JP2008046363A - 定着部材、定着装置、画像形成装置、及び画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】離型剤としてのシリコーンオイルを塗布した場合に良好に使用することができ、トナー材が付着し難く、しかも安価な定着部材等を提供する。
【解決手段】トナーの離型性維持を目的としたシリコーンオイルを離型剤として利用可能な表面層１４１の製造方法であって、表面層にフルオロカーボンシロキサンゴムを使用して得られる性能を低価格で実現する。即ち、フルオロカーボンシロキサンゴムの前駆体とシリコーンゴムの前駆体との混合物を塗布、硬化して構成されるゴム層を表面層として用いることにより、優れたベルト状定着部材を実現する。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着部材等に関し、より詳しくは、画像形成装置に用いられる定着部材等に関する。

未定着トナー像を所定の記録材上に定着する定着方式としては、トナー像が転写された記録材に接触して、記録材上のトナー像に熱と圧力とを加える接触型加熱加圧方式や、トナー像が転写された記録材から離れた位置にオーブンを設け、そのオーブンからの熱を利用する非接触型加熱方式など、様々な方式が知られている。
そして、信頼性や安全性の観点から、中でも接触型加熱加圧方式が主に使用されている。定着方式として接触型加熱加圧方式を採用した定着装置を例示すると、定着部材としてベルト状の定着部材（以下、定着ベルトと略記することがある。）を備え、記録材上の未定着トナー像に定着ベルトの表面を接触させることで、未定着トナー像に熱と圧力とを加え、最終的に定着ベルト表面から記録材を剥離させる定着装置が挙げられる。

ここで、定着ベルトを備える定着装置においては、定着ベルト表面から記録材を剥離する際に定着ベルト表面とトナー像との離型性が不良であると、記録材上に定着するトナー像が不完全なものとなる。また、定着ベルト表面にトナーが残留すると、以降の画像形成にも悪影響を与える原因となる。
従って、このような事情のもと、定着ベルト表面とトナー像との離型性を向上させるべく、表面をシリコーンゴムで形成した定着ベルトを用いる方法や、そのような定着ベルト表面に離型剤としてのシリコーンオイルを供給する方法、或いは、表面をフルオロカーボンシロキサンゴムで形成した定着ベルトを用いる方法が知られている（いずれも、特許文献１参照）。

特許第２９０３９７２号公報

ところで、接触型加熱加圧方式を採用した定着装置において、記録材上に定着したトナー像の表面性は、トナー像が記録材に伴われて定着部材から剥離する剥離点でのトナー温度と、定着部材の表面形状に依存する。即ち、剥離点においてトナー温度がトナーの融点以上である場合には、定着トナー像の表面性はトナーの粘弾性に依存する。一方、剥離点においてトナー温度がトナーの融点未満である場合には、定着トナー像の表面は定着部材表面の型をとるように、定着部材の表面形状の概略を写し取ることになる。つまり、剥離点においてトナー温度がトナーの融点未満である場合、定着部材の表面が平滑であれば定着トナー像は非常に高光沢、即ち、グロスが高い状態となる。これに対し、長年の使用により定着部材表面にトナー（特に、トナーに含まれるワックス成分等）が残留していたり、紙粉が付着していたり、定着部材表面が熱履歴によって改質されていたりする場合には、定着トナー像のグロスは低下する傾向となる。

そして、表面をシリコーンゴムで形成した定着ベルトを定着装置に用いた場合には、トナーの残留性、紙粉等の付着性、熱履歴による改質の点でなお改善の余地があり、使用を重ねる度に定着トナー像の画質は低下する傾向となっていた。また、シリコーンゴム表面の離型性を向上させるべく、シリコーンゴム表面にシリコーンオイルを塗布すると、シリコーンゴムが膨潤軟化するため、実用上問題があった。

一方、表面をフルオロカーボンシロキサンゴムで形成した定着ベルトを定着装置に用いた場合には、比較的長期の使用に亘ってトナーの付着が抑えられ、定着トナー像の画質を維持することが可能である。
しかしながら、上記剥離点においてトナーが融点以上の温度に加熱されている場合には、なおフルオロカーボンシロキサンゴム表面にシリコーンオイルを塗布することが望まれる。フルオロカーボンシロキサンゴム表面にシリコーンオイルを塗布すると、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンオイルとは親和性に劣るため、有効なシリコーン塗膜を形成することができない。その結果、初期の数百枚から数千枚の間に、オフセット等の画質欠陥が発生してしまう場合がある。
しかも、フルオロカーボンシロキサンゴム等のフッ素系化合物は、素材の単価が著しく高価な場合が多く、プリンター等の画像形成装置の小型化、低コスト化が進展する中にあってはその使用量を低減し、部品単価を低減させることが重要な課題である。

従って、本発明の第一の目的は、離型剤としてのシリコーンオイルを塗布した場合に良好に使用することができ、トナー材が付着し難く、しかも安価な定着部材を提供することにある。
又、本発明の第二の目的は、離型性に優れる定着装置を提供することにある。
更に、本発明の第三の目的は、高画質な画像を与える画像形成装置を提供することにある。
また更に、本発明の第四の目的は、高画質な画像を形成可能な画像形成方法を提供することにある。

本発明者は、ベルト状定着部材を用いて定着を行なうシステムについて鋭意研究した結果、トナーの離型性維持を目的としたシリコーンオイルを離型剤として利用可能な表面層の製造方法であって、表面層にフルオロカーボンシロキサンゴムを使用して得られる性能を低価格で実現する製造方法を見出した。即ち、フルオロカーボンシロキサンゴムの前駆体とシリコーンゴムの前駆体との混合物を塗布、硬化して構成されるゴム層を表面層として用いることにより、優れたベルト状定着部材を実現し得ることを知見し、本発明に至った。

即ち、本発明の定着部材は、表面層が、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとの海島構造を有するゴム層であることを特徴としている。

また、本発明は定着装置と捉えることができ、本発明の定着装置は、記録材の表面に形成されたトナー像を加熱する加熱部材と、加熱部材に圧接配置される加圧部材とを備え、加圧部材は、トナー像を記録材に向けて押圧する表面層を備え、表面層は、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとの海島構造を有するゴム層であることを特徴としている。

更に、本発明は画像形成装置と捉えることができ、本発明の画像形成装置は、像担持体と、像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電手段により帯電した像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、トナー像を記録材上に転写する転写手段と、記録材上に転写されたトナー像を記録材上に加熱定着させる定着手段とを備え、定着手段は、記録材の表面に形成されたトナー像を加熱する加熱部材と、加熱部材に圧接配置される加圧部材とを備え、加圧部材は、トナー像を記録材に向けて押圧する表面層を備え、表面層は、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとを含むゴム層であることを特徴としている。

また更に、本発明は画像形成方法と捉えることができ、本発明の画像形成方法は、像担持体表面を帯電する帯電工程と、帯電した像担持体表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、トナー像を記録材上に転写する転写工程と、記録材上に転写されたトナー像を記録材上に加熱定着する定着工程とを有し、定着工程は、記録材の表面に形成されたトナー像を加熱する加熱部材と、加熱部材に圧接配置される加圧部材との圧接部に記録材を通過させ、加圧部材の表面層は、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとを含むゴム層であることを特徴としている。

本発明によれば、シリコーンオイル（離型剤）を表面に塗布した場合に良好に使用することができ、トナー材が付着し難く、しかも安価な定着部材が得られる。

以下、適宜図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１は、本実施の形態の画像形成装置１についての概略構成図である。
図１に示す画像形成装置１は、本実施の形態の一例としての定着装置１０を備える。定着装置１０は、加熱ロール１１と、剥離ロール１２と、ウォーク制御ロール１３と、からなる３つのロールにより循環可能に張架された無端状の定着ベルト１４、及び、定着ベルト１４を介して加熱ロール１１に圧接する加圧ロール１５とを備えている。定着ベルト１４は、裏面側の、加熱ロール１１と剥離ロール１２とが配備された間に、この定着ベルト１４を強制的に冷却する冷却用ヒートシンク１６を備えている。
なお、定着装置１０の構成要素となっている定着ベルト１４が、本実施の形態の定着部材の一例である。また、冷却用ヒートシンク１６については、適宜、省略が可能である。

定着ベルト１４の表面は、冷却用ヒートシンク１６によって、剥離ロール１２付近で５０℃〜８０℃の範囲まで冷却される。また、定着装置１０には、ウォーク制御ロール１３と加熱ロール１１との間に、定着ベルト１４に一定のテンションを付与する小径のテンションロールが配設されてもよい。

加熱ロール１１には、弾性体層が設けられる。この弾性体層は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に基づき測定されるタイプＡデュロメータによるデュロメータ硬さが、通常、Ａ２０〜Ａ６０の範囲であるシリコーンゴム等からなる層である。この弾性体層は、例えば、アルミニウムやステンレス等からなる金属製コアの表面に被覆して設けられる。上記弾性体層の厚みとしては、通常、１ｍｍ〜３ｍｍである。
更に、上記弾性体層の表面には、ＰＦＡチューブ等からなる離型層が被覆される。そして、加熱ロール１１は所定の外径に形成される。
加熱ロール１１の内部には、ハロゲンランプ（図示せず）が、加熱源として配設されている。ハロゲンランプの発熱量としては、通常、３００Ｗ〜３５０Ｗの範囲である。このハロゲンランプにより、加熱ロール１１の表面は、所定の温度（好ましくは１３０℃〜１９５℃の範囲）となるように内部から加熱される。

また、加圧ロール１５としては、例えば、加熱ロール１１と同様に構成したものが用いられる。即ち、加圧ロール１５としては、アルミニウムやステンレス等からなる金属製コアの表面に、シリコーンゴム等からなる弾性体層を被覆し、更に、弾性体層の表面にＰＦＡチューブ等からなる離型層を被覆して、所定の外径に形成したものが用いられる。
ここで、上記弾性体層の硬度としては、ＪＩＳ Ｋ ６２５３に基づき測定されるタイプＡデュロメータによるデュロメータ硬さとして、通常、Ａ２０〜Ａ６０の範囲である。また、上記離型層の厚さとしては、通常、１ｍｍ〜３ｍｍの範囲である。
加圧ロール１５の内部にも、ハロゲンランプ（図示せず）が、加熱源として配設されている。ハロゲンランプの発熱量としては、通常、３００Ｗ〜３５０Ｗの範囲である。このハロゲンランプにより、加圧ロール１５の表面は、所定の温度（好ましくは８５℃〜１５５℃の範囲）となるように内部から加熱される。尚、この加圧ロール１５においては、加熱源を省略してもよい。

定着ベルト１４は、既述の如く、加熱ロール１１と、剥離ロール１２と、ウォーク制御ロール１３と、からなる３つのロールにより循環可能に張架されている。そして、定着ベルト１４は、図示しない駆動源により回転駆動される加熱ロール１１により、所定の移動速度で、図１においては時計回りに循環する。なお、定着ベルト１４に近接する位置には、定着ベルト１４の表面に離型剤（ジメチルシリコーンオイル）を供給する離型剤供給装置が設けられていてもよい。

また、画像形成装置１は、その他に、４つの電子写真感光体２１ａ〜２１ｄ（例えば、電子写真感光体２１ａがイエロー、電子写真感光体２１ｂがマゼンタ、電子写真感光体２１ｃがシアン、電子写真感光体２１ｄがブラックの色からなる画像をそれぞれ形成可能である）が、中間転写ベルト２２に沿って相互に並列に配置されている。

電子写真感光体２１ａ〜２１ｄのそれぞれは所定の方向（図１においては反時計回り）に回転可能であり、その回転方向に沿って帯電ロール２３ａ〜２３ｄ、現像装置２４ａ〜２４ｄ、１次転写ロール２５ａ〜２５ｄ、クリーニングブレード２６ａ〜２６ｄが配置されている。現像装置２４ａ〜２４ｄのそれぞれにはトナーカートリッジ２４１ａ〜２４１ｄに収容されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーが供給可能である。また、１次転写ロール２５ａ〜２５ｄはそれぞれ中間転写ベルト２２を介して電子写真感光体２１ａ〜２１ｄに当接している。

更に、ハウジング内の所定の位置には露光装置３０が配置されており、露光装置３０から出射されたレーザー光を帯電後の電子写真感光体２１ａ〜２１ｄの表面に照射することが可能となっている。これにより、電子写真感光体２１ａ〜２１ｄの回転工程において帯電、露光、現像、１次転写、クリーニングの各工程が順次行われ、各色のトナー像が中間転写ベルト２２上に重ねて転写される。

中間転写ベルト２２は駆動ロール２７、バックアップロール２８及びテンションロール２９により所定の張力をもって支持されており、これらのロールの回転によりたわみを生じることなく回転可能となっている。また、２次転写ロール４１は、中間転写ベルト２２を介してバックアップロール２８と当接するように配置されている。バックアップロール２８と２次転写ロール４１との間を通った中間転写ベルト２２は、例えば駆動ロール２７の近傍に配置されたクリーニングブレードにより清浄面化された後、次の画像形成プロセスに繰り返し供される。

また、ハウジング内の所定の位置にはトレイ４２が設けられている。そして、トレイ４２内の紙等の記録材４３は、移送ロール４４により中間転写ベルト２２と２次転写ロール４１との間、更には相互に接する２個のロールを有する１次の定着装置５０に順次移送される。更に、記録材４３は、定着ベルト１４を有する２次の定着装置１０に移送される。その後、記録材４３は、装置外に排出される。

ここで、画像形成装置１のトナー像形成部における、記録材４３に未定着トナー像を担持させる方法について述べる。
図１において、画像形成装置１には、イエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの４色の各画像信号が入力されている。これらの画像信号が入力されると、まず、この画像形成装置１では、感光体ドラムとして作用する電子写真感光体２１ａ〜２１ｄの表面を、帯電ロール２３ａ〜２３ｄにより一様に帯電した後、入力された画像情報に応じたレーザ光を露光装置３０から電子写真感光体２１ａ〜２１ｄに向けて照射することで電子写真感光体２１ａ〜２１ｄの表面に静電潜像を形成する。
続いて、各電子写真感光体２１ａ〜２１ｄの表面に形成された静電潜像を、各現像装置２４ａ〜２４ｄにおいてトナーにより現像し、電子写真感光体２１ａ〜２１ｄの表面にトナー像を形成する。なお、上記トナーは、トナーカートリッジ２４１ａ〜２４１ｄから供給されたトナーである。
続いて、それぞれの１次転写位置において電子写真感光体２１ａ〜２１ｄ上のトナー像を中間転写ベルト２２に１次転写する。なお、トナー像が中間転写ベルト２２に１次転写された後の各電子写真感光体２１ａ〜２１ｄの表面からは、クリーニング装置のクリーニングブレード２６ａ〜２６ｄによって残存トナーが除去され、除電装置によって残存電荷が除去される。

各電子写真感光体２１ａ〜２１ｄと１次転写ロール２５ａ〜２５ｄとのニップ位置である１次転写位置においては、中間転写ベルト２２に先に１次転写されたトナー像と重なるように順次１次転写する。こうすることにより、中間転写ベルト２２表面には、各色のトナー像が１つに重なり合ったトナー像が形成される。そして、この１つに重なり合ったトナー像を、バックアップロール２８と２次転写ロール４１とで挟まれた２次転写位置において記録材４３に２次転写する。こうして、未定着トナー像が記録材４３に担持される。

未定着トナー像が担持された記録材４３は、１次の定着装置５０に送られる。定着装置５０では、未定着トナー像を担持した記録材４３を、相互に接する２個のロール間を通過させることでその未定着トナー像に熱を加えると共に圧力も加え、未定着トナー像を記録材４３に定着させる。

トナー像が定着した記録材４３は、次いで２次の定着装置１０に送られる。定着装置１０においては、まず、１次定着されたトナー像を担持した記録材４３を所定のニップ領域（加熱ロール１１と加圧ロール１５とが圧接する部位）に通過させ、その定着済トナー像に再度熱を加えると共に圧力も加えて、定着ベルト１４を画像面に密着させる。
次いで、冷却用ヒートシンク１６により記録材４３を冷却し、定着した画像面の温度を低下させる。
そして、剥離ロール１２の位置において、記録材４３を定着ベルト１４から剥離させる。その後、記録材４３を、画像形成装置１に備えられた排出トレイに排出する。
このようにして、所望の画像が記録材４３上に形成される。

次に、本実施の形態の一例としての定着ベルト１４について詳述する。図２は、定着ベルト１４の種々の層構成を例示する断面概略図である。
図２（ａ）において定着ベルト１４は、フルオロカーボンシロキサンゴムと、シリコーンゴムとを含むゴム組成物にて形成された表面層１４１のみから形成されている。
図２（ｂ）において定着ベルト１４は、表面層１４１がベース層１４２上に積層されて形成されている。両者は、互いに接着し易い素材の組み合わせであることが好ましい。
図２（ｃ）において定着ベルト１４は、表面層１４１とベース層１４２とが、接着層１４３を介して積層されている。

本実施の形態において、ベース層１４２としては、耐熱性や機械的強度に優れた素材で形成されたものであることが好ましい。そのような素材としては、例えば、ニッケル、アルミニウム、ステンレス等の金属シートや、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリイミド、ポリイミドアミド等の樹脂フィルムを用いることができる。
ここで、ベース層１４２の体積抵抗率は、ベース層１４２に導電性粉体等を添加分散させることにより、制御することができる。このような導電性粉体等としては、例えば、カーボンブラック等を挙げることができる。
なお、無端ベルト状のベース層１４２を形成する方法としては、公知の方法を使用することができる。このような方法としてより具体的には、例えば、上記素材を用いて長尺のフィルム又はシートを形成し、その両端部をパズル状に組合せ、熱圧着部材を用いて熱圧着して無端ベルト状に仕立てる方法が挙げられる。

ベース層１４２の厚みとしては、通常２０μｍ〜２００μｍ、好ましくは３０μｍ〜１５０μｍ、より好ましくは４０μｍ〜１３０μｍである。ベース層１４２の厚みが過度に小さいと、加熱冷却時の寸法安定性や、強度が不足する場合がある。一方、過度に大きいと、ベルト状定着部材の比熱が増大して熱移動量が低下し、転写速度やサイクルタイムの低下につながる場合がある。

ベース層１４２と表面層１４１との間に介在することがある接着層１４３の素材としては、シリコーンゴムの接着に通常使用されるプライマー類などを適用できる。
このようなプライマー類としては、例えば、アミノシラン系カップリング剤、クロロシラン系カップリング剤、クロロメチルシラン系カップリング剤、シアノシラン系カップリング剤、チタン酸エステル系カップリング剤などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。中でも、アミノシラン系カップリング剤及びチタン酸エステル系カップリング剤が好ましく用いられる。更には、フルオロカーボンシロキサンゴム用に設計されたプライマーも好ましく用いられる。

接着層１４３の厚みとしては、通常０.１μｍ〜１０μｍ、好ましくは０.３μｍ〜５μｍ、より好ましくは０.５μｍ〜５μｍである。接着層１４３の厚みが過度に小さいと、成膜性が劣り、接着機能にムラが生じる場合があり、一方、過度に大きいと、接着層自体が層内で破壊し易くなり接着性が低下する場合がある。

本実施の形態の定着部材において、表面層１４１は、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとの海島構造を有するゴム層である。
なお、本実施の形態において「海島構造」とは、一方が連続相（海相）をなし、他方が閉空間相（島相）をなし、海相中に島相が分散している構造をいう。かかる海島構造は、顕微鏡観察による目視により確認可能である。
また、顕微鏡観察の条件としては、測定装置としてニコン株式会社製メジャーリングマイクロスコープＭＭ−６０／Ｌ−３Ｖを用い、測定条件を２００倍前後として観察することができる。

本実施の形態において、上記海島構造は、表面層１４１の一部として含まれるものであっても良いし、表面層１４１の全部として含まれるものであっても良い。海島構造が表面層１４１中に占める割合としては、通常、１０質量％〜１００質量％、好ましくは３０質量％〜８０質量％である。

フルオロカーボンシロキサンゴムと、シリコーンゴムとの配合比としては、（フルオロカーボンシロキサンゴム）／（シリコーンゴム）（質量比）として、通常、９９／１〜１／９９、好ましくは１０／１〜１／１０、より好ましくは５／１〜１／５である。フルオロカーボンシロキサンゴム、又はシリコーンゴムのいずれか一方のみであると、シリコーンオイルを表面に塗布した場合に過度に変形するといった不都合や、トナーが付着し易いといった不都合が改善された定着部材が実現されない。

ここで、上記配合比において、（フルオロカーボンシロキサンゴム）／（シリコーンゴム）（質量比）の比が、１０／１〜３／２、特に５／１〜１／１であると、フルオロカーボンシロキサンゴムが海相を形成し、シリコーンゴムが島相を形成する「海島構造」のモルフォロジーが観察される傾向となり、シリコーンオイルを表面に塗布した場合の低い膨潤性と、トナーに含有されるワックス成分の低い付着性とが高度な次元で両立された表面層を得ることが容易となるため好適である。
一方、（フルオロカーボンシロキサンゴム）／（シリコーンゴム）の比が２／３〜１／１０、特に１／１〜１／５であると、シリコーンゴムが海相を形成し、フルオロカーボンシロキサンゴムが島相を形成する「海島構造」のモルフォロジーが観察される傾向となり、離形材としてシリコーンオイルを用いないシステムで使用する安価な表面層を得ることが容易となるため好適である。

なお、上記海島構造において、島相の分散粒径としては、通常、１μｍ〜１００μｍ、好ましくは１０μｍ〜５０μｍである。なお、上記島相の分散粒径とは、顕微鏡観察により色の濃淡として目視される島相の径である。

更に、表面層１４１を深さ方向に観察した場合、上記島相を形成する成分が表面側に偏析していることが好ましい。
ここで、表面層１４１の表面地点において、フルオロカーボンシロキサンゴム、及びシリコーンゴムが形成する全領域の面積に対して、島相を形成する成分が形成する領域の面積が占める割合（面積％）としては、通常２５％〜７５％、好ましくは４０％〜６０％である。当該比が過度に大きいと、海島構造を持つモルフォロジーが形成されない場合があり、一方、過度に小さいと、本特許の目的とした特性を達成できない場合がある。

上記ゴム組成物を形成する方法としては、ポリマーとしてのフルオロカーボンシロキサンゴムと、ポリマーとしてのシリコーンゴムとを配合しても良いが、より良好な海島構造（海相中に分散する島相の粒径がより小さな構造）を実現する観点から、フルオロカーボンシロキサンゴムの前駆体を含むフルオロカーボンシロキサンゴム前駆体組成物と、シリコーンゴムの前駆体を含むシリコーンゴム前駆体組成物とを配合し、一度に重合を行ってゴム組成物を形成するのが好適である。
なお、これら各前駆体組成物の供給形態としては、一液型、二液型、その他、三液以上で供給されてもよい。各前駆体を混合した混合液中の重合形態としては、付加型、縮合型のいずれであってもよい。

上記フルオロカーボンシロキサンゴム前駆体組成物としては、
（Ａ）直鎖状フルオロポリエーテル
（Ｂ）有機ケイ素化合物
（Ｃ）充填剤
（Ｄ）触媒
（Ｅ）オルガノシロキサン
の各成分を含む組成物であることが好適である。

上記（Ａ）成分としては、分子鎖末端に脂肪族不飽和基を有すると共に、主鎖にパーフルオロアルキルエーテル基、及び／又はパーフルオロアルキル基を有するものであることが好ましい。中でも、下記一般式（１）又は（２）で示される直鎖状フルオロポリエーテルを用いることが好適である。
なお、上記脂肪族不飽和基としては、特に限定されるものではないが、例えば、炭素数２〜３の一価の脂肪族不飽和炭化水素基を挙げることができる。より具体的にはビニル基、アリル基、エチニル基等の炭素数２〜３のアルケニル基が例示され、特にビニル基が好適である。

ここで、上記一般式（１）において、Ｒ^１０は非置換又は置換の好ましくは炭素数１〜８の一価炭化水素基であり、好ましくは炭素数１〜８のアルキル基又は炭素数２〜３のアルケニル基であり、特にメチル基であることが好ましい。ａ，ｅはそれぞれ０又は１、ｂ，ｄはそれぞれ１〜４の整数、ｃは０〜８の整数である。また、ｘは１以上の整数、好ましくは１０〜３０である。

ここで、上記一般式（２）中、Ｘは、−ＣＨ_２−、−ＣＨ_２Ｏ−、−ＣＨ_２ＯＣＨ_２−、又は、−Ｙ−ＮＲ^１−ＣＯ−（ここで、Ｙは−ＣＨ_２−、又は下記構造式（Ｚ）で示されるｏ，ｍ又はｐ−ジメチルシリルフェニレン基で表される基、Ｒ^１は水素原子、置換若しくは非置換の一価炭化水素基）である。

また、上記一般式（２）中、Ｘ’は、−ＣＨ_２−、−ＯＣＨ_２−、−ＣＨ_２ＯＣＨ_２−、又は−ＣＯ−ＮＲ^１−Ｙ’−（ここで、Ｙ’は−ＣＨ_２−、又は下記構造式（Ｚ’）で示されるｏ，ｍ又はｐ−ジメチルシリルフェニレン基であり、Ｒ^１は上記と同じ基）である。

更に、上記一般式（２）中、Ｒｆ^１は、下記構造式（ｉ）、（ｉｉ）で表される二価のパーフルオロポリエーテル構造である。

（式中、ｐ及びｑは１〜１５０の整数であって、かつｐとｑの和の平均は、２〜２００である。また、ｒは０〜６の整数、ｔは２又は３である。）

（式中、ｕは１〜２００の整数、ｖは１〜５０の整数、ｔは上記と同じである。）

また更に、上記一般式（２）中、ｇは独立に０又は１である。
なお、上記一般式（１）の化合物として、より具体的には、下記一般式（３）で示す化合物を挙げることができる。

上記（Ｂ）成分としては、例えば、一分子中に一個以上の一価のパーフルオロオキシアルキル基、一価のパーフルオロアルキル基、二価のパーフルオロオキシアルキレン基または二価のパーフルオロアルキレン基を有し、かつケイ素原子に結合した水素原子（ＳｉＨ基）を二個以上有する有機ケイ素化合物を用いることができる。（Ｂ）成分の配合量としては、フルオロカーボンシロキサンゴム前駆体組成物中の脂肪族不飽和基量に対して上記ＳｉＨ基の含有量が１倍モル量〜４倍モル量となることが好適である。

なお、このような（Ｂ）成分としては、付加硬化型のシリコーンゴム組成物に使用される種々のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを使用することができる。

上記（Ｃ）成分としては、一般的なシリコーンゴム組成物に使用されている種々の充填剤を用いることができる。より具体的には、例えば、酸化アルミニウム、石英粉末、タルク、セリサイト、ベントナイト、煙霧質シリカ、沈降性シリカ、カーボン粉末、二酸化チタン、等の補強性充填剤、アスベスト、ガラス繊維、有機繊維等の繊維質充填剤などを例示することができる。

（Ｃ）成分の配合量としては、（Ａ）成分１００部（質量部、以下同じ）に対して通常０．１部〜３００部、好ましくは１部〜２００部である。充填剤の配合量が過度に小さいと、十分な補強効果を得ることができない場合がある。一方、過度に大きいと、硬化物の機械的強度が低下するという不都合を生じるおそれがある。

上記（Ｄ）成分としては、例えば、付加反応用触媒として公知の塩化白金酸、アルコール変性塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィンとの錯体、白金黒又はパラジウムをアルミナ、シリカ、カーボンなどの担体に担持したもの、ロジウムとオレフィンとの錯体、クロロトリス（トリフェニルフォスフィン）ロジウム（ウィルキンソン触媒）、ロジウム（ＩＩＩ）アセチルアセトネートなどのような周期律表第ＶＩＩＩ族元素又はその化合物を挙げることができる。これらの化合物はアルコール系、エーテル系、炭化水素などの溶剤に溶解して用いることが好ましい。

ここで、触媒の配合量（質量）としては、触媒の有効量であればよいが、（Ａ）成分１００部に対して、白金族金属換算で通常１ｐｐｍ〜５００ｐｐｍ、好ましくは５ｐｐｍ〜２０ｐｐｍである。

上記（Ｅ）成分としては、公知のオルガノシロキサンを用いることができる。そのようなオルガノシロキサンとしては、例えば、シロキサンユニットに、更に炭素原子を介してケイ素原子に結合したパーフルオロアルキル基またはパーフルオロオキシアルキル基を一個以上有するものであることが好適である。

上記フルオロカーボンシロキサンゴム前駆体組成物には、更に、種々の配合剤を添加することができる。このような配合剤としては、例えば、ジフェニルシランジオール、低重合度の分子鎖末端水酸基封鎖ジメチルポリシロキサン、ヘキサメチルジシラザン等の分散剤；酸化第一鉄、酸化第二鉄、酸化セリウム、オクチル酸鉄等の耐熱性向上剤；顔料等の着色剤等を挙げることができる。

一方、上記シリコーンゴム前駆体組成物としては、公知の組成物を用いることができ、例えば、ジメチルシリコーンゴム、メチルビニルシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム、フルオロシリコーンゴム、等を形成可能な前駆体組成物を挙げることができる。これらのシリコーンゴムは、加熱加硫（ＨＴＶ）タイプのものであってもよいし、室温硬化（ＲＴＶ）タイプのものであってもよい。また、重合形態は付加型、縮合型のどちらであっても良い。

ここで、上記フルオロカーボンシロキサンゴム中に上記シリコーンゴムを良好に分散させる観点から、上記シリコーンゴム前駆体組成物内には、上記フルオロカーボンシロキサンゴム前駆体組成物の硬化に寄与する官能基と同様の官能基が含まれていることも好適である。そして、フルオロカーボンシロキサンゴムを構成するポリマー鎖と、シリコーンゴムを構成するポリマー鎖とが化学的に結合することがあっても良い。上記化学結合は、必要に応じて他の分子を介して行われるものであっても良い。

上記フルオロカーボンシロキサンゴム前駆体組成物と、上記シリコーンゴム前駆体組成物とを配合する際には、両組成物に対して適宜、希釈溶媒を予め添加し、各々の粘度を調整しておくことが好ましい。このように粘度を調整することは、両組成物を良好に配合する観点、及び、良好な分散状態を長期に亘り維持する観点から好適である。
ここで、両者を配合する際の、各前駆体組成物の粘度としては、フルオロカーボンシロキサンゴム前駆体組成物の粘度として、通常５００ｍＰａ・ｓ〜２００００ｍＰａ・ｓ、好ましくは１０００ｍＰａ・ｓ〜１５０００ｍＰａ・ｓである。一方、シリコーンゴム前駆体組成物の粘度としては、通常同程度の粘度が好ましく用いられる。

上記希釈溶媒としては、特に限定されるものではないが、フルオロカーボンシロキサンゴム前駆体組成物に対しては、例えば、ｍ−キシレンヘキサフロライド、パーフロロアルカン、パーフロロ（２−ブチルテトラヒドロフラン）、ベンゾトリフロライド等を挙げることができる。一方、シリコーンゴム前駆体組成物に対しては、例えば、ヘキサン、ヘプタン、シクロヘキサン、トルエン、キシレン等を挙げることができる。

上記フルオロカーボンシロキサンゴム前駆体組成物と上記シリコーンゴム前駆体組成物と混合する際には、両者を十分に混合させる観点から、ウルトラディスパーザーや、ホモジナイザーを用いて両者を混合し、乳化させることが可能である。
また、両者を混合した後、重合を開始するまでの時間としては、通常、２日以内、好ましくは３６時間以内、より好ましくは３００分以内である。

本実施の形態において、定着ベルト１４を図２（ｂ）に示す態様で製造する場合の製造方法としては、例えば、耐熱性樹脂製、又は金属製のチューブ状ベルト本体（ベース層１４２）の外表面に、フルオロカーボンシロキサンゴム前駆体組成物と、シリコーンゴム前駆体組成物とを配合した配合物を塗布、硬化させて表面層１４１を形成する方法を挙げることができる。
ここで、塗布方法としては、例えば、ブレードコーティング法、ワイヤーバーコーティング法、リングコーティング法、スプレーコーティング法、浸漬コーティング法、フローコーティング法、ビードコーティング法、エアーナイフコーティング法、カーテンコーティング法等の通常の方法を用いることができ、複数回の塗布を行う場合には、複数種の塗布方法を併用することも可能である。これらの中でも、浸漬コーティング法が、表面層のシームレス塗布、量産性、コスト、膜厚の均一性等の点で有利であり、特に好ましい。
また、硬化条件として、硬化温度としては、通常、７０℃〜２５０℃、好ましくは１００℃〜２００℃であり、硬化湿度としては、通常、４０％ＲＨ〜８５％ＲＨ、好ましくは５０％ＲＨ〜８０％ＲＨである。硬化時間については、硬化反応が十分に進行する時間が適宜設定される。

表面層１４１の厚さ（複数層で構成される場合総厚）としては、通常３００μｍ以下、好ましくは１〜３００μｍ、より好ましくは５〜２００μｍ、更に好ましくは１０〜１００μｍである。厚さが過度に小さいと、弾性が不足してゴム層を加える効果がなくなり、定着性に問題が生じたり、耐久性が不足したりする場合がある。一方、過度に大きいと、ベルト状定着部材の比熱が増大して熱移動量が低下し、転写速度やサイクルタイムの低下につながる場合がある。

表面層１４１の硬度（ＪＩＳ Ｋ ６２５３「加流ゴム及び熱可塑性ゴムの硬さ試験方法」で測定したタイプＡデュロメータによるデュロメータ硬さ）としては、通常Ａ５〜Ａ８０、好ましくはＡ１０〜Ａ７０、より好ましくはＡ２０〜Ａ６０である。硬度が過度に小さいと、強度が低下し耐久性に問題がある場合がある。一方、過度に大きいと、表面層の膜厚に係らず剛性が大きくなり、定着ベルト１４と記録材４３との密着性が低下して、冷却が不完全な時に剥離が起こるようになり、画質上の欠陥となって顕れる問題が生ずる場合がある。なお測定は定着ベルト表面に直接タイプＡデュロメータを押し当てて行うことができる。

本実施の形態における画像形成方法は像担持体表面を帯電する帯電工程と、帯電した像担持体表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、トナー像を記録材上に転写する転写工程と、記録材上に転写されたトナー像を記録材上に加熱定着する定着工程とを有し、定着工程は、記録材の表面に形成されたトナー像を加熱する加熱部材と、加熱部材に圧接配置される加圧部材との圧接部に記録材を通過させ、加圧部材の表面層は、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとを含むゴム層であることを特徴とするものである。このようなゴム層としては、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとの海島構造を有するゴム層であることが好適である。

上記定着工程において、トナー像が形成された記録材が圧接部を通過した後に定着部材から剥離されるに際し、定着部材からトナーの融点以上で剥離する場合には、離型剤としてシリコーンオイルの塗布が可能で、しかも、シリコーンオイルによる膨潤によって性能の劣化が起こらない定着部材表面層を獲得することが望まれる。しかし、フルオロカーボンシロキサンゴム、又はシリコーンゴムの単独で、そのような定着部材表面層を実現することは困難である。
そこで、本実施の形態においては、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとを配合したゴム組成物を用いて表面層を形成することで、定着部材表面に好ましい特性を与えることができる。

一方、定着ベルトからトナーの融点以下で剥離する場合には、トナーにワックス成分が含まれている場合、当該ワックス成分が加熱され、トナーの結着樹脂よりも先に溶融して定着部材表面に付着し易い。ワックス成分が濡れ性よく定着部材表面に付着すると、ワックス成分が定着部材表面に残留し、画像不良の原因となる。フルオロカーボンシロキサンゴムを定着部材の表面材として用いると、ワックス成分が溶融しても定着部材表面に残存し難く有効であるが、フルオロカーボンシロキサンゴムは素材コストが高く、低価格な部品として製造することが極めて困難である。
そこで、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとを配合したゴム組成物を用いることで、素材コストを低減可能なばかりか、得られる定着部材の表面離型性はフルオロカーボンシロキサンゴムに匹敵し、長期に渡り、紙粉、トナーの配合剤等が定着部材表面に付着し難く、加熱による劣化も生じ難い。
即ち、本実施の形態の定着部材を用いれば、低価格であり、長期間に亘って高画質を実現可能な画像形成装置、並びに画像形成方法を実現可能である。

以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。

［実施例１，２、比較例１〜３］
まず、ベルト状基材として周長５２７．８ｍｍ×幅１４０ｍｍ×厚さ７５μｍの大きさであり、カーボンブラックを添加して体積抵抗率をＲｖ＝１０^１２Ω・ｃｍに調整したポリイミド製のベースフィルムを形成した。
次に、表１，２に示す原料を用い、表３に示す配合にて、第一成分、第二成分を調製した。実施例１，２においては両者を更に混合して塗布液を得た。なお、混合に際してはウルトラ−タラックスＴ−２５（ＩＫＡ Ｊａｐａｎ株式会社製）を用い、１２０００ｒｐｍで攪拌して乳化処理を行った。比較例１〜３においては、第一成分を調製後、そのまま塗布液として用いた。

次に、上記塗布液を調製後、６０分後に、浸漬塗布法によって上記ベースフィルム上に塗工し、８０℃で２０分間の加熱により溶媒を揮発させて塗膜を形成後、１２０℃で１０分の一次加硫、更に、２００℃で４時間の二次加硫を行って、表面層としてゴム層（４０μｍの膜厚）を有するベルト状定着部材を得た。
得られたベルト状定着部材の各種特性を評価した。結果を表３に示した。
なお、実施例１のベルトについては、顕微鏡観察による目視により、フルオロカーボンシロキサンゴムが海相を形成し、シリコーンゴムが島相を形成する海島構造が観察された。また、実施例２のベルトについては、顕微鏡観察による目視により、シリコーンゴムが海相を形成し、フルオロカーボンシロキサンゴムが島相を形成する海島構造が観察された。

次に、得られたベルト状定着部材を、図１に示す画像形成装置とほぼ同様な構成を有する富士ゼロックス株式会社製ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒ ｆ４５０ＭＰに装着し、４色の現像剤を使用してフルカラー画像を形成した。画像の評価結果を表３に示した。

［接触角］
定着ベルトの表面の離型剤との濡れ性の評価として、ジメチルシリコーンオイル ＳＨ−２００（１００ｃｓ：東レ・ダウコーニング・シリコーン社製）に対する２５℃における表面接触角を、接触角計（ＦＡＣＥ ＣＡ−Ｘ型：協和界面科学株式会社製）により、５個所の接触角の平均値を測定後、以下の基準で評価した。
○：接触角が４０°未満
×：接触角が４０°以上
［寸法変化］
シリコーンオイル（ジメチルシリコーンオイル 東レ・ダウコーニング・シリコーン社製，商品名ＳＨ−２００（１００ｃｓ））に２×５ｃｍのサイズに切り出したベルトを５分間浸漬した後、平面に静置し、ベルトサンプルの長手方向の中心が平面より離れる高さを測定し、以下の基準で評価した。
◎：高さ変化が３ｍｍ未満
○：高さ変化が３ｍｍ以上１０ｍｍ未満
×：高さ変化が１０ｍｍ以上
［引張強度］
ベルト状定着部材の表面にシリコーンオイルを供給しつつ、１０００枚のカラー印刷を行った。以下の基準で評価した。
○：１０００枚の連続運転後にベルトに破損が見られなかった。
×：１０００枚の連続運転後にベルトに破損が観察された。
［トナー付着］
トナーを普通紙上に４ｇ／ｍ^２で付着させ、このトナーにベルト状定着部材表面が接する状態で、１６０℃、３ｋｇ／ｃｍ^２の条件下、熱プレスを行った。熱プレス後、普通紙をベルト状定着部材から剥離させた。以下の基準で評価した。
○：ベルト状定着部材の表面に、トナー由来のワックス成分が付着していなかった。
×：ベルト状定着部材の表面に、トナー由来のワックス成分が付着していた。
［画質］
ベルト状定着部材の表面にシリコーンオイルを供給しつつ、１０００枚のカラー印刷を行った。以下の基準で評価した。
○：１枚目と１０００枚目との間で、画質上の変化が目視で観察されなかった。
×：１枚目と１０００枚目との間で、画質上の変化が目視で観察された。

表３の結果から、以下の事項を読み取ることができる。
（ａ）フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとを含むゴム組成物にて表面層を形成したベルト状定着部材（実施例１，２）は、トナー中に含まれるワックス成分の剥離性に優れるものであった。また、シリコーンオイルを表面に塗布した場合には、均一な塗膜を形成することができた。このベルト状定着部材を用いて形成した画像形成装置は、良好な画質を長期に亘り実現するものであった。
（ｂ）シリコーンゴムのみを含むゴム組成物にて表面層を形成したベルト状定着部材（比較例１）は、シリコーンオイルの塗布性には優れるものの、シリコーンオイルがベルト状定着部材の膨潤を招き、寸法変化が大きく、引張強度にも劣るものであった。また、トナー中に含まれるワックス成分の剥離性にも劣っていた。このベルト状定着部材を用いて形成した画像形成装置は、良好な画質を長期に亘り実現することができなかった。
（ｃ）フルオロカーボンシロキサンゴムのみを含むゴム組成物にて表面層を形成したベルト状定着部材（比較例２，３）は、トナー中に含まれるワックス成分の剥離性には優れるものの、シリコーンオイルを表面に塗布した場合には、均一な塗膜を形成することができなかった。このベルト状定着部材を用いて形成した画像形成装置において、定着ベルトからトナーの融点以上で記録材を剥離する場合には、シリコーンオイルによる有効な塗膜を定着ベルト表面に形成することができず、残留ワックスや紙粉等の付着物による離型性の悪化が観察され、良好な画質を長期に亘り実現することができなかった。

本実施の形態の画像形成装置についての概略構成図である。 定着ベルトの種々の層構成を例示する断面概略図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１０…定着装置、１４…定着ベルト、４３…記録材、１４１…表面層

Claims (4)

1. 表面層が、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとの海島構造を有するゴム層であることを特徴とする定着部材。
2. 記録材の表面に形成されたトナー像を加熱する加熱部材と、
   前記加熱部材に圧接配置される加圧部材とを備え、
   前記加圧部材は、
   前記トナー像を記録材に向けて押圧する表面層を備え、
   前記表面層は、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとの海島構造を有するゴム層であることを特徴とする定着装置。
3. 像担持体と、
   前記像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、
   前記帯電手段により帯電した前記像担持体の表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
   前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像手段と、
   前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、
   前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材上に加熱定着させる定着手段とを備え、
   前記定着手段は、
   前記記録材の表面に形成されたトナー像を加熱する加熱部材と、
   前記加熱部材に圧接配置される加圧部材とを備え、
   前記加圧部材は、
   前記トナー像を記録材に向けて押圧する表面層を備え、
   前記表面層は、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとの海島構造を有するゴム層であることを特徴とする画像形成装置。
4. 像担持体表面を帯電する帯電工程と、
   帯電した前記像担持体表面を露光して静電潜像を形成する静電潜像形成工程と、
   前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像工程と、
   前記トナー像を記録材上に転写する転写工程と、
   前記記録材上に転写されたトナー像を記録材上に加熱定着する定着工程とを有し、
   前記定着工程は、記録材の表面に形成されたトナー像を加熱する加熱部材と、当該加熱部材に圧接配置される加圧部材との圧接部に記録材を通過させ、当該加圧部材の表面層は、フルオロカーボンシロキサンゴムとシリコーンゴムとの海島構造を有するゴム層であることを特徴とする画像形成方法。

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