JP2006126576A - 加熱定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 表面離型層のひび割れやクラックを防止した加熱定着装置を提供する。
【解決手段】 発熱体、該発熱体と潤滑剤を介して接触しつつ移動するフィルム部材２０、及び、該フィルム部材及び潤滑剤を介して該発熱体との間にニップを形成するための加圧部材２１を少なくとも有し、該ニップで未定着トナー像を記録材に加熱加圧定着するための加熱定着装置において、該フィルム部材は、少なくとも基層２０１、及び、表面離型層２０３，２１３を有し、該表面離型層が、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を少なくとも有することを特徴とする加熱定着装置を提供する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、未定着トナー像を記録材に加熱加圧定着するための加熱定着装置、及び、該加熱定着装置を有する画像形成装置に関する。

電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置において、電子写真プロセス等の適宜の画像形成プロセス手段で記録材（用紙）に間接（転写）あるいは直接に形成担持させた未定着トナー像を記録材に加熱加圧定着させる加熱定着装置としては、従来より熱ローラ方式の加熱定着装置が広く用いられている。

近年では、クイックスタートや省エネルギーの観点からフィルム加熱方式の加熱定着装置やフィルム自身を発熱させる電磁誘導加熱方式の加熱定着装置が実用化されている。

フィルム加熱方式の加熱定着装置は、例えば、特許文献１乃至４等に提案されている。

フィルム加熱方式の加熱定着装置の概略構成図を図１に示す。発熱体としての定着ヒーター２３と、加圧部材としての加圧ローラ２１との間にフィルム部材としての耐熱性フィルム２０を挟ませて定着ニップ部Ｎ（以下、ニップとも称する）を形成させ、該ニップの耐熱性フィルム２０と加圧ローラ２１との間に未定着トナー像を形成担持させた記録材Ｐを導入して耐熱性フィルム２０と一緒に狭持搬送させることで、耐熱性フィルムを介して定着ヒーター２３の熱を与えながら定着ニップ部の加圧力で未定着トナー像を記録材面に定着させるものである。

このフィルム加熱方式の加熱定着装置は、定着ヒーター及び耐熱性フィルムに低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができ、画像形成実行時のみ熱源の定着ヒーターに通電して所定の定着温度に発熱させれば良く、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい等の利点がある。

また、近年、画像形成装置の高速化、カラー化に伴い、フィルム加熱方式の加熱定着装置において、フィルム部材の基層として、ステンレスやニッケル等の金属を用いたり、更に、金属の基層上に弾性層を設けたフィルム部材を用いた加熱定着装置が提案されている（特許文献５乃至８参照）。

フィルム部材の基層として、従来から用いられてきた耐熱性樹脂の代わりに、樹脂よりも熱伝導率の高い金属を用いることは、フィルム部材の熱伝導率を高くし、定着ヒーターの熱をより効率的に記録材に伝え、画像形成装置の高速化に適応させるというものである。また、このような基層に金属を用いたフィルム部材を用いた加熱定着装置は、充分な強度を持ち、耐久性の面においても優れている。

また、従来トナー像がニップを通過する際に、カラー画像の多重に転写されたトナー像の形状にフィルム部材表面が追随することが出来ず、部分的に定着性のムラが生じるという問題があった。定着性のムラは、画像の光沢ムラとして現れたり、ＯＨＴ（オーバーヘッドプロジェクタ用透明シート）においては、透過性のムラとなり、投影した際に、透過性のムラが画像欠陥として現れてしまうというものである。これに対して、フィルム部材の基層上に弾性層を設けることにより、弾性層がトナー層に沿って変形することで、画像上不均一に載っているトナーが弾性層によって包み込まれ、均一に熱を与えることにより、均一な定着を達成している。

しかしながら、弾性層を設ける分、フィルム部材としての熱伝導性は劣るため、その分の熱量を余計に与える必要がある。とりわけ、加熱定着装置のオンデマンド性を確保するためには、加熱定着装置を速やかに所定温度に立ち上げる必要がある。そのため、上述したように、基層に金属を用いたフィルム部材が用いられてきている。

一方、特許文献９には、磁束によりフィルム部材に渦電流を誘導させて、そのジュール熱でフィルム部材自身を発熱させる電磁誘導加熱方式の加熱定着装置が開示されている。これは、誘導電流の発生を利用することで直接フィルム部材を発熱させることができ、ハロゲンランプを熱源とする熱ローラ方式の加熱定着装置よりも高効率の定着プロセスを達成している。

このような電磁誘導加熱定着方式の加熱定着装置は、フィルム部材の基層として、５０μｍ程度の薄い金属を用いることが多い。更に、カラー画像形成装置に電磁誘導加熱方式の加熱定着装置を適用する場合は、該基層上に弾性層を設けた、フィルム部材を用いることもある。

このように、フィルム加熱定着方式や電磁誘導加熱定着方式などの加熱定着装置が提案されているが、いずれの加熱定着装置においても、トナーがフィルム部材に付着し、再度記録材に転写してしまうことで発生するオフセット現象を防止するために、フィルム部材の基層上または弾性層上に、ＰＦＡ樹脂などのフッ素樹脂を有する表面離型層を設けることが提案されている（特許文献１０等参照）。
特開昭６３−３１３１８２号 特開平２−１５７８７８号 特開平４−４４０７５号 特開平４−２０４９８０号 特開２００３−０４５６１５号 特開２００３−１５６９５４号 特開平１０−１０８９３号 特開平１１−１５３０３号 実開昭５１−１０９７３９号 特開平９−０１１３６２号

上記のようなフィルム部材を用いた加熱定着装置においては、ヒーターの如き発熱体または摺動部材と、フィルム部材との間の摩擦を低減し、フィルム部材の移動を円滑化するため、耐熱性のフッ素系グリスなどの潤滑剤等を塗布することが行われている。これらの潤滑剤は、フィルム部材の回転運動とヒーターからの熱、または、フィルム部材自身の発熱により、フィルム部材とヒーターの摺動部に供給され、摺動を安定させることができる。

しかしながら、同時に、回転運動が進むにつれ、発熱体または摺動部材と、フィルム部材の間に保持されていた潤滑剤がフィルム部材端部からはみ出し、フィルム部材表面に回り込み、フィルム部材の表面離型層に用いられているＰＦＡ樹脂などのフッ素樹脂と反応し、フィルム部材の表面離型層にひび割れやクラックが起こり、画像上に横スジとなって現れてしまい、画像品位が低下しまうことがあった。これは、上記潤滑剤に含まれるフッ素オイルが、フィルム部材の表面離型層のＰＦＡ樹脂のポリマー球晶間に浸透し、分子を動かし、その後の回転などの機械的なストレスが加わることにより、表面離型層にひび割れ又はクラックを起こしてしまうためと考えられている。

本発明の目的は、上記の如きフィルム部材の表面離型層の問題点を解決して、長期間の使用後も画像品位の低下しない定着装置を提供することにある。

本発明者らは、フィルム部材の表面離型層のひび割れやクラックが起きないような加熱定着装置を提供することを目的とする。

即ち、本発明は、以下のとおりである。

（１）発熱体、該発熱体と潤滑剤を介して接触しつつ移動するフィルム部材、及び、該フィルム部材及び潤滑剤を介して該発熱体との間にニップを形成するための加圧部材を少なくとも有し、該ニップで未定着トナー像を記録材に加熱加圧定着するための加熱定着装置において、該フィルム部材は、少なくとも基層、及び、表面離型層ｂ１を有し、該表面離型層ｂ１が、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を少なくとも有することを特徴とする加熱定着装置。

（２）該フィルム部材は、該基層と該表面離型層ｂ１との間に、さらに弾性層ａ１を有することを特徴とする（１）に記載の加熱定着装置。

（３）該フィルム部材の表面の薬液透過試験における３０日後の塩酸透過量が、２．０×１０^−５ｇ・ｃｍ／ｃｍ^２以下であることを特徴とする（１）または（２）に記載の加熱定着装置。

（４）該フィルム部材は、無端フィルム部材であって、該無端フィルム部材の外径が３０ｍｍ以下であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の加熱定着装置。

（５）該表面離型層ｂ１の厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに記載の加熱定着装置。

（６）該潤滑剤は、フッ素系グリスであること特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の加熱定着装置。

（７）該加圧部材は、芯金、及び、表面離型層ｂ２を少なくとも有する加圧ローラであって、該表面離型層ｂ２が、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を少なくとも有することを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の加熱定着装置。

（８）該加圧部材は、該芯金と該表面離型層ｂ２との間に、さらに弾性層ａ２を有することを特徴とする（７）に記載の加熱定着装置。

（９）磁束発生手段、摺動部材、該摺動部材と潤滑剤を介して接触しつつ移動するフィルム部材、及び該フィルム部材及び潤滑剤を介して該摺動部材との間にニップを形成するための加圧部材を少なくとも有し、該ニップで未定着トナー像を記録材に加熱加圧定着するための加熱定着装置において、該フィルム部材は、少なくとも該磁束発生手段によって発生する磁束の作用により電磁誘導発熱する基層、及び、表面離型層ｂ３を有し、該表面離型層ｂ３が、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を少なくとも有することを特徴とする加熱定着装置。

（１０）該フィルム部材は、該基層と該表面離型層ｂ３との間に、さらに弾性層ａ３を有することを特徴とする（９）に記載の加熱定着装置。

（１１）該フィルム部材の表面の薬液透過試験における３０日後の塩酸透過量が、２．０×１０^−５ｇ・ｃｍ／ｃｍ^２以下であることを特徴とする（９）または（１０）に記載の加熱定着装置。

（１２）該フィルム部材は、無端フィルム部材であって、該無端フィルム部材の外径が３０ｍｍ以下であることを特徴とする（９）乃至（１１）のいずれかに記載の加熱定着装置。

（１３）該表面離型層ｂ３の厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする（９）乃至（１２）のいずれかに記載の加熱定着装置。

（１４）該潤滑剤は、フッ素系グリスであること特徴とする（９）乃至（１３）のいずれかに記載の加熱定着装置。

（１５）該加圧部材は、芯金、及び、表面離型層ｂ４を少なくとも有する加圧ローラであって、該表面離型層ｂ４が、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を少なくとも有することを特徴とする（９）乃至（１４）のいずれかに記載の加熱定着装置。

（１６）該加圧部材は、該芯金と該表面離型層ｂ４との間に、さらに弾性層ａ４を有することを特徴とする（１５）に記載の加熱定着装置。

（１７）該記録材に未定着トナー像を形成するためのトナー像形成手段と、該未定着トナー像を該記録材に加熱定着するための加熱定着手段とを少なくとも有する画像形成装置において、該加熱定着手段が、（１）乃至（１６）のいずれかに記載の加熱定着装置であることを特徴とする画像形成装置。

以上説明したように、本発明の加熱定着装置では、フィルム部材の表面離型層の構成を規定することにより、ひび割れやクラックが発生してしまうのを防ぐことができる。その結果、このひび割れやクラックが画像上に現れてしまい画像品位を低下させるのを防ぐことができる。

以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成装置の仕様、部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がないかぎりは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

フィルム加熱方式の加熱定着装置を採用した、フルカラー画像形成装置について、図２を用いて説明する。

図１は、本発明の画像形成装置の一例の概略構成図である。

本実施例におけるフルカラー画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得るものである。

本実施例における、フルカラー画像形成装置のプロセススピードは、９０ｍｍ／ｓｅｃ、一分間の印字枚数はＵＳレターサイズ紙で１６枚である。また、一枚目プリント（Ｆｉｒｓｔ Ｐａｇｅ Ｏｕｔ）までの時間（ＦＰＯＴ）は約１５秒である。

本実施例におけるフルカラー画像形成装置においては、像担持体たる感光体ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）、帯電手段たる帯電ローラ（３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ）、静電潜像を顕像化するための現像手段（２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ）、感光体ドラムのクリーニング手段（４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋ）等をひとつの容器にまとめた、いわゆるオールインワンカートリッジを使用している。

また、それぞれのカートリッジは、イエロー（Ｙ）トナーを現像器に充填したイエローカートリッジ、マゼンタ（Ｍ）トナーを現像器に充填したマゼンタカートリッジ、シアン（Ｃ）トナーを現像器に充填したシアンカートリッジ、そしてブラック（Ｋ）トナーを現像器に充填したブラックカートリッジであり、本実施例においては上記４種類のカートリッジを使用している。

本実施例の画像形成装置においては、感光体ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系５が、上記４色のトナーカートリッジに対応して設けられている。光学系としては、レーザー走査露光光学系を用いている。

光学系５より、画像データに基づいた走査光が、帯電手段（３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋ）により一様に帯電された感光体ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）上を露光することにより、感光体ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）表面に画像に対応する静電潜像が形成される。不図示のバイアス電源より現像ローラ（２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ）に印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露後部）電位の間の適切な値に設定することで、負の極性に帯電されたトナーが、感光体ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）上の静電潜像に選択的に付着されることにより、現像が行われる。

感光体ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）上に現像された単色トナー像は、該感光体ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）と同期して、等速で回転する中間転写体上へ転写される。本実施例においては、中間転写体として、中間転写ベルト６を用いており、駆動ローラ７によって駆動され、テンションローラ８によって張架されている。中間転写ベルト６へ感光体ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）上のトナー像を転写する、一次転写手段としては、一次転写ローラ（９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ）を用いている。一次転写ローラ（９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋ）に対して、不図示のバイアス電源より、トナーと逆極性の一次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト６に対して、トナー像が一次転写される。

一次転写後、感光体ドラム（１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｋ）上に転写残として残ったトナーは、クリーニング手段（４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋ）により除去される。本実施例においては、クリーニング手段として、ウレタンブレードによるブレードクリーニングを用いている。

上記工程を中間転写ベルト６の回転に同調して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して行い、中間転写ベルト６上に、各色の一次転写トナー像を順次重ねて形成していく。単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。

また、記録材供給部となる記録材カセット１０にセットされた記録材Ｐは、給送ローラ１１により給送され、二次転写部に所定のタイミングで、レジストローラ１２により、中間転写ベルト６と二次転写手段の如き二次転写ローラ１３とのニップ部に搬送される。

中間転写ベルト６上に形成された一次転写トナー像は、二次転写手段たる二次転写ローラ１３に、不図示のバイアス印加手段より印加される、トナーと逆極性のバイアスにより、記録材Ｐ上に一括転写される。なお、１４は、二次転写ローラ対向ローラである。

二次転写後中間転写ベルト６上に残った二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング手段１５により除去される。本実施例においては、感光体ドラムのクリーニング手段と同様、ウレタンブレードによる中間転写体クリーニングを行っている。
記録材Ｐ上に二次転写されたトナー像は、定着手段たる加熱定着装置Ｆを通過することで、記録材Ｐ上に溶融定着され、画像形成装置の出力画像となる。

次に、本発明の加熱定着装置について図２を用いて説明する。

図２は本実施例における加熱定着装置の断面図である。本実施例の加熱定着装置は、フィルム加熱方式、加圧用回転体駆動方式（テンションレスタイプ）の加熱定着装置である。

２０はフィルム部材としての耐熱性フィルムであり、金属製の基層上に弾性層、表面離型層を形成してなる。フィルム部材の構成については、後に詳述する。以下、フィルム部材の弾性層を弾性層ａ１、フィルム部材の表面離型層を表面離型層ｂ１とも称する。

２１は加圧部材としての加圧ローラである。加圧ローラ２１は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍの弾性層ａ２としてのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み４０μｍの表面離型層ｂ２としてのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。この加圧ローラ２１は芯金の両端部を不図示の装置フレームの奥側と手前側の側板間に回転自由に軸受保持させて配設してある。以下、加圧部材の弾性層を弾性層ａ２、加圧部材の表面離型層を表面離型層ｂ２とも称する。

２２は発熱体保持部材としての、横断面略半円弧状樋型の耐熱性・剛性を有するヒーターホルダである。ヒーターホルダ２２は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、定着ヒーター２３を保持し、耐熱性フィルム２０をガイドする役割を果たす。本実施例においては、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。ゼナイト７７５５の最大使用可能温度は、約２７０℃である。耐熱性フィルム２０はこのヒーターホルダ２２にルーズに外嵌させてある。

２３は発熱体としての定着ヒーターであり、ヒーターホルダ２２の下面に該ホルダの長手に沿って配設してある。本実施例では、窒化アルミの基板上に、銀・パラジウム合金を含んだ導電ペーストをスクリーン印刷法によって均一な厚さの膜状に塗布することで抵抗発熱体を形成した上に耐圧ガラスによるガラスコートを施した、セラミックヒーターを使用している。

（耐熱性フィルム）
耐熱性フィルム２０は、基層として厚さ５０μｍのステンレスを用い、基層上に弾性層ａ１として、リングコート法により形成したシリコーンゴム層を有し、弾性層ａ１上に表面離型層ｂ１として、厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆した。

シリコーンゴム層には、極力熱伝導率の高い材質を用い、耐熱性フィルム２０の熱容量を小さくすることが、温度立ち上げの観点からは好ましい。本実施例においては、熱伝導率が４．２×１０^−１Ｗ／ｍ・Ｋと、シリコーンゴムとしては、熱伝導率が高い材質のものを用いた。

さらに、耐熱性フィルム２０の表面にＰＦＡ樹脂を有する表面離型層ｂ１を設けることで、表面の離型性を向上し、耐熱性フィルム２０の表面にトナーが一旦付着し、再度記録材Ｐに移動することで発生するオフセット現象を防止することができる。

また、耐熱性フィルム２０の表面離型層ｂ１を、ＰＦＡ樹脂チューブとすることで、より簡便に、均一な表面離型層を形成することが可能となる。

加圧ローラ２１は、駆動手段（図不示）により矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。加圧ローラ２１の外面と耐熱性フィルム２０との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力により円筒状の耐熱性フィルム２０に回転力が作用して耐熱性フィルム２０の内面側が定着ヒーター２３の下向き面に密着して摺動しながらヒーターホルダ２２の外回りを矢印の方向に従動回転状態になる。

耐熱性フィルム２０内面には潤滑剤として、フッ素系グリスが塗布され、ヒーターホルダ２２と耐熱性フィルム２０内面との摺動性を確保している。フッ素系グリスを使用している理由は、定着ヒーターが耐熱性フィルムに接する面の温度が定着時に２００℃前後の高温になるためである。このような高温状態であっても、フッ素系グリスであれば耐熱性が高く、変質しにくい。

加圧ローラ２１が回転駆動され、それに伴って円筒状の耐熱性フィルム２０が従動回転状態になり、また定着ヒーター２３に通電がなされ、該定着ヒーター２３が昇温して所定の温度に立ち上げ温調された状態で、耐熱性フィルム２０と加圧ローラ２１との間の定着ニップ部Ｎに未定着トナー像を担持した記録材Ｐが導入され、定着ニップ部Ｎにおいて記録材Ｐのトナー像担持面側が耐熱性フィルム２０の外面に密着して耐熱性フィルム２０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。この挟持搬送過程において、定着ヒーター２３の熱が耐熱性フィルム２０を介して記録材Ｐに付与され、記録材Ｐ上の未定着トナー像ｔが記録材Ｐ上に加熱・加圧されて溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは耐熱性フィルム２０から曲率分離され、不図示の定着排紙ローラで排出される。

しかしながら、定着ヒーターとの摺動部に供給されたグリスが、フィルム回転運動によって搬送力を有し、グリスを次第に長手方向に流動し、耐熱性フィルム端部にはみ出してしまう。このはみ出したグリスは、さらに耐熱性フィルムの表面に回り込む。その結果、耐熱性フィルムの表面離型層のＰＦＡ樹脂と接することで、ひび割れやクラックが起こり、画像上に横スジとなって現れてしまい、画像品位が低下しまうことがあった。これは、上記潤滑剤に含まれるフッ素オイルが、耐熱性フィルムの表面離型層のＰＦＡ樹脂のポリマー球晶間に浸透し、分子を動かし、その後の回転などの機械的なストレスが加わることにより、表面離型層にひび割れ又はクラックを起こしてしまうためと考えられている。

この表面離型層のひび割れやクラック形成に寄与するものとしては、表面離型層に含まれるＰＦＡ樹脂のフレックスライフ強度がある。フレックスライフ強度を上げることによって、ポリマー球晶間にフッ素オイルが浸透してしまってもひび割れが起きにくくすることができるのである。

さらに、表面離型層に含まれるＰＦＡ樹脂へのフッ素オイルの浸透を抑えることでさらにひび割れの問題を改善することができる。このフッ素オイルの浸透に対応するものとして、表面離型層への薬液透過量がある。すなわち、ひび割れに関して、薬液透過量が少ない表面離型層を用いることがより好ましい。

また、特にフルカラー画像形成装置においては、白黒画像形成装置と比較して、定着ニップ部の圧力を大きくする必要がある。これは、複数色のトナーを重ねることによりカラー画像を形成するため、白黒画像形成装置よりもトナー像高さが高くなり、定着部において、均一に平滑な画像を得るためには、より高い圧力が必要となるためである。これにより、定着ニップ部の圧力を大きくした場合、グリスが長手方向に寄る力も大きくなり、また、回転による機械的ストレスも大きくなるため、白黒画像形成装置に比べ、より顕著に本問題がおきてしまう。

上述したように、ＰＦＡ樹脂のフッレクスライフ強度を上げることにより、耐熱性フィルムの表面離型層のひび割れやクラックを防止した加熱定着装置を提供できるようになる。

本発明においては、ＰＦＡ樹脂として、従来から用いられてきた四フッ化エチレン−パーフルオロプロポキシエチレン共重合体の代わりに、よりフレックスライフ強度が高い四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を用いている。

本実施例における加熱定着装置では、上述した認識に基づき、耐熱性フィルムの表面離型層に四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を含有することにより、上記ひび割れやクラックを防止することができるのである。

以下、本発明のフィルム部材及び加圧部材の構成について図３を参照して説明する。

図３は本発明の実施例に用いられるフィルム部材及び加圧部材の断面図を表す。なお、前述と同符号の部材は同じ部材を示す。２０３は四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を有する表面離型層であり、弾性層２０２上にコーティングして形成する方法又は、ＰＦＡ樹脂チューブを弾性層２０２上に被覆する方法で形成すればよい。尚、弾性層２０２と表面離型層２０３の間には接着剤等を介在させてもよい。

四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体の一例として、三井・デュポンフロロケミカル（株）のテフロン（登録商標）ＰＦＡ９５０ＨＰ−Ｐｌｕｓが挙げられる。また、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体以外の四フッ化エチレン−パーフルオロアルコキシエチレン共重合体の一例として、三井・デュポンフロロケミカル（株）のテフロン（登録商標）ＰＦＡ４５０ＨＰＪが挙げられる。ここで、ＰＦＡ９５０ＨＰ−ＰｌｕｓとＰＦＡ４５０ＨＰＪのＭ．Ｆ．Ｒ及びフレックスライフ強度を示す指標の一つであるフレックスライフサイクル数を表１に示した。なお、本発明においてＭ．Ｆ．Ｒとは、メルトフローレートの意味である。

（実施例１）
耐熱性フィルム２０として、３５μｍのステンレス製の基層２０１に、肉厚２５０μｍのシリコーンゴムよりなる弾性層２０２を形成し、さらに該弾性層２０２上に、表面離型層２０３として、肉厚３０μｍのＰＦＡ９５０ＨＰ−Ｐｌｕｓより成るチューブを被覆焼成した外径２４ｍｍのフィルムを準備した。加圧ローラ２１として、１３．０ｍｍ径の鉄製の芯金２１１上に厚さ３．５ｍｍのシリコーンゴム層よりなる弾性層２１２、表面離型層２１３として、肉厚４０μｍのＰＦＡ４５０ＨＰＪよりなるチューブを焼成被覆したローラを用意した。

両者を総圧２０ｋｇＦで押し圧したところ、６．０ｍｍ幅のニップが形成された。また、フィルム部材内面には、潤滑剤として、フッ素系グリスであるダウコーニング社製 モリコートＨＰ−３００グリスを塗布した。

上記構成にて、フィルム部材表面に上記潤滑剤に含まれるフッ素オイルをフィルム部材の従動駆動が阻害されない程度（約５ｍｌ）塗布しながら、加圧ローラを外周速５０．０ｍｍ／ｓｅｃで１０分間駆動した（フィルム部材内面を２００℃で制御）。その後、１２時間放置し、表面離型層の状態を観察した。

また、表面離型層２０３に用いたＰＦＡ９５０ＨＰ−Ｐｌｕｓより成るチューブの代わりにＰＦＡ４５０ＨＰＪよりなるチューブを用いた以外は全て実施例１と同様の耐熱性フィルムを用い、同様の試験を行なった。その結果を表２に示す。表２は上記試験を５サイクル行なった時の、耐熱性フィルム（フィルム部材）表面に発生したクラックの総本数を表している。その結果、表面離型層がＰＦＡ９５０ＨＰ−Ｐｌｕｓにより形成されるフィルム部材では、表面離型層にクラックが１本も発生しなかった。

このように、フィルム部材の表面離型層に四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を含有することにより、表面離型層のひび割れやクラックを防止し、上記問題による画像品位の低下を防止した加熱定着装置を提供できるようになる。

（実施例２）
実施例２は先に説明をした実施例１に関する他の例であり、画像形成装置の構成等は実施例１におけるものと同様である。

耐熱性フィルムの表面離型層２０３に実施例１で用いたＰＦＡ９５０ＨＰ−Ｐｌｕｓの代わりに、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体であって、且つ、薬液透過試験における３０日後の塩酸透過量が、２．０×１０^５ｇ・ｃｍ／ｃｍ^２以下である三井・デュポンフロロケミカル（株）のテフロン（登録商標）ＰＦＡ９５１ＨＰ−Ｐｌｕｓを用いた以外は、実施例１と同様の方法で耐熱性フィルムを作製した。ＰＦＡ９５１ＨＰ−Ｐｌｕｓの塩酸透過量は、下記表３に示したように１．７×１０^５ｇ・ｃｍ／ｃｍ^２であった。

また、耐熱性フィルムの表面離型層２０３に実施例１で用いたＰＦＡ９５０ＨＰ−Ｐｌｕｓの代わりに、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体であって、且つ、薬液透過試験における３０日後の塩酸透過量が、２．０×１０^５ｇ・ｃｍ／ｃｍ^２以上である三井・デュポンフロロケミカル（株）のテフロン（登録商標）ＰＦＡ９５０ＨＰ−Ｐｌｕｓを用いた以外は、実施例１と同様の方法で耐熱性フィルムを作製した。ＰＦＡ９５０ＨＰ−Ｐｌｕｓの塩酸透過量は、下記表３に示したように２．８×１０^５ｇ・ｃｍ／ｃｍ^２であった。ＰＦＡ９５１ＨＰ−ＰｌｕｓとＰＦＡ９５０ＨＰ−Ｐｌｕｓの両者のフレックスライフ強度は同等であった。

なお、上述の薬液透過試験は、厚さ１ｍｍの試験シートで挟まれた密閉された容器中に濃度３５％塩酸を入れ、試験温度７０℃、３０日後における塩酸透過量を測定したものである。

上記２種の耐熱性フィルムを用いて実施例１と同様の試験を行ったところ、両者とも表面離型層にクラックが１本も発生しなかった。

さらに、試験条件をより厳しくするために、放置時間を１２時間から７日間に延ばした。そのほかの試験方法は、実施例に記載の実験方法と同様である。得られた結果を表３に示した。

その結果、表面離型層がＰＦＡ９５０ＨＰ−Ｐｌｕｓにより形成されているフィルム部材では、長期放置によってＰＦＡ樹脂の球晶間へのフッ素オイルの浸透量が増えたため、僅かにクラックが発生したものの、ＰＦＡ９５１ＨＰ−Ｐｌｕｓにより形成されているフィルム部材では、クラックが１本も発生しなかった。

このように、フィルム部材の表面離型層に四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を含有し、且つ該表面離型層の薬液透過試験における３０日後の塩酸透過量を、２．０×１０^５ｇ・ｃｍ／ｃｍ^２以下にすることにより、フレックスライフ強度を強くし、且つフッ素オイルのポリマー球晶間への浸透量を低減することである。これにより、表面離型層のひび割れやクラックを防止し、上記問題による画像品位の低下を防止した加熱定着装置を提供できるようになる。

（実施例３）
加熱定着装置として、磁束発生手段、摺動部材、該摺動部材と潤滑剤を介して接触しつつ移動するフィルム部材、及び該フィルム部材及び潤滑剤を介して該摺動部材との間にニップを形成するための加圧部材を少なくとも有し、該ニップで未定着トナー像を記録材に加熱加圧定着するための加熱定着装置を用いた以外は、表面離型層としてＰＦＡ９５１ＨＰ−Ｐｌｕｓを用いた実施例２と同様のフィルム部材を用いて、実施例２と同様の試験方法で試験したところ、クラックが１本も発生せず、良好な結果が得られた。

本発明におけるフィルム部材の表面離型層の厚みは、前述した実施例において３０μｍと規定したものの、表面離型層の外径と内径差が大きいほどストレスが強くかかるため、これに限定されるものでなく、例えば厚みが１０μｍ以上１００μｍ以下のものにおいても同様の効果を得ることができる。

また、本発明のフィルム部材は、有端または無端のいずれのフィルム部材でも構わないが、無端フィルム部材の場合、該無端フィルム部材の外径は、前述した実施例において２４ｍｍと規定したが、外径が小さいほど無端フィルム部材の圧接による屈曲ストレスが大きくなるため、これに限定されるものでなく、外径３０ｍｍ以下のものにおいても同様の効果を得ることができる。

また、前述した実施例では、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体をフィルム部材の表面離型層ｂ１に用いた場合について例示しているが、さらに加圧部材が、芯金、弾性層ａ２、及び、表面離型層ｂ２を少なくとも有する加圧ローラであって、該表面離型層ｂ２が、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を少なくとも有することにより、加圧部材表の表面離型層のひび割れ及びクラックも防止できる。

また、前述した実施例１及び２では、フィルム加熱方式の加熱定着装置を例示しているが、実施例３に記載したような電磁誘導加熱方式の加熱定着装置であっても良く、該画像形成装置における加熱定着装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

また、前述した実施例では、カラー画像形成が可能な画像形成装置を例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、モノクロ画像形成が可能な画像形成装置であっても良く、該画像形成装置における加熱定着装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

また、前述した実施例では、画像形成装置としてプリンターを例示しているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置や、記録材担持体を使用し、該記録材担持体に担持された記録材に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良く、該画像形成装置における加熱定着装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

本発明の画像形成装置一例の概略構成図である。 本発明の加熱定着装置の一例の概略構成図である。 フィルム部材と加熱部材の層構成である。

符号の説明

Ｎ 定着ニップ部
Ｆ 加熱定着装置
Ｐ 記録材
ｔ トナー像
１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ 感光体ドラム
２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋ 帯電手段
３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋ 現像手段
４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋ クリーニング手段
５ 光学系
６ 中間転写ベルト
７ 駆動ローラ
８ テンションローラ
９Ｙ，９Ｃ，９Ｍ，９Ｋ 一次転写ローラ
１０ 記録材カセット
１１ 給送ローラ
１２ レジストローラ
１３ 二次転写ローラ
１４ 二次転写ローラ対向ローラ
１５ 中間転写ベルトクリーニング手段
２０ 耐熱性フィルム（フィルム部材）
２０１ ステンレス（基層）
２０２ シリコーンゴム層（弾性層ａ１）
２０３ ＰＦＡ樹脂チューブ（表面離型層ｂ１）
２１ 加圧ローラ（加圧部材）
２１１ ステンレス（芯金）
２１２ シリコーンゴム層（弾性層ａ２）
２１３ ＰＦＡ樹脂チューブ（表面離型層ｂ２）
２２ ヒーターホルダ（発熱体保持部材）
２３ 定着ヒーター（発熱体）

Claims (17)

1. 発熱体、該発熱体と潤滑剤を介して接触しつつ移動するフィルム部材、及び、該フィルム部材及び潤滑剤を介して該発熱体との間にニップを形成するための加圧部材を少なくとも有し、該ニップで未定着トナー像を記録材に加熱加圧定着するための加熱定着装置において、
   該フィルム部材は、少なくとも基層、及び、表面離型層ｂ１を有し、
   該表面離型層ｂ１が、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を少なくとも有することを特徴とする加熱定着装置。
2. 該フィルム部材は、該基層と該表面離型層ｂ１との間に、さらに弾性層ａ１を有することを特徴とする請求項１に記載の加熱定着装置。
3. 該フィルム部材の表面の薬液透過試験における３０日後の塩酸透過量が、２．０×１０^−５ｇ・ｃｍ／ｃｍ^２以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の加熱定着装置。
4. 該フィルム部材は、無端フィルム部材であって、該無端フィルム部材の外径が３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の加熱定着装置。
5. 該表面離型層ｂ１の厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の加熱定着装置。
6. 該潤滑剤は、フッ素系グリスであること特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の加熱定着装置。
7. 該加圧部材は、芯金、及び、表面離型層ｂ２を少なくとも有する加圧ローラであって、
   該表面離型層ｂ２が、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を少なくとも有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の加熱定着装置。
8. 該加圧部材は、該芯金と該表面離型層ｂ２との間に、さらに弾性層ａ２を有することを特徴とする請求項７に記載の加熱定着装置。
9. 磁束発生手段、摺動部材、該摺動部材と潤滑剤を介して接触しつつ移動するフィルム部材、及び該フィルム部材及び潤滑剤を介して該摺動部材との間にニップを形成するための加圧部材を少なくとも有し、該ニップで未定着トナー像を記録材に加熱加圧定着するための加熱定着装置において、
   該フィルム部材は、少なくとも該磁束発生手段によって発生する磁束の作用により電磁誘導発熱する基層、及び、表面離型層ｂ３を有し、
   該表面離型層ｂ３が、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を少なくとも有することを特徴とする加熱定着装置。
10. 該フィルム部材は、該基層と該表面離型層ｂ３との間に、さらに弾性層ａ３を有することを特徴とする請求項９に記載の加熱定着装置。
11. 該フィルム部材の表面の薬液透過試験における３０日後の塩酸透過量が、２．０×１０^−５ｇ・ｃｍ／ｃｍ^２以下であることを特徴とする請求項９または１０に記載の加熱定着装置。
12. 該フィルム部材は、無端フィルム部材であって、該無端フィルム部材の外径が３０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項９乃至１１のいずれかに記載の加熱定着装置。
13. 該表面離型層ｂ３の厚みは、１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれかに記載の加熱定着装置。
14. 該潤滑剤は、フッ素系グリスであること特徴とする請求項９乃至１３のいずれかに記載の加熱定着装置。
15. 該加圧部材は、芯金、及び、表面離型層ｂ４を少なくとも有する加圧ローラであって、
    該表面離型層ｂ４が、四フッ化エチレン−パーフルオロエトキシエチレン共重合体を少なくとも有することを特徴とする請求項９乃至１４のいずれかに記載の加熱定着装置。
16. 該加圧部材は、該芯金と該表面離型層ｂ４との間に、さらに弾性層ａ４を有することを特徴とする請求項１５に記載の加熱定着装置。
17. 該記録材に未定着トナー像を形成するためのトナー像形成手段と、該未定着トナー像を該記録材に加熱定着するための加熱定着手段とを少なくとも有する画像形成装置において、該加熱定着手段が、請求項１乃至１６のいずれかに記載の加熱定着装置であることを特徴とする画像形成装置。

Images