JP2008165018A - 定着部材、画像定着装置、及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着部材より発生した摩耗粉が他の部材に付着転移することを防ぎ、摩耗粉に起因する画像欠陥のない画像を形成することができる、定着部材、画像定着装置、及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】基材４０Ａと表面離型層４０Ｃを有し、前記表面離型層は、第１のフッ素樹脂、第２のフッ素樹脂、及び粒子を含有し、前記第２のフッ素樹脂は、数平均分子量が１×１０^６以下のポリテトラフルオロエチレンである、定着部材である。
【選択図】図２

Description

本発明は、定着部材、画像定着装置、及びそれを用いた画像形成装置に関する。

従来、定着装置としては、例えば、加熱源を有する回転可能な加熱定着ロールと、この加熱定着ロールに接触し且つ共に回転移動する無端状の加圧ベルトと、この加圧ベルトの内側に配設されて、加圧ベルトを加熱定着ロールに向けて押圧して当該加圧ベルトと加熱定着ロールとの間に接触部を形成する押圧部材とを備え、この接触部にシートを通過させることで、当該シート上の未定着トナー像を加熱加圧定着するように構成したものが知られている（例えば特許文献１参照）。

上記定着装置の場合には、加熱定着ロールによる加圧ベルトの駆動力に比べて、加圧ベルト及び押圧部材の間の摩擦力が無視できないほど大きくなると、加熱定着ロールと加圧ベルトとの間でスリップが生じることがある。このような条件下で未定着トナー像を保持したシートを接触部に通すと、シート上の未定着トナー像に画像のずれや、更には紙しわを引き起こしてしまうという問題点も見られる。この問題に対しては、フッ素樹脂のみからなる表面離型層材料に新たに無機粒子（フィラー）を配合することによって、摩擦係数を所定の値以下に下げたエンドレスベルトが提案されている（例えば特許文献２参照）。

また電子写真複写機などの画像形成装置においては、一般に、感光体ドラムを帯電する帯電工程、露光により感光体ドラムに静電潜像を形成する露光工程、トナー（現像剤）によって静電潜像を可視像にする現像工程、感光体ドラム上のトナー像を記録媒体に転写する転写工程、記録媒体上のトナー像を定着する定着工程から構成されるが、転写工程において電圧を印加しトナー像を記録媒体に転写する際、記録媒体に電荷が残留している状態で定着工程に入ると、枚数を重ねるごとに定着部材に電荷がたまり、最終的には記録媒体上のトナーが静電気により飛び散ちることによる画像不良や、定着部材にトナーが静電気的に固着することによるオフセット発生などを、引き起こしてしまうという問題点が見られる。これらの問題に対しては、定着部材に、カーボンブラックを始めとする各種導電性粒子などを添加することによって、定着部材表面を半導電性とすることにより、静電気的オフセットを防止することが行われている（例えば特許文献３参照）。
特開平１１−２４４５７号公報 特開２００５−３７８２９号公報 特許第３２１５２３０号

上記従来技術のように、例えば、表面の摩擦係数を所定の値以下にさげるための無機粒子（フィラー）や、加圧ベルト表面への静電気の蓄積を防止するための導電性粒子等を、表面離型層に配合した定着部材を用いた場合には、例えば、記録媒体の通紙を繰り返し、加圧ベルト両端の用紙エッジ部の表面離型層が摩耗すると、その摩耗粉が加熱定着ロール表面に固着堆積し、より大サイズの記録媒体を通紙したときに画像欠陥を生じてしまうという問題があった。
特に、導電性粒子としてカーボンブラックを用いた場合、加圧ベルト両端から発生した摩耗粉が加熱定着ロール表面に黒い筋状となって固着堆積し、上記問題点が顕著となった。

従って、本発明は、前記従来における問題を鑑み、以下の目的を達成することを課題とする。
即ち、本発明の目的は、定着部材より発生した摩耗粉が他の部材に付着転移することを防ぎ、摩耗粉に起因する画像欠陥のない画像を形成することができる、定着部材、画像定着装置、及び画像形成装置を提供することにある。

上記課題は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明は、
＜１＞ 少なくとも基材と表面離型層を有し、前記表面離型層は、少なくとも、第１のフッ素樹脂、第２のフッ素樹脂、及び粒子を含有し、前記第２のフッ素樹脂は、数平均分子量が１×１０^６以下のポリテトラフルオロエチレンである、定着部材である。

＜２＞ 前記数平均分子量が１×１０^６以下のポリテトラフルオロエチレンの含有量は、１質量％以上３０質量％以下である、＜１＞に記載の定着部材である。

＜３＞ 前記第１のフッ素樹脂は、ポリ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である、＜１＞又は＜２＞に記載の定着部材である。

＜４＞ 前記粒子は、導電性粒子である、＜１＞乃至＜３＞のいずれか１つに記載の定着部材である。

＜５＞ 前記導電性粒子は、カーボンブラックである、＜４＞に記載の定着部材。

＜６＞ 前記粒子は、無機粒子である、＜１＞乃至＜５＞のいずれか１つに記載の定着部材である。

＜７＞ 少なくとも、第１回転体と、前記第１回転体に接離可能に配置される第２回転体と、を備え、前記第１回転体及び前記第２回転体の少なくとも一方は、＜１＞乃至＜６＞５のいずれか１つに記載の定着部材である、画像定着装置である。

＜８＞ 前記第１回転体が、加熱ロールであり、前記第２回転体が、加圧ベルトであり、前記加圧ベルトが、＜１＞乃至＜６＞のいずれか１項に記載の定着部材である、＜７＞に記載の画像定着装置である。

＜９＞ 前記加熱ロールが、基材と表面離型層とを有し、前記表面離型層は、ポリ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を含む、＜８＞に記載の画像定着装置である。

＜１０＞ 静電潜像保持体と、前記静電潜像保持体の表面を帯電する帯電手段と、前記静電潜像保持体表面上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、前記静電潜像をトナーにより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媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を備え、前記定着手段は、＜７＞乃至＜９＞のいずれか１つに記載の画像定着装置である、画像形成装置である。

本発明によれば、定着部材より発生した摩耗粉が他の部材に付着転移することを防ぎ、摩耗粉に起因する画像欠陥のない画像を形成することができる、定着部材、画像定着装置、及び画像形成装置を提供することができる。

以下、本発明に係る実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、同一の作用・機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は省略することがある。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図２は、本発明の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。図３は、本発明の実施形態における加圧ベルトを示す概略断面図である。

本実施形態に係る画像形成装置１００は、図１に示すように、一方向へ（図１において矢印Ａ方向）に回転する円筒状の感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０の回転方向上流側から順に、感光体ドラム１０の表面を帯電させる帯電装置１２と、感光体ドラム１０に像光Ｌを照射して表面に潜像を形成する露光装置１４と、感光体ドラム１０表面の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー画像を形成する現像器１６Ａ〜１６Ｄで構成される現像装置１６と、感光体ドラム１０と対向し、周面が周回可能に支持される無端ベルト状の中間転写体１８と、トナー画像の転写後に感光体ドラム１０に残留するトナーを除去するクリーニング装置２０と、感光体ドラム１０の表面を除電する除電露光装置２２とが設けられている。

また、中間転写体１８の内側には、感光体ドラム１０表面に形成されたトナー画像を中間転写体１８に一次転写する転写装置２４と、２つの支持ロール２６Ａ、２６Ｂと、二次転写を行うための転写対向ロール２８とが配置されており、これらによって中間転写体１８が一方向（図１において矢印Ｂ方向）へ周回可能に張架されている。転写対向ロール２８と対向する位置には、中間転写体１８を介して、中間転写体１８の外周面に一次転写されたトナー画像を記録紙（記録媒体）Ｐに二次転写する転写ロール３０が転写対向ロール２８に接離可能に設けられており、二次転写の際には転写対向ロール２８と転写ロール３０との接触部に、記録紙Ｐが矢印Ｃ方向へ送り込まれるようになっている。そして、当該接触部において表面にトナー画像が二次転写された記録紙Ｐは、そのまま矢印Ｃ方向に搬送される。

記録紙Ｐの搬送方向（矢印Ｃ方向）下流側には、記録紙Ｐ表面のトナー画像を加熱溶融して記録紙Ｐに定着する定着装置３２が配されており、記録紙Ｐが搬送ガイド３６を経由して送り込まれる。また、中間転写体１８の回転方向（矢印Ｂ方向）下流に沿った位置には、中間転写体１８表面に残留するトナーを除去するクリーニング装置３４が設けられている。

次に、本実施形態に係る定着装置について説明する。

本実施形態に係る定着装置３２は、図２に示すように、一方向（図２において矢印Ｅ方向）へ回転する加熱ロール４０（第１回転体）と、加熱ロール４０の周面に接触し、一方向（矢印Ｄ方向）へ回転する無端状の加圧ベルト３８（第２回転体）と、を備えている。

加圧ベルト３８の内周側には、加熱ロール４０と接触部を形成する押圧部材４４と、加圧ベルト３８と加熱ロール４０との接触部とは反対側に配置されたベルト走行ガイド４２と、を備えている。

ベルト走行ガイド４２は、押圧部材４４のホルダ４４Ｃに固定されており、外側中央部には潤滑剤保持部材５４を備えている。潤滑剤保持部材５４は、加圧ベルト３８と加圧ベルト３８の内側に設けられた部材（固定バッド４４やベルト走行ガイド４２）との摩擦を低減するために用いられている潤滑剤を、保持し必要に応じて排出している。

加熱ロール４０は、内部に加熱源４６を有するコア４０Ａ（基材）に弾性層４０Ｂおよび剥離層４０Ｃ（表面離型層）が順次形成されて構成されている。

加熱ロール４０の周辺には、定着後の用紙を剥離するための剥離部材５２、加熱ロール４０の表面温度を制御するための温度センサー５０が設けられている。剥離部材５２は、加圧ベルト３８と加熱ロール４０との接触部の記録紙Ｐの搬送方向（矢印Ｆ方向）下流側に設けられている。剥離部材５２は、一端が固定支持された支持部５２Ａと、これに支持されている剥離シート５２Ｂとからなり、剥離シート５２Ｂの先端が加熱ロール４０に近接又は接触するように配置されている。

まず、加圧ベルト３８について説明する。本実施形態における加圧ベルト３８は、図３に示すように、基材１０２と、基材１０２の外周面に設けられた表面離型層１０１とで構成され、本発明の定着部材に相当する。

表面離型層１０１は、少なくとも、第１のフッ素樹脂、第２のフッ素樹脂、及び粒子を含有し、第２のフッ素樹脂は、数平均分子量が１×１０^６以下のポリテトラフルオロエチレンである。以下、「ポリテトラフルオロエチレン」を「ＰＴＦＥ」と略す場合がある。

一般の成型品や塗膜として使用されるＰＴＦＥは、分子量が２×１０^６以上６×１０^６以下程度のものであり、圧縮成型や押出し成型およびコーティングにより、ＰＴＦＥ単独で機械的強度のある成型品や塗膜を得ることができるものである。しかし、本実施形態で使用される「数平均分子量が１×１０^６以下の低分子量のＰＴＦＥ」は、脆く柔らかいワックスに近いものであり、ＰＴＦＥ単独で機械的強度を持った成型品や塗膜を得ることができない。よって本実施形態に用いられるＰＴＦＥは、一般の成型品や離型性を狙いとしたコーティング塗膜として使用されるＰＴＦＥとは、性質が明らかに異なるものである。以下、「数平均分子量が１×１０^６以下のポリテトラフルオロエチレン」を「低分子量ＰＴＦＥ」と略す場合がある。

第２のフッ素樹脂に含まれる低分子量ＰＴＦＥの分子量は、上記の通り１×１０^６以下であり、１×１０⁴以上8×１０⁵以下が望ましく、2×１０⁴以上6×１０⁵以下がより望ましい。

ここでＰＴＦＥの数平均分子量は、ＤＳＣ（Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｃａｌｏｒｉｍｅｔｒｙ）法により求めた。すなわち、示差走査熱量計（株式会社島津製作所製、ＤＳＣ-６０）を用いて＋１０℃／分の昇温速度、−１０℃／分の降温速度でＤＳＣ測定を行い、島津熱分析ワークステーション ＴＡ−６０ＷＳに付属の解析ソフトＴＡ６０を用いＤＳＣ曲線におけるピーク面積から見積もった低分子量ＰＴＦＥの結晶化熱ΔＨｃ（Ｊ／ｇ）を用いて、下記式（１）より低分子量ＰＴＦＥの数平均分子量Ｍｎを求めた。
式（１）：Ｍｎ＝３．４×１０^１３×ΔＨｃ（Ｊ／ｇ）^{−５．１６}

低分子量ＰＴＦＥとしては、乳化重合などにより数平均分子量が１×１０^６以下に調整されて作られた低分子量ＰＴＦＥディスパージョンや低分子量ＰＴＦＥ粉末、またはＰＴＦＥの融点以上の温度でＰＴＦＥを焼成処理した後冷凍粉砕し、更に放射線を照射して数平均分子量が１×１０^６以下に低分子量化した低分子量ＰＴＦＥ粉末などが使用可能で、三井・デュポンフロロケミカル、ダイキン工業、旭硝子などのフッ素樹脂メーカーで製造される各種市販品を使用することが出来る。

低分子量ＰＴＦＥの含有量は、例えば１質量％以上３０質量％以下が望ましく、１．５質量％以上２５質量％以下がより望ましく、２質量％以上２０質量％以下がさらに望ましい。
低分子量ＰＴＦＥの含有量が上記範囲であることにより、加圧ベルト３８により発生した摩耗粉の付着転移を防ぐと共に、表面離型層１０１の耐久性を維持し、摩耗粉の発生を抑えることができる。
一方、低分子量ＰＴＦＥの含有量が１質量％より少ないと、通紙により発生する摩耗粉の加熱ロール４０への非粘着性の効果が十分に得られず、３０質量％より多いと摩耗粉の加熱ロール４０への非粘着性の効果は十分に得られるものの、表面離型層１０１の耐久性が大幅に低下してしまい、通紙により表面離型層１０１が基材１０２から剥離することや、早期に摩滅してしまうこと等の二次障害が発生する可能性がある。

第１のフッ素樹脂としては、例えばポリ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（以下、「ＰＦＡ」と略す場合がある。）、数平均分子量が１×１０^６より大きいＰＴＦＥ（以下、高分子量ＰＴＦＥと略す場合がある。）等が挙げられ、これらを単独または併用して用いることができる。

ここで上記第２のフッ素樹脂である低分子量ＰＴＦＥは、上述した通り、脆く柔らかいワックスに近いものであり、ＰＴＦＥ単独で機械的強度を持った成型品や塗膜を得ることができない。したがって、第１のフッ素樹脂は、ある程度機械的強度を持ったフッ素樹脂である必要がある。耐摩耗性等の観点より、第１のフッ素樹脂としては、ＰＦＡ、高分子量ＰＴＦＥが望ましく、ＰＦＡがより望ましい。ＰＦＡのパーフルオロアルキル基としてはパーフルオロプロピル基が好ましく、パーフルオロメチル基（ＭＦＡ）、パーフルオロエチル基（ＥＦＡ）でも良い。また、パーフルオロアルキル基として単一ではなく、複数の種類が含まれるものも用いることが出来る。

上記第１のフッ素樹脂として用いられるＰＦＡは、分子量等に特に制限はないが、数平均分子量で２×１０^５以上１×１０^６以下のものが好適であり、既存の各種市販品が使用できる。焼成後の表面平滑性、耐久性、上記機械的強度等を考慮するとメルトフローレートが５（ｇ／１０ｍｉｎ）以上２０（ｇ／１０ｍｉｎ）以下程度のグレードのものが適している。

表面離型層１０１は、第３のフッ素樹脂等のその他の成分を含んでも良い。第３のフッ素樹脂として具体的には例えば、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）、ポリエチレン・テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロ三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂が挙げられる。ただし耐熱性及び耐久性の点から添加量は２０質量％以下が望ましい。

表面離型層１０１に含有される粒子としては、例えば、導電性粒子、無機粒子等が挙げられる。

導電性粒子としては、具体的には例えば、カーボンブラック、黒鉛粉末、酸化チタン粉末表面に酸化錫やアンチモンをドーピングしたもの等が挙げられる。この中でも特に、カーボンブラックが望ましい。

カーボンブラックとしては、導電性を付与できるものであれば特に指定は無いが、少量の添加で高い導電性を得ることができるケッチェンブラックなどが最適で、市販されている粉末やベースト状のものが使用可能である。

導電性粒子の添加量は０．５質量％以上２.５質量％以下が望ましい。添加量が０．５質量％より低くなると表面抵抗率は１×１０^９Ω／ｃｍ^２よりも高くなり、加圧ベルトの表面へ静電気が蓄積することにより画像乱れやオフセットが発生してしまうことがある。また導電性粒子の添加量が２．５質量％より多いと、表面離型層１０１の耐摩耗性及びトナーに対する離型性が低下してしまうことがある。

導電性粒子を含有させた表面離型層１０１の表面抵抗率は、１×１０^４Ω／ｃｍ^２以上１×１０^９Ω／ｃｍ²以下であることが望ましい。カーボンブラックなどの導電性粒子の添加量が同じでもベルトの焼成条件等によって変化し、１×１０^４Ω／ｃｍ^２より低くなると転写工程における転写電流が記録媒体を通ってリークしてしまい転写不良になることがある。また１×１０^９Ω/ｃｍ^２となる場合には、加圧ベルトの表面へ静電気が蓄積することによる画像乱れやオフセットが発生してしまう。

ここで表面抵抗率は、２３℃、５５％ＲＨの環境下で、円形電極（例えば、三菱油化（株）製ハイレスターＵＰの「ＵＲプローブ」）を用い、ＪＩＳ Ｋ６９１１（１９９５）に従って測定することができる。

円形電極は、図４に示すように、第一電圧印加電極２００Ａと板状絶縁体２００Ｂとを備える。第一電圧印加電極２００Ａは、円柱状電極部２００Ｃと、該円柱状電極部２００Ｃの外径よりも大きい内径を有し、且つ円柱状電極部２００Ｃを一定の間隔で囲む円筒状のリング状電極部２００Ｄとを備える。第一電圧印加電極２００Ａにおける円柱状電極部２００Ｃ及びリング状電極部２００Ｄと板状絶縁体２００Ｂとの間に測定試料２００Ｔを挟持し、第一電圧印加電極２００Ａにおける円柱状電極部２００Ｃとリング状電極部２００Ｄとの間に電圧Ｖ（Ｖ）を印可したときに流れる電流Ｉ（Ａ）を測定し、下記式により表面抵抗率ρｓ（Ω／□）を求めることができる。
式：ρｓ＝π×（Ｄ＋ｄ）／（Ｄ−ｄ）×（Ｖ／Ｉ）
ここで、上記式中、ｄ（ｍｍ）は円柱状電極部２００Ｃの外径を示す。Ｄ（ｍｍ）はリング状電極部２００Ｄの内径を示す。
本発明では、円柱状電極部２００Ｃとリング状電極部２００Ｄとの間に電圧Ｖ＝１００（Ｖ）を印加し、１０秒後の電流値Ｉ（Ａ）を測定し、その電流値から表面抵抗率を計算した。

無機粒子としては、グラフアイト，金属粉末等の導電性粉末、硫酸バリウム、マイカ、酸化チタン、酸化鉄、酸化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、窒化ホウ素、酸化珪素、ケイ酸塩化合物等の無機化合物の粉末などが使用可能で、表面を導電化処理したものなども使用可能である。粒子形状は特に指定は無く板状・球状・不定形なものが使用可能である。上記一般市販品が使用可能である。

無機粒子を表面離型層１０１に含有させることにより、表面離型層１０１を補強し耐摩耗性を向上させると共に、加圧ベルト３８表面の摩擦係数が下がり、画像のずれや紙しわを防ぐことが出来る。この観点から、無機粒子としては、硫酸バリウム、アルミナ、炭化珪素等が望ましい。

無機粒子の体積平均粒径は、１μｍ以上８μｍ以下が望ましい。無機粒子の体積平均粒径が１μｍより小さくなると、無機粒子による表面離型層１０１への補強効果が得られなくなり耐摩耗性が低下してしまう。一方無機粒子の体積平均粒径が８μｍより大きくなると、補強効果は高くなるものの、記録媒体との摩擦により脱落した際、加圧ベルト３８の表面を傷つけてしまう。特に粒径２０μｍ以上の粗大粒子が含まれると、加圧ベルト３８の表面を傷つける可能性が高くなるため、篩分などにより除去する必要がある。

ここで、無機粒子の体積平均粒径は、レーザー回析式粒度分布測定装置（ＬＡ−７００：堀場製作所製）を用いて測定することができる。測定法としては分散液となっている状態の試料を固形分で約２ｇになるように調整し、これにイオン交換水を添加して、約４０ｍｌにする。これをセルに適当な濃度になるまで投入し、約２分待って、セル内の濃度がほぼ安定になったところで測定する。得られたチャンネルごとの体積平均粒径を、体積平均粒径の小さい方から累積し、累積５０％になったところを体積平均粒径とする。

無機粒子の含有量は、５質量％以上２５質量％以下が望ましい。無機粒子の含有量が５質量％未満であると、記録紙Ｐと加圧ベルト３８の表面との摩擦係数が高くなり、加圧ベルト３８の裏面と低摩擦層４４Ｄとの摺動抵抗が僅かに上昇しただけでも紙シワが発生してしまうことがある。また無機粒子の含有量が２５質量％より大きいと、トナーに対する加圧ベルト３８の離型性が低下し、加圧ベルト３８の表面にトナーが固着し、画像ディフェクトが発生してしまうことがある。

表面離型層１０１の厚さは、５μｍ以上４０μｍ以下が望ましい。

基材１０２は、用途に応じて適したものであれば、制限なく適用することができる。例えば本実施形態における基材１０２は、加圧ベルト３８を張架する支持ロールや圧力ロールを巻回するのに適した強度を有するものであればよく、例えば、高分子フィルム、金属フィルム、セラミックスフィルム、ガラス繊維フィルムあるいはこれらいずれか２種以上を複合して得られた複合化フィルムを使用することができる。

高分子フィルムとしては、耐熱性樹脂材料が望ましい。耐熱性樹脂材料としては、ポリイミド系樹脂、ポリベンズイミダゾール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂などが挙げられる。また、内部に粒状、針状、繊維状等のカーボンブラック、グラファイト、アルミナ、シリコーン、カーバイド、ボロンナイトライド等の熱伝導性向上剤を添加してもよく、必要に応じて導電化剤、帯電防止剤、剥離剤、補強剤等の添加剤を添加してもよい。また前記耐熱性樹脂の外周面にニッケルや銅などの金属やシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性エラストマーを積層することも可能である。

金属フィルムとしては、ＳＵＳやニッケルあるいは銅などが挙げられる。また金属フィルムの外周面に耐熱性樹脂やシリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性エラストマーあるいは他の金属材料を積層することも可能である。

また基材１０２には、グラフアイト，金属粉末等の導電性粉末、導電性を有する有機化合物、耐摩耗性を向上するための硫酸バリウム、マイカ、酸化チタン、酸化鉄、酸化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、ケイ酸塩化合物等の無機化合物の粉末を配合することも可能である。

加圧ベルト３８の作製方法は、例えば、基材１０２に以下の方法により表面離型層１０１を形成する方法などが挙げられる。
具体的には例えば、上述した第１のフッ素樹脂、第２のフッ素樹脂（低分子量ＰＴＦＥ）、及び粒子等の成分が含まれる塗料を、基材１０２にスプレー、フロー、またはディップなどの方法によりコーティングした後に乾燥させる方法、あるいは、塗料を静電塗装などによりコーティングした後にフッ素樹脂（第１及び第２のフッ素樹脂）の融点以上の温度で焼成する方法などが挙げられる。

なお、本実施形態における加圧ベルト３８は、表面離型層１０１及び基材１０２で構成されているが、本発明の定着部材は、少なくとも基材と表面離型層を有していれば、必要に応じて他の層（例えば、基材１０２と表面離型層１０１との間に設ける弾性層など）を有していても良い。

次に、加熱ロール４０について説明する。
加熱ロール４０は、内部に加熱源４６を有するコア４０Ａと、弾性層４０Ｂと、剥離層４０Ｃとで構成されている。

コア４０Ａの材質としては、特に制限はないが、機械的強度に優れ、伝熱性が良好である材質が望ましい。コア４０Ａの材質として具体的には例えば、アルミ、ＳＵＳ、鉄、銅等の金属、合金、セラミックス、ＦＲＭ（繊維強化メタル）などが挙げられる。

弾性層４０Ｂの材質としては、公知の材質のものの中から必要に応じて選択できるが、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。本実施形態においては、これらの材質の中でも、表面張力が小さく、弾性に優れる点でシリコーンゴムが好ましい。該シリコーンゴムとしては、例えば、ＲＴＶ（室温硬化型）シリコーンゴム、ＨＴＶ（高温加硫型）シリコーンゴム、ＬＳＲ（液状）シリコーンゴムなどが挙げられる。

弾性層４０Ｂの厚みとしては、３ｍｍ以下が望ましく、より望ましくは０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下である。弾性層４０Ｂをコア４０Ａの表面に形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、公知のコーティング法などが採用できる。

剥離層４０Ｃの材質としては、例えば、ＰＦＡ等のフッ素樹脂が望ましい。耐久性・耐摩耗性などを向上するためには、複数のフッ素樹脂材料を含有することがより望ましい。

剥離層４０Ｃの厚みとしては、１０μｍ以上１００μｍ以下が望ましく、より望ましくは２０μｍ以上３０μｍ以下である。剥離層４０Ｃを弾性層４０Ｂの表面に形成する方法としては特に制限はなく、例えば押し出し成型によって形成されたチューブを被覆する方法が挙げられる。

なお、加熱ロール４０は、加熱源を備えていない加熱ロール、弾性層を備えていない加熱ロール等も、用いることができる。

次に、その他の部材について説明する。

押圧部材４４は、記録紙Ｐの進行方向（矢印Ｆ方向）に沿って、異なる硬度の２つの加圧部４４Ａ、４４Ｂを有する。加圧部４４Ａ、４４Ｂは、ホルダ４４Ｃにより支持され、例えばテフロン（登録商標）を含むガラス繊維シートやフッ素樹脂シートなどの低摩擦層４４Ｄを介して加圧ベルト３８内周面から加熱ロール４０を押圧している。よって加圧部４４Ａ、４４Ｂは、加熱ロール４０に向けて加圧ベルト３８を押圧するものであれば必要に応じて選定して差し支えないが、耐熱性を具備するもので構成することが好ましい。

例えば、押圧部材４４における記録紙Ｐ突入側の加圧部４４Ａをゴム状弾性部材から構成させ、記録紙Ｐ排出側の加圧部４４Ｂを金属等の硬い圧力付与部材から構成させ、接触部領域の圧力は記録紙Ｐ突入側より記録紙Ｐ排出側を高く設定する。この構成により、上述のように記録紙Ｐ（特に薄い記録紙）の剥離性が向上される。

低摩擦層４４Ｄとしては、例えばフッ素樹脂シートなどを用いることができる。フッ素樹脂シートとしては、例えば、ＰＴＦＥ、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等を用いることが可能であるが、摺動摩擦抵抗の点からＰＴＦＥが望ましい。また低摩擦層４４Ｄの構造としてはフッ素樹脂繊維からなる織布単層から構成されてもよし、さらにその上に多孔質フッ素樹脂シートを積層することも可能である。また低摩擦層４４Ｄの裏側に配置される加圧部４４Ａ、４４Ｂの表面に潤滑剤の透過を防止する潤滑剤透過防止層を有することも好適であり、この潤滑剤透過防止層を設けることで潤滑剤の枯渇をより抑制することができる。潤滑剤透過防止層は、耐熱性があり且つ潤滑剤を透過させない耐熱性樹脂フィルムや金属フィルムから必要に応じて選定して差し支えない。

潤滑剤保持部材５４に保持される潤滑剤は、潤滑性が優れているものが望ましい。潤滑性の指標としては、例えば動粘度等がある。また、定着工程において過熱を伴う場合、潤滑剤の耐熱性、揮発性等を考慮する必要がある。これらの観点より、潤滑剤としては、シリコーンオイルが望ましく、濡れ性に優るアミノ変性シリコーンオイルがより望ましい。また、耐熱性により優れた性能が必要な場合、メチルフェニルシリコーンオイルあるいはフッ素オイルなどを使用することも好適である。

以下、本実施形態に係る画像形成装置１００の動作について説明する。

まず、感光体ドラム１０の表面が帯電装置１２により帯電され、次いで露光装置１４から像光Ｌが照射されて感光体ドラム１０表面に静電電位の差による潜像が形成される。そして、感光体ドラム１０の矢印Ａ方向への回転により、現像装置１６の１つの現像器１６Ａと対向する位置に移動し、現像器１６Ａから１色目のトナーが転移され、感光体ドラム１０表面にトナー画像が形成される。このトナー画像は、感光体ドラム１０の矢印Ａ方向への回転により、中間転写体１８との対向位置に搬送され、転写装置２４によって中間転写体１８表面に静電的に一次転写される。

一方、一次転写後に感光体ドラム１０表面に残留するトナーがクリーニング装置２０により除去され、清浄化後の感光体ドラム１０表面は、除電露光装置２２により電位的に初期化され、再び帯電装置１２との対向位置に移動する。

以後、現像装置１６の３つの現像器１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが順次感光体ドラム１０と対向する位置に移動し、同様に２色目、３色目、４色目のトナー画像が感光体ドラム１０上に順次形成され、一次転写位置にて中間転写体１８上に重ね合わされる。

中間転写体１８上に重ね合わされたトナー画像は、中間転写体１８の矢印Ｂ方向への周回移動により、転写ロール３０と転写対向ロール２８との対向位置に搬送され、送り込まれた記録紙Ｐに接触される。転写ロール３０と中間転写体１８との間には転写用バイアス電圧が印加されており、トナー画像は記録紙Ｐ表面に二次転写される。

未定着のトナー画像を保持した記録紙Ｐは、搬送ガイド３６を経由して定着装置３２へ搬送される。

次に、本実施形態に係る定着装置３２の動作について説明する。
まず、定着装置３２では、例えば上記画像形成装置１００におけるトナー画像形成動作が開始されると同時に（無論、当然タイムラグがあってもよい。以下、同様である。）、不図示のモータにより加熱ロール４０が矢印Ｅ方向へ例えば周速２００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。

一方加圧ベルト３８は、加熱ロール４０に接触されているため、加熱ロール４０からの駆動力を受けることにより回転し、ベルト走行ガイド４２に沿ってガイドされている。

未定着トナー像Ｔを表面に保持する記録紙Ｐは、矢印Ｆ方向に、不図示の搬送手段により搬送されて、加圧ベルト３８と加熱ロール４０とが接触し形成された接触領域に挿通される。この際、記録紙Ｐの未定着トナー像Ｔが形成された面と加熱ロール４０の表面とが向き合うように、記録紙Ｐが挿通される。この接触領域を記録紙Ｐが通過した際に、加熱ロール４０内部の加熱源４６により熱が記録紙Ｐに加えられ、同時に圧力も記録紙Ｐに加えられることにより、未定着トナー像Ｔが、記録紙Ｐに定着される。定着後の記録紙は、接触領域を通過後、剥離部材５２により加熱ロール４０から剥離され、定着装置から排出される。このようにして定着処理が成される。

加圧ベルト３８と加熱ロール４０とにより形成される接触域に、未定着トナー像Ｔを保持する記録紙Ｐが通過する時間（接触時間）は、０．０３０秒以上であることが望ましい。この接触時間が０．０３０秒より小さい場合、良好な定着性と、紙しわやカールの発生防止との両立が困難になる為、その分定着温度を上げる必要があり、エネルギーの浪費、部品の耐久性低下、装置の温昇を招く場合がある。なお、接触時間の上限は特に限定されるものではないが、定着処理能力と装置・部材の大きさの兼ね合いから、０．５秒以下が望ましい。

上記のようにして、本実施形態における画像形成装置１００を用いることにより、画像形成を行うことができる。

本実施形態における加圧ベルト３８においては、表面離型層１０１が上記のような組成であることにより、表面離型層１０１と記録紙Ｐとのすべりによって、加圧ベルト３８より発生した摩耗粉が、他の部材に付着転移することを防ぎ、摩耗粉に起因する画像欠陥のない画像を形成することができる。

加圧ベルト３８の表面離型層１０１が低分子量ＰＴＦＥを含有することにより、加圧ベルト３８より発生する摩耗粉の付着転移を防ぐことができる理由に関してはまだ十分に解明されていないが、以下のように推測される。ＰＴＦＥはフッ素樹脂の中でも最も非粘着性が高く、さらに低分子量ＰＴＦＥでは高分子量ＰＴＦＥに比べて溶融粘度や融点が低いためベースフッ素樹脂に均一に溶融混合しやすい。よって、加圧ベルト３８の表面離型層１０１に低分子量ＰＴＦＥを添加することにより、表面離型層１０１の非粘着性を高くすることができ、加圧ベルト３８から発生した摩耗粉が、他の部材の表面に付着しにくくなると推定される。

一方、ＰＴＦＥの数平均分子量が１×１０^６より大きくなるに従って溶融粘度が高くなるため、分子量の高いＰＴＦＥは他のフッ素樹脂と溶融混合しにくく、発生する摩耗粉の定着ロールへの非粘着性の効果は十分に得られない。

本実施形態に係る加圧ロール３８は、第２のフッ素樹脂として低分子量ＰＴＦＥを用いているため、上記問題を回避しつつ、摩耗粉の付着転移を防止することができる。

また、導電性粒子を表面離型層１０１に含有させることにより、記録媒体に残留した電荷の蓄積を抑え、静電気によるトナーの飛び散りや固着に起因する画像不良やオフセットの発生を防止することができる。

さらに、無機粒子を表面離型層１０１に含有させることにより、加圧ベルト３８表面の摩擦係数が下がり、摩擦による画像のずれや紙しわの発生を防止することができる。

一方、導電性粒子や無機粒子等の粒子を従来の加圧ベルトに用いると、摩耗粉が発生して他の部材へ付着した場合、画像の品質に与える影響は大きい。特に粒子がカーボンブラック等の着色粒子である場合、着色された摩耗粉が他の部材に付着した場合における画像欠陥は顕著となる可能性がある。

しかし本実施形態における加圧ベルト３８は、上記構成により、加圧ベルト３８から発生した摩耗粉が他の部材に付着転移することを防ぐことができる。したがって、表面離型層１０１に上記粒子を含有させた場合、粒子による効果（例えば、静電気による画像不良やオフセットの防止、摩擦による画像ずれや紙しわの防止等）と、低分子量ＰＴＦＥによる効果（摩耗粉による画像欠陥の防止）とを、両立することができる。

本実施形態における画像定着装置３２では、第１回転体として加熱ロール４０、第２回転体として加圧ベルト３８を適用した、ロール・ベルト方式の定着装置を説明しているが、これに限られず、ロール・ロール方式、ベルト・ロール方式、ベルト・ベルト方式のいずれの方式も適用することができる。またこの際、いずれのロール及びベルトも、本発明の定着部材を適用することができる。

本実施形態の画像形成装置１００は、上記構成に限られず、その他公知の構成（例えば、中間転写体を用いない構成、現像器の数を増減させた構成等）を適用することができる。

また本実施形態に係る画像形成装置１００は、具体的には例えば、複写機、プリンタ、またはファクシミリ等の画像形成装置に用いることができる。

以下、実施例を交えて本発明を詳細に説明するが、以下に示す実施例のみに本発明は限定されるものではない。

［測定方法］
＜表面低効率の測定方法＞
表面抵抗率は、２３℃、５５％ＲＨの環境下で、円形電極（例えば、三菱油化（株）製ハイレスターＵＰの「ＵＲプローブ」）を用い、上述の方法により測定し算出したものを表面抵抗率とする。

＜無機粒子の体積平均粒径の測定方法＞
無機粒子の体積平均粒径は、レーザー回析式粒度分布測定装置（ＬＡ−７００：堀場製作所製）を用いて測定することができる。測定法としては分散液となっている状態の試料を固形分で約２ｇになるように調整し、これにイオン交換水を添加して、約４０ｍｌにする。これをセルに適当な濃度になるまで投入し、約２分待って、セル内の濃度がほぼ安定になったところで測定する。得られたチャンネルごとの体積平均粒径を、体積平均粒径の小さい方から累積し、累積５０％になったところを体積平均粒径とする。

［実施例Ａ−１〜Ａ−６、比較例Ａ−１］
＜加圧ベルトの製造＞
芯体として、外径３０ｍｍ、長さ５００ｍｍ、肉厚２ｍｍのアルミ製円筒を用いる。この表面にブラスト処理を施した後、さらに基材表面にシリコーン離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を塗布して、２８０℃で１時間、焼き付け処理を行った。

次に芯体表面へ、ＰＩ（ポリイミド）前駆体のＮ−メチルピロリドン溶液（商品名：Ｕワニス、宇部興産（株）製、固形分濃度：１８％、粘度：約５Ｐａ・ｓ）をフローコーティング法により厚さ１５０μｍに塗布した後、１２０℃で３０分間回転させながら乾燥することにより、乾燥塗膜を得た。

表１に示す組成をもつ塗料を、それぞれ上記乾燥塗膜の表面にスプレーコーティングによりコートして８０℃で６分間乾燥し、３８０℃でまで１５０分で昇温したのち４０分間保持することにより乾燥塗膜と共に表面離型層を焼成し、無端ベルトを得た。

室温に冷却後、無端ベルトを芯体表面から取り外し、両端部をカットすることにより、膜厚８０μｍの基材（ポリイミド樹脂製）の外周に、膜厚３０μｍの表面離型層（表１に示す固形分組成に対応したフッ素樹脂層）が形成された、幅２５５ｍｍの無端状の加圧ベルトを得た。

ここで、上記塗料に含まれる原料（表１に示す原料）は、具体的には以下の通りである。
・ＰＴＦＥ：ＰＴＦＥ粉末（ダイキン工業製、商品名：ルブロンＬ-５Ｆ、分子量：5.8×10⁵、平均粒径：５μｍ）
・ＰＦＡ：ＰＦＡ分散フッ素樹脂溶液（三井・デュポンフロロケミカル社製、商品名：７１０ＣＬ）
・ＣＢ：導電性カーボンブラック（ライオン株式会社製、商品名：ケチェンブラックＥＣ６００ＪＤ）
・無機粒子：硫酸バリウム（堺化学製、商品名：ＢＭＨ―６０、平均粒径：５μｍ）

＜加熱ロールの製造＞
加熱ロールは肉厚０．５ｍｍ、外径２５ｍｍの炭素鋼管からなるパイプの表面上に、厚さ０．６ｍｍのシリコーンゴム（信越化学工業製ＬＳＲ）が被覆され、さらに最外表面層として厚さ３０μｍのＰＦＡチューブ（三井・デュポンフロロケミカル社製「９５０ＨＰ―Ｐｌｕｓ」を押し出し成型し、内面をエキシマレーザー処理したもの）が一体に被覆されるように注入成型を行った。

＜その他の部材等＞
押圧部材の低摩擦層としては、ＰＴＦＥ含浸ガラスクロス（中興化成工業製、商品名：ＧタイプファブリックＦＧＦ４００）を使用した。

潤滑剤保持部材には、潤滑剤として粘度３００ＣＳのアミノ変性シリコーンオイル（信越化学製）２ｇを含浸させた。

＜評価方法＞
上記加圧ベルト及び各部材を、富士ゼロック製カラープリンターＤｏｃｕＰｒｉｎｔＣ１６１６の定着ユニットに組み込み、画像定着装置として実機において評価を行った。

加圧ベルトより発生した摩耗粉の付着転移に関する評価は、富士ゼロックス製Ｐ紙を縦送りで１万枚のプリントを行うことにより確認した。
具体的には、黒色のＰＦＡ摩耗粉末の付着状況を目視で観察し、次の３段階で評価し、評価結果を表１に示す。
○：付着がまったく観察できない
△：ごく軽微に付着が観察される
×：はっきりと付着が観察される

また同時に、加圧ベルト表面離型層の摩耗量を、渦電流式の膜厚測定器（装置名：ＩＳＯＳＣＯＰＥ ＭＰ３０：株式会社フィッシャーインスツルメンツ製、測定環境：２３℃５５％ＲＨ）により測定する。具体的には、初期の膜厚と１万枚プリント後の膜厚の差をとった値を、摩耗量（μｍ）とし、表１に示す。

表１の結果より、比較例１の場合には加熱ロールへの黒色摩耗粉の付着がはっきりと観察されたが、一方、実施例１〜６の場合には、加熱ロールへの黒色摩耗粉の付着は全く観察できないか、又はごく軽微に観察されたのみであった。また、実施例６に比べて、実施例１〜５の方が、加圧ベルト表面離型層の摩耗量が小さく抑えられ、摩耗粉の付着転移防止及び表面離型層の耐久性を両立することができた。

［実施例Ｂ−１〜Ｂ−２、比較例Ｂ−１〜Ｂ−２］
塗料の組成及び塗料に用いるＰＴＦＥの分子量を表２に示すようにした他は、実施例Ａ−１等と同様にして、加圧ベルトの製造を行った。また加熱ロール等のその他の部材、評価方法についても、実施例Ａ−１と同様である。

なお、実施例Ｂ−１において使用したＰＴＦＥは、低分子量ＰＴＦＥ粉末（ダイキン工業製、ルブロンＬ―５Ｆ、平均粒径：５μｍ、分子量：５．８×１０^５）であり、実施例Ｂ−２において使用したＰＴＦＥは、低分子量ＰＴＦＥ粉末（三井デュポンフロロケミカル社製、テフロン(登録商標)ＭＰ１１００、分子量：９．７×１０^５）であり、比較例Ｂ−１において使用したＰＴＦＥは、ＰＴＦＥディスパージョン（三井デュポンフロロケミカル社製、３０―Ｊ、分子量：１．８×１０^６）であり、比較例Ｂ−２において使用したＰＴＦＥは、ＰＴＦＥファインパウダー（ダイキン工業製、ポリフロンＴＦＥ、分子量：４．５×１０^６）である。

実施例Ｂ−１〜Ｂ−２及び比較例Ｂ−１〜Ｂ−２の評価結果を表２に示す。

表２の結果より、実施例Ｂ−１〜Ｂ−２場合には加熱ロールへの黒色摩耗粉の付着はまったく見られなかったが、比較例Ｂ−１〜Ｂ−２の場合には加熱ロールへの黒色摩耗粉の付着の発生が見られた。また、加圧ベルト表面離型層の摩耗量に関しては、いずれも問題は見られなかった。

［実施例Ｃ−１〜Ｃ−６、比較例Ｃ−１］
ＰＦＡの代わりに高分子量ＰＴＦＥ（三井デュポンフロロケミカル社製、製品名：３０―Ｊ、分子量：１．８×１０^６）を用いた他は、実施例Ａ−１〜Ａ−６及び比較例Ａ−１と同様にして、加圧ベルトの製造を行った。また加熱ロール等のその他の部材、評価方法についても、実施例Ａ−１〜Ａ−６及び比較例Ａ−１と同様である。

実施例Ｃ−１〜Ｃ−６及び比較例Ｃ−１の評価結果を表３に示す。

表３の結果より、比較例Ｃ-１の場合には加熱ロールへの黒色摩耗粉の付着がはっきりと観察されたが、一方、実施例Ｃ-１〜Ｃ-６の場合には、加熱ロールへの黒色摩耗粉の付着は全く観察できないか、又はごく軽微に観察されたのみであった。また、実施例Ｃ-６に比べて、実施例Ｃ-１〜Ｃ-５の方が、加圧ベルト表面離型層の摩耗量が小さく抑えられ、摩耗粉の付着転移防止及び表面離型層の耐久性を両立することができた。

本発明の画像形成装置の好適な一実施形態の構造を示す断面図である。 本発明の画像定着装置の好適な一実施形態の構造を示す断面図である。 本発明の加圧ベルトの好適な一実施形態の構造を示す断面図である。 表面抵抗率の測定装置を示す概略構成図であり、（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。

符号の説明

１０…感光体ドラム
１２…帯電装置
１４…露光装置
１６…現像装置
２４…転写装置
３２…定着装置
３８…加圧ベルト
４０…加熱ロール
４４…押圧部材
１００…画像形成装置
１０１…表面離型層
１０２…基材
Ｐ…記録紙
Ｔ…未定着トナー像

Claims (4)

1. 少なくとも基材と表面離型層を有し、
   前記表面離型層は、少なくとも、第１のフッ素樹脂、第２のフッ素樹脂、及び粒子を含有し、
   前記第２のフッ素樹脂は、数平均分子量が１×１０^６以下のポリテトラフルオロエチレンである、定着部材。
2. 前記数平均分子量が１×１０^６以下のポリテトラフルオロエチレンの含有量は、１質量％以上３０質量％以下である、請求項１に記載の定着部材。
3. 少なくとも、第１回転体と、
   前記第１回転体に接離可能に配置される第２回転体と、を備え、
   前記第１回転体及び前記第２回転体の少なくとも一方は、請求項１又は２に記載の定着部材である、画像定着装置。
4. 静電潜像保持体と、
   前記静電潜像保持体の表面を帯電する帯電手段と、
   前記静電潜像保持体表面上に静電潜像を形成する静電潜像形成手段と、
   前記静電潜像をトナーにより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媒体に転写する転写手段と、
   前記記録媒体に前記トナー像を定着する定着手段と、を備え、
   前記定着手段は、請求項３に記載の画像定着装置である、画像形成装置。