JP2014102491A - 定着部材、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】離型層の耐久性と離型性とを維持したまま印刷用紙エッジの偏摩耗を改善した定着部材を提供すること。
【解決手段】記録媒体上のトナー像を加熱して前記記録媒体に前記トナー像を定着させるプロセスに用いられる定着部材であって、前記定着部材が、離型層を有し、前記離型層が、フッ素系ポリマーと、架橋構造を有するポリシロキサンとを含有する定着部材である。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に備える定着装置、該定着装置に備える高耐久性定着部材に関する。

従来、電子写真方式を採用した装置、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置においては、通常、回転する感光体ドラムを有し、この感光体ドラムの感光層を一様に帯電させた後でレーザ走査ユニットからのレーザービームによって露光して静電潜像を形成する。さらに、静電潜像をトナーによって現像した後、記録材としての転写紙上に転写し、さらに、その転写紙を熱定着装置に通過させ、熱定着させる機構が設けられている。一般に、定着方式としてはトナーを加熱する定着部材（定着ローラまたは定着ベルト）と、これを圧接する加圧ローラとの間に記録シートを通過させることによって記録シート上に付着しているトナーを熱により軟化させつつ加圧することにより、記録シート上にトナー像を定着させる定着方式が採用されている。この定着方式では、用紙に融着したトナー像が定着部材に接触するので、離型性のよい材料（例えばフッ素系樹脂）が表面に５μｍ〜３０μｍの膜厚にて形成される。

しかしながら、上記定着方式における定着部材は、同じ幅の印刷用紙が定着部材対の同じ位置で多数搬送されることにより、定着部材の定着面の印刷用紙エッジ（用紙の縁辺）に対応する位置が集中的に摩耗し、摩耗した位置よりも幅の広い印刷用紙を使用する場合に、画像品質の劣化をもたらすという課題がある。すなわち、定着部材が部分的に摩耗すると摩耗した部分では加熱または加圧が適切に行なわれないため、その部分で定着不良を生じたり、摩耗部分の形状が画像に転写されてしまったりすることにより画像不良を引き起こしたりする。

さらに、近年ではカラー画像に適した定着性を得るために中間層として充分な弾性を保有する弾性層を形成する必要があり、耐摩耗性に著しく劣るという課題を持っている。

この課題を解決すべく、離型層の耐摩耗性を向上させる手段として、離型層を構成するフッ素材料へ無機フィラー等充填材の添加が公知（例えば、特許文献１）であるが、この手法であると無機フィラー部に溶融トナーが固着し、離型性を著しく低下させる。また硬度も大幅に上昇し、画質の劣化が起こる。特にカラー画像に対して顕著である。さらには無機フィラーの場合は、フィラーが脱落することにより、その耐摩耗性向上の効果が経時で低下するとともに、脱落したフィラーが研磨剤として作用し、摩耗を加速する場合もある。

本発明は、従来における前記諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、離型層の耐久性と離型性とを維持したまま印刷用紙エッジの偏摩耗を改善した定着部材を実現することを目的とする。

前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
本発明の定着部材は、
記録媒体上のトナー像を加熱して前記記録媒体に前記トナー像を定着させるプロセスに用いられる定着部材であって、
前記定着部材が、離型層を有し、
前記離型層が、フッ素系ポリマーと、架橋構造を有するポリシロキサンとを含有することを特徴とする。

本発明によると、従来における前記諸問題を解決することができ、記録媒体としての印刷用紙のエッジの偏摩耗を低減し、耐久性向上を実現する定着部材を提供できるという極めて優れた効果が発揮される。

図１Ａは、本発明のベルト方式の定着装置の一例の概略を示す図である。 図１Ｂは、本発明の画像形成装置の一例の概略を示す図である。 図２は、本発明の定着部材の構成の一例の概略を示す図である。 図３は、本発明の画像形成装置の処理部の一例の簡略図である。

以下本発明についてその詳細を説明する。
まず、本発明の定着部材が使用される画像形成装置の１例の概要について説明する。

図１Ａ及び図１Ｂは複写装置の感光体とその作像系及び定着装置の構成の１例を概念的に示したものである。
この電子写真方式の画像形成装置における画像作成プロセスは、回転する感光体ドラム１０１の感光層を帯電ローラ１０２を用いて一様に帯電させた後、図示しないレーザ走査ユニットからのレーザービーム１０３によって露光する。そして、この露光によって感光体ドラム１０１上の静電潜像をトナーによって現像してトナー像とし、そのトナー像を記録シート１０７上に転写し、さらにその記録シート１０７を定着装置５に通してトナー像を加熱、及び加圧して記録シートに定着させるように構成する。
なお図中、符号１０４は現像ローラ、符号１０５はパワーパック（電源）、符号１０６は転写ローラ、符号１０８はクリーニング装置、符号１０９は表面電位計である。
定着装置５は、基材とこの基材上に設けた弾性層とからなる加熱ローラ１１０を使用する。このような加熱ローラ１１０は、芯金の中空部に回転中心線に沿ってハロゲンランプ等のヒータを配置し、その輻射熱によって加熱ローラ１１０を内側から加熱するようにする。
また加熱ローラ１１０と平行に対向配置され、これに圧接する加圧ローラ１１１を設け、加圧ローラ１１１と加熱ローラ１１０との間に記録シートを通過させることにより、記録シート上に付着しているトナーを加熱ローラ１１０の熱により軟化させつつ、加圧ローラ１１１と加熱ローラ１１０との間に挟むことによって加圧することにより、記録シート上にトナー像を定着させる。本発明の定着部材は定着ローラ１１０と加圧ローラ１１１の少なくとも一方に用いられる。

本発明においては、図１Ｂに示されるように、定着装置５をベルト方式の定着装置としてもよい。
図中、符号１１３は定着ベルト、符号１１４は定着ローラ、符号１１５は加圧ローラ、符号１１６は加熱ローラである。ここで、フルカラーの複写機やレーザプリンタでは、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの４色のカラートナーが用いられる。カラー画像の定着時には、これらのカラートナーを溶融状態で混合する必要があり、トナーを低融点化して溶融しやすくするとともに、定着ベルト１１３の表面で、複数種のカラートナーを包み込むようにして溶融状態で、均一に混合させることが必要になる（以降文中では定着ローラ、定着ベルトを総称して定着部材と表記することがある。）。発熱部材としての定着ベルトは定着ローラ１１４と加熱ローラ１１６とに張架及び支持されている。

また、図２は定着部材の構成を示す概略図であり、定着部材は基材２０１と弾性層２０２と離型層２０３から構成されている。

＜基材＞
基材２０１は、耐熱材料からなり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＥＳ（ポリエーテルスルホン）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、フッ素樹脂等の樹脂材料を用いることができる。樹脂材料に、磁性導電性粒子を分散したものを用いることもできる。その場合、樹脂材料に対して磁性導電性粒子を２０質量％〜９０質量％の範囲内で添加する。具体的には、ワニス状態の樹脂材料中に、ロールミル、サンドミル、遠心脱泡装置等の分散装置を用いて磁性導電性粒子を分散する。
これを溶剤により適当な粘度に調整して、金型により所望の層厚に成形することにより前記基材が形成される。

また、前記基材は金属でも形成可能であり、具体的には、ニッケル、鉄、及びクロムの合金であって、それ自体が発熱してもよい。基材の膜厚は、熱容量及び強度の点から、３０μｍ〜５００μｍが好ましい。
前記基材が金属材料の場合はベルトの撓みを考慮して、１００μｍ以下の膜厚であることが望ましい。前記基材が金属材料の場合は、各材料の添加量と加工条件とを調整することで所望のキューリー点を得ることができ、キューリー点が定着ベルトの定着温度近傍となる磁性導電性材料にて発熱層を形成することで、発熱層は電磁誘導によって過昇温されることなく加熱できる。

また、前記基材は弾性体でも形成でき、前記弾性体としては、例えば、天然ゴム、ＳＢＲ、ブチルゴム、クロロプレンゴム、二トリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ふっ素ゴム、液状フッ素エラストマーなどが挙げられる。特に耐熱性の点からはシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ふっ素ゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム、液状フッ素エラストマーなどが好ましい。

＜弾性層＞
また、前記基材上に形成される弾性層２０２は耐熱性のある弾性体、例えば、弾性ゴム、好ましくは耐熱性ゴムが用いられる。前記弾性ゴムとしては、例えば、天然ゴム、ＳＢＲ、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ふっ素ゴム、液状フッ素エラストマーなどが挙げられる。前記弾性ゴムとしては、特に耐熱性の点からシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、ふっ素ゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム、液状フッ素エラストマーなどが好ましい。前記弾性ゴムとしては、特に耐熱性及び離型剤の濡れ性の点から、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴムが好ましい。
前記弾性層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばブレード塗装法、ロール塗装法、ダイ塗装法などが挙げられる。
前記弾性層の厚みは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、１００μｍ〜２５０μｍが好ましい。

＜離型層＞
前記離型層は、フッ素系ポリマーと、架橋構造を有するポリシロキサンとを含有する。
前記フッ素系ポリマーと、前記ポリシロキサンとは、化学的に結合していてもよいし、化学的に結合していなくてもよい。これらの中でも、化学的に結合していることが好ましい。
前記フッ素系ポリマーと、前記ポリシロキサンとを化学的に結合させる方法としては、例えば、後述する表面改質処理などが挙げられる。
また、前記フッ素系ポリマーと、前記ポリシロキサンとを化学的に結合させる他の方法としては、例えば、フッ素化ポリエーテル骨格及び末端にシリコーン架橋反応基を含有するフッ素系ポリマーと、ポリシロキサンとを化学的に反応させる方法などが挙げられる。フッ素化ポリエーテル骨格及び末端にシリコーン架橋反応基を含有する前記フッ素系ポリマーと、前記ポリシロキサンとを化学的に反応させることにより、架橋構造の架橋点を、フッ素系ポリマー上に形成することができる。前記反応としては、例えば、シラノール基の縮合によるシロキサン結合の形成などが挙げられる。

また前記基材上あるいは前記弾性層上に形成される離型層２０３には、例えば四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）等のフッ素系ポリマーなどが適用できる。同様に、これらのポリマーの混合物、又はこれらのポリマーを耐熱性樹脂・ゴムに分散させたもの、またシリコーン架橋反応基中にフッ素化ポリエーテルを持つフッ素系エラストマーなどが適用できる。これらの中でも、強度、平滑性を両立する点からフッ素系ポリマーを有するものが特に好ましい。
前記離型層には、低比熱及び低熱伝導率の物質として中空フィラー、導電性物質等を添加することができる。
前記離型層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばチューブ状にしたものを弾性層に被せてもよく、湿式スプレー塗装法、粉体塗装後に焼き付ける方法、などが挙げられる。
前記離型層の平均厚みは、０．０１μｍ〜５μｍが好ましく、０．０１μｍ〜３μｍがより好ましい。前記平均厚みが、０．０１μｍ未満であると、弾性層の粗さにより、成膜性が確保されないことがあり、５μｍを超えると、画像に段差が形成され、光沢差による画像不良が形成されることがある。

本発明において用いられるフッ素系ポリマーとしては、コーティングの中で最も高い連続使用耐熱温度２６０℃を有し、非粘着性、低摩擦性等にも優れている四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を挙げることができる。同様に、滑らかなピンホールの少ない塗膜を得ることができるため特に耐薬品性、耐食性、非粘着性に優れている四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）が挙げられる。また、ＦＥＰに匹敵する電気特性、耐薬品性を保持し、改良された機械的特性と容易な加工性を兼ね備えている四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）が挙げられる。その他ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、エチレン／クロロトリフルオロエチレン（ＥＣＴＦＥ）等のフッ素樹脂が挙げられる。また、ビニリデンフルオライド（ＶＤＥＦ）系のフッ素ゴム材料が挙げられる。さらに、ＶＤＦ−ＨＦＰ（フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン）系のフッ素ゴム材料、プロピレン／テトラフルオロエチレン系のフッ素ゴム材料、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系のフッ素ゴム材料、熱可塑性フッ素ゴム材料（フルオロシリコーンゴム、フルオロホスファゼンゴム、含フッ素トリアジンエラストマー等）を挙げることができる。

市販品の前記フッ素系ポリマーとしては、例えば、テフロン（登録商標）ＰＴＦＥ、テフロン（登録商標）ＦＥＰ、テフロン（登録商標）ＰＥＡ、塗料テフロン（登録商標）ＡＦ１６００、及びＡＦ２４００シリーズ（以上、三井デュポンフロロケミカル社製）、テドラー（Ｔｅｄｌａｒ）シリーズ（三井デュポンフロロケミカル社製、ＰＶＦ）、テフゼル（Ｔｅｆｚｅｌ）シリーズ（デュポン社製、ＥＴＦＥ）、カルレッツ（Ｋａｌｒｅｚ）シリーズ（デュポン社製、ＦＦＫＭ）ゴム）等、ＰＣＴＦＥ塗料（東邦化成社製）、Ｎｏｖａｃ（住友３Ｍ社製）、フロリナート（住友３Ｍ社製）、ダイフロン（ダイキン工業社製，ＰＥＡ），ダイフロンＥＴＦＥ（ダイキン工業社製）、ダイフロンＥＦＥＰ（ダイキン工業社製）、ダイエルＧ−７００（ダイキン工業社製）、ゼーフル（ダイキン工業社製）等、フルオン（Ｆｌｕｒｏｎ）シリーズ（旭硝子社製、ＰＴＦＥ・ＰＦＡ・ＥＴＦＥ）、ルミフロン（旭硝子社製、塗料用フッ素樹脂）、アフロン（旭硝子社製、ＥＴＦＥ）、ポリフロン（ダイキン工業社製、ＰＴＦＥ）、フルオン（ダイキン工業社製、ＰＴＦＥ）、ネオフロン（ダイキン工業社製、ＦＥＰ，ＰＦＡ，ＥＴＦＥ）、ダイフロン（ダイキン工業社製、ＰＣＴＦＥ，ＰＶＤＦ）、ヘイラー（Ｈａｌａｒ）シリーズ（Ｓｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ社製、ＥＣＴＦＥ）、ハイラー（Ｈｙｌａｒ）シリーズ（Ｓｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ社製、ＰＶＤＦ）、カイナー（Ｋｙｎａｒ）シリーズ（Ａｒｋｅｍａ，Ｉｎｃ．社製、ＰＶＤＦ）、テクノフロン（Ｔｅｃｎｏｆｌｏｎ）シリーズ（Ｓｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ社製、ＦＦＫＭ）、フルオネート ＦＬＵＯＮＡＴＥ（ＤＩＣ社製、溶剤可溶型フッ素樹脂）等、セブラルソフト（セントラル硝子社製）、セブラルコート（セントラル硝子社製、塗料）、アレスフロンシリーズ（関西ペイント社製、塗料）、チューコーフロー（中興化成工業社製）、ナフロン（ニチアス社製）、ニトフロン（日東電工社製）、バルフロン（日本バルカー工業社製）、サンフロン（三菱電線工業社製）、ヨドフロン（淀川ヒューテック社製）、ピラフロン（日本ピラー工業社製）、ジュンフロン（潤工社製）、レアフロン（ＮＯＫ社製）、エスフロン（阪上製作所製）等が挙げられる。

また、市販品の前記フッ素系ポリマーとしては、フッ素系合成ゴムして、古くから知られているＦｌｕｏｒｏ Ｒｕｂｂｅｒ１Ｆ４（３Ｍ社製、ｐｏｌｙ ＦＢＡ， １，１−ｄｉｈｙｄｒｏｐｅｒｆｌｕｏｒｏ ｂｕｔｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅの重合体）、Ｆｌｕｏｒｏ Ｒｕｂｂｅｒ２Ｆ４（３Ｍ社製、３−ｔｒｙｆｌｕｏｒｏｍｅｔｈｏｙ−１，１−ｄｉｈｙｒｏ−ｆｌｕｏｒｏ−ｐｒｏｐｙｌ ａｃｒｙｌａｔｅの重合体）、Ｋｅｌ−Ｆ Ｅｌａｓｔｍｅｒ（３Ｍ社製、三フッ化塩化エチレンとフッ化ビニリデンの共重合体、１９５６年まで生産）、Ｖｉｔｏｎ Ａ（Ｄｕ ｐｏｎｔ社製、フッ化ビニリデンとパーフロロプロペンの共重合体）、Ｆｌｕｏｒｅｌ Ｋｅｌ−Ｆ ２１４（３Ｍ社製、フッ化ビニリデンとパーフロロプロペンの共重合体）、Ｓｉｌａｓｔｉｃ ＬＳ−５３（Ｄｏｗ ｃｏｒｎｉｎｇ社製、ｆｌｕｏｒｏａｌｋｙｌ−ｓｉｌａｎｅを主体とした重合体）、Ｆｌｕｏｒｏ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ（Ｈｏｏｋｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ社製、ａｄｉｐｙｌｃｈｌｏｏｒｉｄｅとｈｅｘａｆｌｕｏｒｏ ｐｅｎｎｔａｎｅｄｉｏｌとのポリエステル）を始め、ダイエルＧ−８０１（ダイキン工業社製、Ｓｉｌａｓｔｉｃ ＬＳ−６３Ｕ 旭ダウフロロケミカル社製、フロロシリコーンゴム）、テクノフロン（Ｔｅｃｈｎｏｆｏｌｏｎ）シリーズ（Ｓｏｌｖａｙ Ｓｏｌｅｘｉｓ社製のＦＦＫＭ）、ヴァイトン（Ｖｉｔｏｎ）シリーズ（デュポン社製，，ＦＰＭ／ＦＫＭ系フッ素ゴム類）、クレハＫＦポリマー（呉羽化学社製、ＰＶＤＦ）等が挙げられる。
そして、これらを構成する上記又はエラストマー材料には、架橋処理後、溶融トナーの加圧塑性流動化を可能にする硬さ、トナー像を傷めない弾力性、及び自体の形復元力、高耐久度を担保する靭性等が同時に求められる。

本発明において、前記離型層は抵抗調節剤を含むことが好ましく、抵抗調節剤としては導電性付与剤を好ましく用いることができる。導電性付与剤に関し、粉体材料としては、例えば、銅、銀、亜鉛、錫、アンチモン、ゲルマニウム、アルミニウム、インジウムドープド酸化スズ（ＩＴＯ）、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛等の金属及び金属（亜）酸化物が挙げられる。また、前記抵抗調節剤には、ケッチェンブラックＥＣ、アセチレンブラック等の導電性カーボン、ＳＡＦ、ＩＳＡＦ、ＨＡＦ、ＦＥＦ、ＧＰＦ、ＳＲＦ、ＦＴ、ＭＴ等のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラー用カーボン、熱分解カーボンが挙げられる。さらに、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマーが挙げられる。
また、前記抵抗調節剤には、イオン導電性材料として、例えば過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、変性脂肪酸ジメチルアンモニウムエトサルファート、ステアリン酸アンモニウムアセテート、ラウリル酸アンモニウムアセテート、オクタデシルトリメチルアンモニウム過塩素酸等の有機イオン性導電性材料がある。

本発明の一つの実施態様としては、前記離型層上に表面改質処理を行なう。
表面改質処理は「表面活性化処理」と「表面改質剤による架橋処理」に分かれる。

「表面改質処理」により、フッ素系ポリマーにシロキサン構造の架橋点を設けることができる。「表面活性化処理」としてはプラズマ処理、電子線架橋、ＵＶオゾン処理などが可能である。プラズマ処理の場合、プラズマ発生装置としては平行平板型、容量結合型、誘導結合型のほか、コロナ放電処理、大気圧プラズマ装置でも可能である。耐久性の観点から減圧プラズマ処理が好ましい。反応圧力は０．０５Ｐａ〜１００Ｐａとし、望ましくは１Ｐａ〜２０Ｐａである。反応ガスとしては不活性ガス、希ガス、酸素などのガスが有効であるが、効果の持続性においてアルゴンが好ましい。照射電力量は（出力×照射時間）により規定されるが、５Ｗｈ〜２００Ｗｈで設定され、１０Ｗｈ〜５０Ｗｈが好ましい。
従来技術として、プラズマやＵＶ処理などにより励起及び酸化させることで活性基を形成し、層間接着力を高めることが提案されているが、層間への適用に限定され、表面への適用はむしろ離型性を低下させるため好ましくない旨認識されている。
本発明はプラズマ処理により、離型性を阻害しないレベルで、表面の再架橋及び結合を促し、さらに活性基を形成して、後述するカップリング剤にて処理することにより、架橋構造を形成していると予想される。

「表面改質剤による架橋処理」は、たとえばカップリング剤や各種モノマー、光感応型官能基、疎水性官能基、親水性官能基の形成などで達成できる。有機過酸化物、ポリイソシアネート（例えば、特開２００８−１１５３４３号公報参照）、ポリアミンによりフッ素系樹脂（例えば、三フッ化塩化エチレンとフッ化ビニリデンの共重合体）の表面改質をすることが旧来から知られている。また有機過酸化物及びポリアミンによりフッ素系樹脂（例えば、ＦＰＭ／ＦＫＭ系フッ素ゴム）の表面改質をすることが、旧来から知られている。
しかし、本発明においては、シロキサン結合による架橋処理により表面改質をする。例えば離型性を担保する低級アルキル基（好ましくはメチル基）を有するシロキサン部位による架橋結合を形成する材料（例えばカップリング剤）を用いることができる。
表面改質される材料は、フッ素系高分子材料を構成するホモポリマー、コポリマーを含む。例えば水酸基、シラノール基、カルボキシル基及び加水分解可能な基から選ばれる少なくとも１つの官能基を有する非晶質樹脂で構成され、そして、該離型層の非晶質樹脂と、弾性層の耐熱性ゴムとが酸素を介した結合を有する。前記非晶質樹脂は、例えば、主鎖にパーフルオロポリエーテルを有する樹脂である。前記加水分解可能な基は、例えば、メトキシ基、エトキシ基等のアルコキシ基、及び、メトキシシラン基、エトキシシラン基等のアルコキシシラン基などを持つカップリング剤である。カップリング剤としては金属アルコキシド又は金属アルコキシドを含む溶液が用いられる。金属アルコキシドとして下記一般式（１）で示されるシリコーンアルコキシド系モノマーや、重合度２〜１０程度のそれらの部分加水分解重縮合物またはそれらの混合物及び／又はそれと有機溶媒を含む溶液が用いられる。
Ｒ^１ _{（４−ｎ）}Ｓｉ（ＯＲ^２）_ｎ・・・一般式（１）
（Ｒ^１及びＲ^２は、炭素数１〜１０の直鎖状又は分枝状のアルキル基、アルキルポリエーテル鎖、又はアリール基及びその誘導体を表す。ｎは１〜４の整数である。）

上記一般式（１）によって表現される化合物の具体例としては、例えば、ジメチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジエチルジメトキシシラン、ジエチルジエトキシシラン、ジフェニルジメトキシシラン、ジフェニルジエトキシシラン、メチルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、テトラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトラプロポキシシラン等がある。耐久性の面から特に好ましいのはテトラエトキシシランである。また、Ｒ^１としてフルオロアルキル基でも形成可能であり、さらに酸素を介して結合したフルオロアルキルアクリレートやエーテルパーフルオロポリエーテルでも形成可能である。柔軟性、耐久性の点で特に好ましいのはパーフルオロポリエーテル基である。
さらに、ビニルトリス（β−メトキシエトキシ）シラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン等のビニルシラン類、γ−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン等のアクリルシラン類、β−（３，４−エポキシシクロヘキシル）エチルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルトリメトキシシラン、γ−グリシドキシプロピルメチルジエトキシシラン等のエポキシシラン類、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ−β（アミノエチル）γ−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、γ−アミノプロピルトリエトキシシラン、Ｎ−フェニル−γ−アミノプロピルトリメトキシシラン等のアミノシラン類等が挙げられる。またこれらの他に、チタネート系カップリング剤、アルミニウム系カップリング剤を併用してもよい。
また、金属原子として、Ｓｉ以外に、Ｔｉ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｚｒであるものを単独または２種以上を混合して用いることも可能である。

上記のカップリング剤等の表面処理剤による処理は、離型層に活性化処理（プラズマ処理や電子線架橋、ＵＶ、オゾン処理など）を行なった後に、離型層に表面処理剤の液を塗布またはディッピング等により含浸させることによって行なうことができる。フッ素系ポリマー架橋の場合は、不飽和結合を有する天然ゴムやブチレン系ゴム、クロロプレン系ゴム等の加硫とは異なり、反応が過度に敏感になることが少なく、過度の反応進行による不慮の改質を回避することが比較的容易であることが知得された。

表面改質処理は「印刷用紙エッジ部」、「全面」のどちらでもよいが、表面処理剤の使用量が低減できる点から、「印刷用紙エッジ部」に限定することが望ましい（図３参照）。
なお、図３において、符号３０１は、ベルトサンプルを示し、符号３０２は、表面改質処理面を示し、符号３０３は、印刷用紙を示す。

本発明の構成を採用することにより、表面にせん断応力のかかりうる状態（摩耗負荷）に対しては、硬度に起因する充分な強度の発現により、印刷用紙エッジ部の摩耗に対する耐久性を大幅に向上させる定着部材を実現できる。また、高画像を得るのに充分な離型性を維持できる定着部材を実現できる。結果として高画質化と高信頼性を両立し、長時間安定した定着を実現できる定着装置、及び電子写真式の画像形成装置を提供することができる。

詳細かつ具体的な説明から理解されるように、本発明によれば、記録媒体としての印刷用紙のエッジの偏摩耗を低減し、耐久性向上を実現する定着部材を提供できるという極めて優れた効果が発揮される。
さらに、前記基材と前記離型層との間に弾性ゴム等の弾性層が設けられ、該弾性層がシロキサン結合を主鎖とする弾性ゴムであることにより、上記効果に加えて、カラー画像に対応した追従性を具備した柔軟性のある定着部材が実現され、これら定着部材を用いることで、上記効果に加えて、耐久性・信頼性を向上させた定着装置が提供され、さらに、この定着装置を有する画像形成装置とすることで、高耐久、高信頼を有する電子写真方式の複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタが利用可能であり、「環境負荷低減」や「顧客満足の向上」に寄与できるという極めて優れた効果が発揮される。

以下、実施例に基づいて本発明を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
円筒状の長さ３２０ｍｍ、厚み５０μｍの基材（ポリイミド）上にシリコーン用プライマー層を下地として塗装して乾燥後、シリコーンゴム（ＤＹ３５−２０８３：東レ社製）を２００μｍ塗装し、１５０℃、３０ｍｉｎで加熱後、２００℃４ｈで二次加硫して基材上に弾性層を形成した。
そして、その弾性層上にカーボンが添加された導電性フッ素樹脂用プライマー（株式会社三井デュポンフロロケミカル製）を塗布し、離型層としてＰＦＡを膜厚１５μｍ塗装したものを定着部材として用いた。ＰＦＡは粉体化フッ素樹脂：ＭＰ１０２（株式会社三井デュポンフロロケミカル製）を用い、粉体塗装を行ない、３４０℃にて３０ｍｉｎ焼成後、炉から取り出し、放冷を行なったものをベルトサンプルとして用いた。
その上に、印刷用紙幅に当接する部位（端部から±２ｃｍ幅）を円周上に露出し、それ以外の部分を厚さ１ｍｍのＰＴＦＥシートでマスキングしたベルトサンプルを、以下の条件でプラズマ処理を行なった。
装置 ： ヤマト科学社製：ＰＲ−５００
出力 ： １００Ｗ
処理時間 ： ４分
反応ガス ： アルゴン９９．９９９％
反応圧力 ： １０Ｐａ
さらにこの上にテトラエトキシシラン（オルトケイ酸テトラエチル）（和光純薬工業株式会社製）を引き上げ速度１０ｍｍ／ｍｉｎのディッピング工法にて塗布した。その後、相対湿度９０％温度６０℃の環境で３０分以上保持後、１５０℃１０分の乾燥を実施し乾燥したものを定着部材として用いた。
以上のようにして製作した定着部材を株式会社リコー製複写機：ｉｍａｇｉｏ ＭＰＣ３０００の定着装置に装着させ、トナーベタ画像３０，０００枚の通紙試験を行なった。試験紙としてはアスクル：マルチペーパー スーパーホワイトを使用した。
評価は表１に示す基準で判定した。

［実施例２］
実施例１におけるプラズマ処理の際のマスキングを行なわない以外は実施例１と同様にして定着部材を作製し、実施例１と同様にして評価を行なった。

［実施例３］
実施例１におけるプラズマ反応ガスとしてアルゴンの代わりに酸素９９．９９％を用いた以外は実施例１と同様にして定着部材を作製し、実施例１と同様にして評価を行なった。

［実施例４］
実施例１におけるプラズマ反応ガスとしてアルゴンの代わりに窒素９９．９９９％を用いた以外は実施例１と同様にして定着部材を作製し、実施例１と同様にして評価を行なった。

［実施例５］
実施例１における離型層として、ＰＦＡを用いず、サイフェル６１０（信越化学社製）：７０質量％とＸ−７０−５８０（信越化学社製）：３０質量％とを混合した塗液をディッピング塗装（引き上げ速度５０ｍｍ／分）し、１２０℃３０分間１次加熱し、２００℃４時間の２次加熱を行い塗膜を形成し、その後の表面活性化処理、及びテトラエトキシシランの処理を行わないものを定着部材とし、それ以外は実施例１と同様の評価を行った。

［比較例１］
円筒状の長さ３２０ｍｍ、厚み５０μｍの基材（ポリイミド）上にシリコーン用プライマー層を下地として塗装して乾燥後、シリコーンゴム（ＤＹ３５−２０８３：東レ製）を２００μｍ塗装し、１５０℃、３０ｍｉｎで加熱後、２００℃４ｈで二次加硫して基材上に弾性層を形成した。
そして、その弾性層上にカーボンが添加された導電性フッ素樹脂用プライマー（株式会社三井デュポンフロロケミカル製）を塗布し、離型層としてＰＦＡを膜厚１５μｍ塗装したものを定着部材として用いた。ＰＦＡは粉体化フッ素樹脂：ＭＰ１０２（株式会社三井デュポンフロロケミカル製）を用い、粉体塗装を行ない、３４０℃にて３０ｍｉｎ焼成後、炉から取り出し、放冷を行なったものをベルトサンプルとして用い、実施例１と同様にして評価を行なった。このベルトサンプルはシロキサン結合による架橋処理をせず、したがって当然、離型層に活性化処理を施すこともないものである。
実施例、比較例の評価結果を表２に示す。

以上より以下のことがわかる。
比較例１では部材表面の摩耗が著しく進行し、その傷に起因する定着不良が発生し、離型性においては定着不良は発生しないものの異常画像相当の画像光沢差が発生し合格レベルに達しない。
それに対して、実施例１、２では印刷用紙エッジ部の耐摩耗性が向上し、異常画像相当の画像光沢差が発生せず、耐摩耗効果を確認できた。実施例３、４、５では実施例１よりも耐摩耗効果が低いが合格レベルに達し、効果を確認できた。
以上より、本発明を用いた定着部材を搭載することで、耐摩耗性に優れ、摩耗に起因する画像不良を長期にわたり発生することのない定着部材を提供できる。結果として耐久性・信頼性を向上させた定着装置を提供でき、この定着装置を有することで、高耐久、高信頼を有する電子写真方式の複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタが利用可能であり、「環境負荷低減」や「顧客満足の向上」に寄与する。

本発明の定着部材は高画質化と高信頼を両立し、長時間安定した定着を実現できるため、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンタ用の定着部材として好適に使用することができる。

本発明の態様としては、例えば、以下のとおりである。
＜１＞ 記録媒体上のトナー像を加熱して前記記録媒体に前記トナー像を定着させるプロセスに用いられる定着部材であって、
前記定着部材が、離型層を有し、
前記離型層が、フッ素系ポリマーと、架橋構造を有するポリシロキサンとを含有することを特徴とする定着部材である。
＜２＞ 架橋構造が、記録媒体のエッジ部が当接する離型層の部位に形成される前記＜１＞に記載の定着部材である。
＜３＞ フッ素系ポリマーと、ポリシロキサンとが化学的に結合している前記＜１＞から＜２＞のいずれかに記載の定着部材である。
＜４＞ 更に基材と、弾性層とを有し、
前記基材と離型層との間に前記弾性層が設けられている前記＜１＞から＜３＞のいずれかに記載の定着部材である。
＜５＞ 弾性層が、シロキサン結合を主鎖とする弾性ゴムにより形成されている前記＜４＞に記載の定着部材である。
＜６＞ 前記＜１＞から＜５＞のいずれかに記載の定着部材を有することを特徴とする定着装置である。
＜７＞ 定着部材が、定着ローラ及び該定着ローラに対向配置されている加圧ローラの少なくとも一方として用いられている前記＜６＞に記載の定着装置である。
＜８＞ 定着部材が、定着ベルト及び該定着ベルトに対向配置されている加圧ベルトの少なくとも一方として用いられている前記＜６＞に記載の定着装置である。
＜９＞ 前記＜６＞から＜８＞のいずれかに記載の定着装置を有することを特徴とする電子写真式の画像形成装置である。

５ 定着装置
１０１ 感光体ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ 露光
１０４ 現像ローラ
１０５ パワーパック
１０６ 転写ローラ
１０７ 記録シート
１０８ クリーニング装置
１０９ 表面電位計
１１０ 加熱定着ローラ
１１１ 加圧ローラ
１１２ ベルト方式定着器
１１３ 定着ベルト
１１４ 定着ローラ
１１５ 加圧ローラ
１１６ 加熱ローラ
２０１ 基材
２０２ 弾性層
２０３ 離型層
３０１ ベルトサンプル
３０２ 表面改質処理面
３０３ 印刷用紙

特開２０００−０１９８７９号公報

Claims (9)

1. 記録媒体上のトナー像を加熱して前記記録媒体に前記トナー像を定着させるプロセスに用いられる定着部材であって、
   前記定着部材が、離型層を有し、
   前記離型層が、フッ素系ポリマーと、架橋構造を有するポリシロキサンとを含有することを特徴とする定着部材。
2. 架橋構造が、記録媒体のエッジ部が当接する離型層の部位に形成される請求項１に記載の定着部材。
3. フッ素系ポリマーと、ポリシロキサンとが化学的に結合している請求項１から２のいずれかに記載の定着部材。
4. 更に基材と、弾性層とを有し、
   前記基材と離型層との間に前記弾性層が設けられている請求項１から３のいずれかに記載の定着部材。
5. 弾性層が、シロキサン結合を主鎖とする弾性ゴムにより形成されている請求項４に記載の定着部材。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の定着部材を有することを特徴とする定着装置。
7. 定着部材が、定着ローラ及び該定着ローラに対向配置されている加圧ローラの少なくとも一方として用いられている請求項６に記載の定着装置。
8. 定着部材が、定着ベルト及び該定着ベルトに対向配置されている加圧ベルトの少なくとも一方として用いられている請求項６に記載の定着装置。
9. 請求項６から８のいずれかに記載の定着装置を有することを特徴とする電子写真式の画像形成装置。