像形成装置である。本発明に係る移動体駆動装置は、このタンデム型の画像形成装置の移動体である搬送ベルト３の駆動装置として用いることができる。

この画像形成装置における各画像形成ユニットは、周知の電子写真プロセスにより、１０Ｙがイエロー、１０Ｍがマゼンタ、１０Ｃがシアン、１０Ｂｋが黒の画像を順次形成するように構成されている。なお、これらの各画像形成ユニットは、形成する画像の色が異なるだけで、それぞれ共通した内部構成を有している。そこで、各画像形成ユニットの構成は、図１に示すように、それぞれに共通の構成要素を示す符号の末尾にＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋの文字を付して、各画像形成ユニットを区別することとする。そして、以下の説明では、主に画像形成ユニット１０Ｙの構成について示し、この画像形成ユニット１０Ｙの構成を示すことで、他の画像形成ユニットの構成も示したものとする。

図１において、搬送ベルト２０は、無端状のエンドレスベルトで構成されている。この搬送ベルト２０は、駆動回転される駆動ローラ７と、従動回転される従動ローラ８とによって回転自在に張架されており、駆動ローラ７の回転により矢印の向きに回転する。搬送ベルト２０の下方には、転写紙束が収納された給紙トレイ５０が配設されている。給紙トレイ５０に収納された転写紙束のうち、最上位置にある転写紙Ｐは、画像形成時に送り出され、静電吸着により搬送ベルト２０の外周面に吸着される。この搬送ベルト２０の外周面に吸着された転写紙Ｐは、まず、搬送ベルト２０の回転方向の最上流側に配置された画像形成ユニット１０Ｙに搬送される。

この画像形成ユニット１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙ、感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電器２Ｙ、露光器３Ｙ、現像器４Ｙ、感光体クリーナ６Ｙなどから構成されている。
上記露光器３Ｙは、レーザスキャナからなり、レーザ光源からのレーザ光をポリゴンミラーで反射させ、ｆθレンズや偏向ミラー等を用いた光学系を介してレーザ光を出射するように構成されている。
上記感光体ドラム１Ｙの周面は、画像形成に際し、暗中にて上記帯電器２Ｙにより一様に帯電される。その後、この帯電された感光体ドラム１Ｙの周面に、上記露光器３Ｙからのイエロー画像に対応した画像光からなるレーザ光が露光される。この露光により、感光体ドラム１Ｙの周面に、イエロー画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は、上記現像器４Ｙから供給されるイエロートナーにより可視像化される。これにより、感光体ドラム１Ｙ上にイエロートナー像が形成される。
このイエロートナー像は、感光体ドラム１Ｙと搬送ベルト２０上の転写紙Ｐとが接する転写位置で、搬送ベルト２０を挟んで感光体ドラム１Ｙに対向配置された転写器５Ｙにより転写紙Ｐ上に転写される。この転写により、転写紙Ｐ上にイエロートナー像が形成される。この転写を終えた感光体ドラム１Ｙは、その周面に残留した不要なトナーが上記感光体クリーナ６Ｙにより除去されて、次の画像形成に備えられる。

このようにして、画像形成ユニット１Ｙでイエロー色のトナー像を転写された転写紙Ｐは、搬送ベルト２０によって次の画像形成ユニット１０Ｍに搬送される。この画像形成ユニット１０Ｍでは、画像形成ユニット１０Ｙ場合と同様のプロセスにより感光体ドラム１Ｍ上にマゼンタトナー像が形成される。このマゼンタトナー像は、感光体ドラム１Ｍと搬送ベルト２０上の転写紙Ｐとが接する転写位置で、転写器５Ｍにより転写紙Ｐ上のイエロートナー像に重ね合わせて転写される。

このイエロートナー像及びマゼンタトナー像を転写された転写紙Ｐは、搬送ベルト２０によって次の画像形成ユニット１０Ｃに搬送される。この画像形成ユニット１０Ｃでは、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍの場合と同様のプロセスにより感光体ドラム１Ｃ上にシアントナー像が形成される。このシアントナー像は、感光体ドラム１Ｃと搬送ベルト２０上の転写紙Ｐとが接する転写位置で、転写器５Ｃにより転写紙Ｐ上のイエロートナー像及びマゼンタトナー像に重ね合わせて転写される。

このイエロー、マゼンタ、及びシアンの各色のトナー像を転写された転写紙Ｐは、搬送ベルト２０によって次の画像形成ユニット１０Ｂｋに搬送される。この画像形成ユニット１０Ｂｋでは、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃの場合と同様にして感光体ドラム１Ｂｋ上に黒トナー像が形成される。この黒トナー像は、感光体ドラム１Ｂｋと搬送ベルト２０上の転写紙Ｐとが接する転写位置で、転写器５Ｂｋにより転写紙９上の各色のトナー像に重ね合わせて転写される。

これにより、転写紙２上に、イエロー、マゼンタ、シアン、及び黒の各色のトナー像が合成されたフルカラーのカラー画像が形成される。そして、このフルカラーの合成画像が形成された転写紙Ｐは、画像形成ユニット１０Ｂｋを通過した後、搬送ベルト２０から剥離されて定着装置４０にて定着された後、排紙される。

図２は、ベルト方式の定着装置４０の説明図である。図２に示されているように、この定着装置４０は、加熱ローラ４４と定着ローラ４１とによって回転可能に設けた定着ベルト４５を備えている。定着ローラ４１は、金属製の芯金の外周に耐熱性のスポンジゴム層を有している。加熱ローラ４４は、金属製の芯金にハロゲンランプ４６等の加熱手段を内蔵しており、この輻射熱によって定着ベルト４５を内側から加熱している。また、加熱ローラ４４と対向する位置には、温度センサ素子であるサーミスタ４９を配置し、定着ベルト４５の中央部に接触して定着ベルト４５の表面温度を検知する。加熱ローラ４４は制御設定温度が設定されており、サーミスタ４９の温度検知に基づき、その設定温度になるように図示されていない温度制御装置によってハロゲンランプ４６の点灯を制御する。また、定着ベルト４５を介して定着ローラ４１に接するように設けた加圧ローラ４２を備えている。加圧ローラ４２は、バネ４３によって定着ローラ４５を加圧している。また、加圧ローラ４２には、図示しない駆動手段によって回転しており、これにより、定着ローラ４１が従動回転するようになっている。定着ベルトの移動方向に対して加圧ローラ４２が接触する定着ニップより上流側に、定着ベルト４５の中央部付近に接触するテンションローラ４７が設けられている。このテンションローラ４７は、バネ４８によって図中左側に加圧され、これにより、定着ベルト４５にテンションが付与されている。なお、この実施形態においては、駆動手段を加圧ローラ４２に設けているが、定着ローラ４１に設け、加圧ローラ４２を従動回転させてもよい。また、加圧ローラ４２と定着ローラをギヤで噛み合わせ、加圧ローラ４２と定着ローラ４１両方に駆動手段の駆動力をギヤを介して伝達するようにして、加圧ローラ４２と定着ローラ４１両方を回転駆動させても良い。

このようなベルト方式の定着装置４０は、加熱ローラ４４で加熱された定着ベルト４５と加圧ローラ４２との間に転写紙を通過させて、転写紙Ｐの上に付着しているトナーを定着ベルト４５の熱により軟化させつつ加圧ローラ４２で加圧して転写紙上に定着させる。

図３は、定着ベルト４５の断面図である。図３に示すように、ポリイミドなどの耐熱性樹脂からなる円筒状のフィルム基体４５１の外周に、プライマーを介してシリコーンゴムからなる弾性層４５２を有している。さらに弾性層４５２の外周にプライマーを介してフッ素樹脂からなる層厚２０μｍ以上の離型層４５３を有している。基体４５１は、耐熱性と機械的強度を備えた材料であればよく、ポリイミドなどの耐熱性樹脂の他に、例えば、ＮｉやＳＵＳなどの金属でも良い。弾性層４５２は、安定した定着性能を得るため、トナーおよび転写紙に対して熱と圧力を均一に与える材質であれば良く、弾性を有し、断熱性のある材料であれば良い。離型層４５３は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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）、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）などの公知のフッ素樹脂あるいはこれらをブレンドした材料を用いることができる。上記のような材質からなる離型層は、弾性層４５２上にプライマーを介して塗布・焼成することで得ることができる。

上記離型層のフッ素樹脂は、ＭＦＲの異なる種類のフッ素樹脂からなっている。ＭＦＲの大きいフッ素樹脂は、溶融したときの流動性に優れている。このため、弾性層に付着したＭＦＲの大きいフッ素樹脂は、焼成により定着ベルト表面に均一な膜を形成することができ、表面平滑性の高い定着ベルトとすることができる。しかし、ＭＦＲの大きいフッ素樹脂は、耐屈曲性に乏しいため、上記定着ローラ４１と加熱ローラ４４との張架やテンションローラ４７の加圧等によって、使用中にクラックが発生しやすい。一方、ＭＦＲの小さいフッ素樹脂は、耐屈曲性に優れているため、長期間使用してもクラックが発生しにくい。しかし、ＭＦＲの小さいフッ素樹脂は、溶融したときの流動性が悪いため、塗布されて弾性層に付着したフッ素樹脂は、焼成時に流動しないため、定着ベルト表面に均一な膜を形成することができない。このため、表面に凹凸のある平滑性の悪い定着ベルトとなってしまう。上記のように離型層のフッ素樹脂をＭＦＲの異なる種類のフッ素樹脂にすることで、離型層のフッ素樹脂のうちＭＦＲが大きい方のフッ素樹脂は、定着ベルト表面を平滑にし、離型層のフッ素樹脂のうちＭＦＲが小さい方のフッ素樹脂は、耐屈曲性の良好にする。これにより、耐久性、平滑性のバランスのとれた定着ベルトとすることができる。また、上記フッ素樹脂のうち、ＭＦＲの大きい方のフッ素樹脂を３５〜６０重量％配合するのが好ましく、フッ素樹脂のうちＭＦＲの大きい方のフッ素樹脂とＭＦＲの小さい方のフッ素樹脂の混合比を１：１にするのがより好ましい。このように、離型層のフッ素樹脂のＭＦＲの大きい方のフッ素樹脂とＭＦＲの小さい方のフッ素樹脂との割合をほぼ同程度とすることで、耐久性、平滑性のバランスのとれた定着ベルトとすることができる。また、離型層の厚みは、２０μｍ以上とするのが好ましい。離型層の厚みが２０μｍ以下の場合、弾性層に塗布され付着したフッ素樹脂粒子の層が、ＭＦＲの小さいフッ素樹脂粒子とＭＦＲの大きいフッ素樹脂粒子とが分散した層が形成されにくくなる。よって、図４（ａ）に示すように、ＭＦＲの大きなフッ素樹脂粒子のみで形成された層や、ＭＦＲの小さなフッ素樹脂粒子のみで形成された層が存在するようになる。このような層が形成されたフッ素樹脂粒子を焼成して作成された定着ベルトは、ＭＦＲの大きなフッ素樹脂のみで形成された層の部分で耐屈曲性が悪くクラックが発生しやすくなり、ＭＦＲの小さなフッ素樹脂のみで形成された層の部分が突出して表面平滑性を損なってしまう。しかし、上記のように層厚を２０μｍ以上とすることで、図４（ｂ）に示すように弾性層に塗布され付着したフッ素樹脂粒子の層は、ＭＦＲの大きなフッ素樹脂粒子と、ＭＦＲの小さなフッ素樹脂粒子とが分散した層となる。これにより、耐屈曲性、表面平滑性の良好な定着ベルトとすることができる。

また、フッ素樹脂粒子を塗布・焼成することで離型層を形成する場合は、粒径の大きなフッ素樹脂と粒径の小さなフッ素樹脂とを混合した少なくとも２種類のフッ素樹脂を用いるのが好ましい。粒径の小さなフッ素樹脂粒子は、凝集性が低いため、水等の溶媒に均一に分散することができる。しかし、溶媒と粒径の小さなフッ素樹脂粒子のみとからなる溶液を弾性層に塗布した場合、溶媒を除去するための乾燥工程でクラックが発生しやすい。一方、粒径の大きなフッ素樹脂粒子は、凝集力が強いため、塗布後の乾燥工程でクラックが発生しにくい。しかし、粒径の大きなフッ素樹脂粒子は水等の溶媒中に十分分散することができないため、水等の溶媒と粒径の大きなフッ素樹脂粒子のみとの溶液を塗布した場合、フッ素樹脂粒子が弾性層に均一に付着せず、いわゆる塗布ムラを引き起こす場合がある。このため、上記のように、粒径の大きなフッ素樹脂粒子と小さなフッ素樹脂粒子が混合した溶液を塗布・焼成することで、溶媒中にフッ素樹脂粒子を分散させることができ、塗布ムラをなくすことができる。また、塗布後の乾燥工程では、凝集力の高い粒径の大きなフッ素樹脂粒子によってクラックの発生を抑制することができる。これにより、クラックの発生が抑制された耐久性に優れた離型層とすることができる。

離型層４５３には、耐屈曲性、非粘着性、耐磨耗性に優れたテトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体であるＰＦＡを用いることで、耐久性のよい定着ベルトとすることができる。さらに、パーフルオロアルキルビニルエーテル成分を増やし、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０以上のＰＦＡを用いることが好ましい。図５は、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０以上のＰＦＡと、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／１００以下のＰＦＡの耐屈曲性について調べたグラフである。図中の実線は、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０以上のＰＦＡであり、図中の点線は、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／１００以下のＰＦＡである。図５からわかるように、ＭＦＲの値に関わらず、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０以上のＰＦＡは、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／１００以下のＰＦＡに比べ耐屈曲性が向上していることがわかる。これは、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０以上のＰＦＡは、結晶化が抑制され、耐屈曲性（曲げ寿命）が向上したと考えられる。

上述では、離型層は弾性層４５２上にプライマーを介して塗布・焼成することで得ているが、これに限らず例えば、フッ素樹脂を押し出し成形してフッ素樹脂のチューブを作成し、このチューブを、プライマーを介して弾性層に被覆し焼成することで離型層を作成することもできる。しかし、定着ベルト４５の耐久性、平滑性を考慮した場合、離型層の厚みは、２０μｍ以上が好ましく、２０μｍ以上の厚みを持つ離型層を作成する場合は、上述のプライマーを介して塗布・焼成する方法が最も適している。また、上述の定着ベルト４５は、フィルム基体４５１と弾性層４５２と離型層４５３の３層構造であるが、フィルム基体４５１と離型層４５３の２層構造であっても良い。

以下、本発明を実施例により更に具体的に説明する。まず、ＭＦＲと粒子径とを異ならせた場合の定着ベルトの耐屈曲性、表面平滑性について調べた結果について説明する。また、実施例１、２及び比較例１、２におけるＭＦＲ及び粒径は表１にまとめ、評価の結果は表２にまとる。
[実施例１]
実施例１の定着ベルトは次のようにして作製した。ポリイミドからなる厚さ９０μｍの円筒状のエンドレスフィルム基体の外周に、プライマー（東レ・ダウコーニングシリコーン社製ＤＹ３９−０６７）をスプレーコートにて厚さ４μｍで成膜し、室温乾燥した。その後、２液付加型液状シリコーンゴム（東レ・ダウコーニングシリコーン社製ＤＹ３５−２０８３）を２液混合後、トルエンにて適量希釈した。この溶液をスプレーコートにて厚さ２００μｍで塗布、１２０℃１０分硬化後、さらに２００℃４時間２次硬化して弾性層を形成した。次に、プライマー（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＲ−９９０ＣＬ）を４μｍ厚でスプレーコートした後、１５０℃３０分乾燥した。その後、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が２［ｇ／１０min］で平均粒子径１０μｍのＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９５０ＨＰＰｌｕｓ）と、３７２℃、５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が７［ｇ／１０min］で平均粒子径が０．１μｍのＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９４５ＨＰＰｌｕｓ）を１／１で混合した混合ディスパージョンを３０μｍ厚でスプレーコートした。その後３４０℃で３０分間焼成（ＰＦＡ粒子を融かして）して離型層を形成し、実施例１の定着ベルトを得た。
[実施例２]
実施例２の定着ベルトは、実施例１と同様に作成した弾性層上に、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が２［ｇ／１０min］で平均粒子径０．１μｍのＰＦＡと、３７２℃、５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が７［ｇ／１０min］で平均粒子径が１０μｍのＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９４５ＨＰＰｌｕｓ）を１／１で混合した混合ディスパージョンを用いて離型層を形成し、実施例２の定着ベルトを得た。離型層の厚みなど、その他の条件は、実施例１と同じである。
[比較例１]
比較例１の定着ベルトは、実施例１と同様に作成した弾性層上に、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が２［ｇ／１０min］で平均粒子径０．１μｍのＰＦＡと、平均粒子径が１０μｍのＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９４５ＨＰＰｌｕｓ）を１／１で混合したディスパージョンを用いて離型層を形成し、比較例１の定着ベルトを得た。離型層の厚みなど、その他の条件は、実施例１と同じである。
[比較例２]
比較例２の定着ベルトは、実施例１と同様に作成した弾性層上に、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が７［ｇ／１０min］で平均粒子径０．１μｍのＰＦＡと、平均粒子径が１０μｍのＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９４５ＨＰＰｌｕｓ）を１／１で混合したディスパージョンを用いて離型層を形成し、比較例２の定着ベルトを得た。離型層の厚みなど、その他の条件は、実施例１と同じである。

耐屈曲性は、次のように評価した。実施例１〜２および比較例１〜２の定着ベルトをそれぞれ上述した定着装置４０に組み込み、３００，０００枚出力後の離型層のクラックを目視で確認することで評価した。クラックのないものを「○」、異常画像にならないレベルの軽微なクラックのあるものを「△」、異常画像になるレベルのクラックが出たものを「×」とした。また、表面平滑性は、実施例および比較例の定着ベルトをそれぞれ上述した定着装置４０に組み込み、画像を出力し、画像の光沢ムラを目視で確認することで評価した。光沢ムラのないものを「○」とし、軽微な光沢ムラが確認されたものを「△」、光沢ムラが顕著に現れたものを「×」とした。その結果を表２に示す。

表１および表２からわかるように、ＭＦＲの小さい、すなわち分子量の大きい比較例１のＰＦＡを用いた定着ベルトは耐屈曲性に優れているが、表面平滑性に劣っていることがわかる。これは、ＭＦＲ小さいＰＦＡは、流動性に乏しいため、焼成時に融けたＰＦＡが流れない。この結果、比較例１の定着ベルトの表面が凹凸のある平滑性の悪いものになったと考えられる。また、ＭＦＲの大きい、すなわち分子量の小さいＰＦＡを用いた定着ベルトは、焼成時の流動性が高いので表面平滑性に優れた定着ベルトになった。しかしながら、ＭＦＲの大きいＰＦＡを用いた比較例２の定着ベルトは、耐屈曲性に劣っていた。実施例１、および実施例２の定着ベルトは、ＭＦＲの小さいＰＦＡと、ＭＦＲの大きいＰＦＡを混合させている。ＭＦＲの大きいＰＦＡは、焼成時に流れて、定着ベルトの表面の平滑性を向上させる。また、ＭＦＲの小さいＰＦＡは、定着ベルトの耐屈曲性を向上させる。このため、実施例１および実施例２の定着ベルトは、耐屈曲性および表面平滑性に優れた定着ベルトにすることができることがわかる。さらに、ＭＦＲの大きいＰＦＡの粒径を０．１μｍとし、ＭＦＲの小さいＰＦＡの粒径を１０μｍとした実施例１の定着ベルトは、ＭＦＲの大きいＰＦＡの粒径を１０μｍとし、ＭＦＲの小さいＰＦＡの粒径を０．１μｍとした実施例２の定着ベルトより、表面平滑性が向上している。これは、粒子径の小さい方が、ＰＦＡ粒子が溶融したときに、表面平滑性が得られ易い。このため、表面の平滑性を向上させる焼成時に流動性の高い（ＭＦＲの大きい）ＰＦＡの粒径を小さいものとすることで、より表面の平滑性の高い定着ベルトを得ることができたと考えられる。

次に、ＭＦＲと粒子径、およびＰＦＡの分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率を異ならせた場合の定着ベルトの耐屈曲性、表面平滑性、および耐磨耗性について調べた結果について説明する。また、実施例３〜７及び比較例３におけるＭＦＲ、粒径、ＰＦＡは表３にまとめ、評価の結果は表４にまとる。
[実施例３]
実施例２の定着ベルトは、実施例１と同様に作成した弾性層上に、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が７［ｇ／１０min］で平均粒子径０．１μｍで、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０のＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９４５ＨＰＰｌｕｓ）と、３７２℃、５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が３［ｇ／１０min］で平均粒子径が１０μｍで、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０のＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９５０ＨＰＰｌｕｓ）を１／１で混合した混合ディスパージョンを用いて離型層を形成し、実施例３の定着ベルトを得た。離型層の厚みなど、その他の条件は、実施例１と同じである。
[実施例４]
実施例４の定着ベルトは、実施例１と同様に作成した弾性層上に、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が１４［ｇ／１０min］で平均粒子径０．１μｍ、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０のＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９４０ＨＰＰｌｕｓ）と、３７２℃、５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が３［ｇ／１０min］で平均粒子径が１０μｍ、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０のＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９５０ＨＰＰｌｕｓ）を１／１で混合した混合ディスパージョンを用いて離型層を形成し、実施例４の定着ベルトを得た。離型層の厚みなど、その他の条件は、実施例１と同じである。
[実施例５]
実施例５の定着ベルトは、実施例１と同様に作成した弾性層上に、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が３［ｇ／１０min］で平均粒子径０．１μｍ、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０のＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９５０ＨＰＰｌｕｓ）と、３７２℃、５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が３［ｇ／１０min］で平均粒子径が１０μｍ、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０のＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９４５ＨＰＰｌｕｓ）を１／１で混合した混合ディスパージョンを用いて離型層を形成し、実施例５の定着ベルトを得た。離型層の厚みなど、その他の条件は、実施例１と同じである。
[実施例６]
実施例６の定着ベルトは、実施例１と同様に作成した弾性層上に、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が３［ｇ／１０min］で平均粒子径０．１μｍ、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０のＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９５０ＨＰＰｌｕｓ）と、３７２℃、５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が３［ｇ／１０min］で平均粒子径が１０μｍ、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０のＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９５０ＨＰＰｌｕｓ）を１／１で混合した混合ディスパージョンを用いて離型層を形成し、実施例６の定着ベルトを得た。離型層の厚みなど、その他の条件は、実施例１と同じである。
[実施例７]
実施例７の定着ベルトは、実施例１と同様に作成した弾性層上に、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が３［ｇ／１０min］で平均粒子径０．１μｍ、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０のＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９４５ＨＰＰｌｕｓ）と、３７２℃、５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が７［ｇ／１０min］で平均粒子径が１０μｍ、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０のＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９４５ＨＰＰｌｕｓ）を１／１で混合した混合ディスパージョンを用いて離型層を形成し、実施例７の定着ベルトを得た。離型層の厚みなど、その他の条件は、実施例１と同じである。
[比較例３]
比較例３の定着ベルトは、実施例１と同様に作成した弾性層上に、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が３［ｇ／１０min］で平均粒子径０．１μｍ、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／１５０のＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−３５０−Ｊ）と、３７２℃、５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳＫ７２１０）が３［ｇ／１０min］で平均粒子径が１０μｍ、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／１５０のＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−３５０−Ｊ）を１／１で混合した混合ディスパージョンを用いて離型層を形成し、比較例３の定着ベルトを得た。離型層の厚みなど、その他の条件は、実施例１と同じである。

耐屈曲性、表面平滑性は、実施例１〜２、比較例１〜２と同内容で評価した。耐磨耗性は、実施例３〜７、比較例３の定着ベルトをそれぞれ上述した定着装置４０に組み込み、３００，０００枚出力後の画像のサーミスタの接触部分を目視で確認することで評価した。これらの結果を表４に示す。

実施例・比較例に用いたＰＦＡは以下のとおり。
Ａ：三井・デュポンフロロケミカル社製９５０ＨＰＰｌｕｓ
Ｂ：三井・デュポンフロロケミカル社製９４５ＨＰＰｌｕｓ
Ｃ：三井・デュポンフロロケミカル社製９４０ＨＰＰｌｕｓ
Ｄ：三井・デュポンフロロケミカル社製３５０−Ｊ

表３および表４からわかるように、実施例３〜５においては、比較例３に比べて耐屈曲性、耐磨耗性、表面平滑性に優れた定着ベルトとすることができた。これは、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０のＰＦＡ、つまりパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合比が高いＰＦＡを用いているため、ＰＦＡの結晶化が抑制されているためである。特に、比較例３と、実施例５や実施例６とを比べると、実施例５や実施例６の定着ベルトの方が良好な表面平滑性を有していることがわかる。上述したようにＭＦＲ小さいＰＦＡは、流動性に乏しいため平滑性が得られにくい性質を有しており、表面の平滑性を得難い。比較例３は、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／１５０のＰＦＡ、つまりパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合比が低いＰＦＡを用いているため、結晶化が進み、ＰＦＡの結晶が大きくなる。この結晶サイズの大きいＰＦＡが表面平滑性をさらに悪化させていると考えられる。
一方、実施例５や実施例６は、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０のＰＦＡを用いているため、ＭＦＲ小さいＰＦＡを用いても軽微な光沢ムラが確認されただけであった。これは、実施例５や実施例６は、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０のＰＦＡを用いているため、ＰＦＡの結晶化が抑制されており、比較例３のように分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／１５０のＰＦＡを用いた場合に比べて、ＰＦＡの結晶サイズが大きくなることはない。このため、実施例５や６においては、ＰＦＡの結晶サイズの影響が少なく、許容レベルの表面平滑性に留めることができたと考えられる。

以上、本実施形態によれば、定着部材としての定着ベルトの最外層（離型層）のフッ素樹脂は、ＭＦＲが異なる複数種類のフッ素樹脂からなっている。このフッ素樹脂のうち、ＭＦＲの大きい方のフッ素樹脂は、焼成時に流れて、定着ベルトの表面の平滑性を向上させる。また、離型層のフッ素樹脂のうちＭＦＲの小さい方のフッ素樹脂は、定着ベルトの耐屈曲性を向上させる。このように最外層のフッ素樹脂をＭＦＲの互いに異なる複数種類のフッ素樹脂で形成することで、耐屈曲性および表面平滑性に優れた定着ベルトにすることができる。
また、離型層のフッ素樹脂は、ＭＦＲ７［ｇ／１０min］以上のフッ素樹脂と、ＭＦＲ３［ｇ／１０min］以下のフッ素樹脂とからなっている。ＭＦＲが７以上のフッ素樹脂は、焼成時に流動性が良く定着ベルトの表面を平滑にする特性があり、ＭＦＲが３以下のフッ素樹脂は耐屈曲性に優れている。その結果、両者の特性が生かされた定着ベルトとすることができ、より耐屈曲性および表面平滑性に優れた定着ベルトにすることができる。
また、離型層のフッ素樹脂を粒径の小さなフッ素樹脂のみで形成した場合、粒径の小さいフッ素樹脂は凝集性に乏しいため、弾性層に塗布して、溶媒を除去するための乾燥工程でクラックが発生しやすい。一方、離型層のフッ素樹脂を粒径の大きなフッ素樹脂のみで形成した場合、粒径の大きなフッ素樹脂は、凝集力が強いため、溶媒中に十分分散することができず、塗布ムラなどを引き起こす場合がある。このため、離型層のフッ素樹脂を互いに異なる粒径を有する複数種類のフッ素樹脂で形成する。離型層のフッ素樹脂のうち、粒径の小さい方のフッ素樹脂が、溶媒中でフッ素樹脂粒子を分散させ、塗布ムラをなくす。また、塗布後の乾燥工程では、離型層のフッ素樹脂のうち、粒径の大きい方のフッ素樹脂が乾燥工程中のクラックの発生を抑制する。これにより、定着ベルトの製造不良をなくすことができる。
また、離型層のフッ素樹脂のうち、ＭＦＲの大きい方のフッ素樹脂の粒径は、ＭＦＲの小さい方のフッ素樹脂の粒径よりも小さくしている。フッ素樹脂の粒子径の小さい方が溶融したときに、表面平滑性が得られ易い。このため、表面の平滑性を向上させるＭＦＲが大きい方のフッ素樹脂の粒径を小さいものとすることで、平滑性の効果をさらに高めることができる。その結果、より表面の平滑性の高い定着ベルトを得ることができる。
また、離型層のフッ素樹脂のうち、ＭＦＲが大きい方のフッ素樹脂を３５〜６０重量％混合している。このように、ＭＦＲが大きい方のフッ素樹脂とＭＦＲが小さい方フッ素樹脂とをほぼ同程度有することで、耐屈曲性と表面平滑性の両方の特性を損なうことのない定着ベルトとすることができる。
また、フッ素樹脂を、ＰＦＡとすることで、耐屈曲性、非粘着性、耐磨耗性のよい定着ベルトとすることができる。
また、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０以上のＰＦＡとすることで、ＰＦＡの結晶化が抑制され、耐屈曲性、耐磨耗性、表面平滑性に優れた定着ベルトとすることができる。
また、定着ベルトの離型層の厚みを２０μｍ以上とすることで、弾性層に塗布され付着したフッ素樹脂粒子の層は、ＭＦＲの大きいフッ素樹脂粒子と、ＭＦＲの小さいフッ素樹脂粒子とが分散した層となる。これにより、この樹脂粒子を焼成して作成した定着ベルトの離型層には、耐屈曲性に乏しい部分が形成されず、耐屈曲性、表面平滑性の良好な定着ベルトとすることができる。

本実施形態の定着部材（定着ベルト）を用いた画像形成装置を示す概略図。本実施形態の定着部材（定着ベルト）を用いた定着装置を示す概略図。定着部材（定着ベルト）の断面図。（ａ）は、２０μｍ以下の厚みの離型層を形成するときの弾性層に付着するフッ素樹脂粒子の概略説明図。（ｂ）は、２０μｍ以上の厚みの離型層を形成するときの弾性層に付着するフッ素樹脂粒子の概略説明図。分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０以上のＰＦＡと、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／１００以下のＰＦＡの耐屈曲性について調べたグラフ。

符号の説明

１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋ画像形成ユニット
２０搬送ベルト
４０定着装置
４１定着ローラ
４２加圧ローラ
４４加熱ローラ
４５定着ベルト
４９サーミスタ

Claims

最外層がフッ素系樹脂からなる定着部材において、該フッ素樹脂は、ＭＦＲが互いに異なる複数種類のフッ素樹脂からなることを特徴とする定着部材。
請求項１の定着部材において、上記フッ素樹脂は、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲが７［ｇ／１０min］以上のフッ素樹脂と、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲが３［ｇ／１０min］以下のフッ素樹脂からなることを特徴とする定着部材。
請求項１または２の定着部材において、上記フッ素樹脂が、粒子径の互いに異なる複数種類のフッ素樹脂からなることを特徴とする定着部材。
請求項３の定着部材において、上記フッ素樹脂のうちＭＦＲの大きい方のフッ素樹脂の粒径は、上記フッ素樹脂のうちＭＦＲの小さい方のフッ素樹脂の粒径よりも小さいことを特徴とする定着部材。
請求項１、２、３または４の定着部材において、上記フッ素樹脂のうち、ＭＦＲの大きい方のフッ素樹脂が３５〜６０重量％であることを特徴とする定着部材。
請求項１、２、３、４または５の定着部材において、上記フッ素樹脂は、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樹脂（ＰＦＡ）であることを特徴とする定着部材。
請求項６の定着部材において、上記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樹脂（ＰＦＡ）は、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０以上であることを特徴とする定着部材。
最外層がフッ素系樹脂からなる定着部材において、該フッ素樹脂が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樹脂（ＰＦＡ）であり、該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樹脂（ＰＦＡ）は、分子鎖中の酸素原子数／炭素原子数の比率が１／６０以上であることを特徴とする定着部材。
請求項１、２、３、４、５、６、７または８の定着部材において、上記最外層の厚みが２０μｍ以上であることを特徴とする定着部材。
表面移動可能な定着部材と、該定着部材を加熱する熱源とを備え、転写材上のトナー画像に該定着部材を圧接させることにより、該転写材上のトナー画像を加熱定着する定着装置において、該定着部材は、請求項１、２、３、４、５、６、７、８または９の定着部材であることを特徴とする定着装置。
像担持体と、該像担持体上にトナー画像を形成するトナー画像形成手段と、該像担持体上のトナー画像を転写材に転写する転写手段と、該転写材上のトナー画像を定着する定着手段とを備えた画像形成装置であって、
該定着手段として、請求項１０の定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。