JP2022021106A - 定着部材およびその製造方法、定着装置、画像形成装置ならびに画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】定着後のトナー画像と定着部材との分離性をより高めることができる定着部材を提供すること。【解決手段】基層、弾性層、および離型層をこの順で有する定着部材。上記定着部材は、上記離型層により構成される最表面の展開面積比Ｓｄｒが、４．５以上である。上記定着部材は、基層、弾性層および離型層をこの順で有する、定着部材の製造用の積層体を用意する工程と、上記積層体の離型層に多角形状の投射材を投射して、上記離型層により構成される、前記定着部材の最表面の展開面積比Ｓｄｒを４．５以上とする工程と、を有する製造方法により製造され得る。【選択図】図２

Description

本発明は、定着部材およびその製造方法、定着装置、画像形成装置ならびに画像形成方法に関する。

複写機やレーザービームプリンターなどの画像形成装置で採用される定着装置は、通常、加熱された定着ベルト（定着部材）を、未定着のトナー画像を担持している記録媒体に当接させて、トナー画像を記録媒体に定着させる。当該定着装置では、例えば、無端状の定着ベルトを支持する二以上のローラの一つが、当該定着ベルトを加熱するための加熱ローラとなっている。

上記定着部材は、トナー画像を記録媒体に定着させた後に、トナー画像から容易に分離する性能が求められる。定着後のトナー画像と定着部材との分離性が悪いと、トナー画像を定着させた記録媒体が定着部材に巻き付いてしまって排紙が困難となり、画像形成装置における用紙詰まりが生じやすくなる。

定着後のトナー画像と定着部材との分離性を高めるために、トナー画像と接触する最表面に微小凹凸形状を形成した定着部材が知られている。

たとえば、特許文献１には、フッ素樹脂を加熱焼成して離型層を形成するときに、微小凹凸形状を有する面転写部材で当該フッ素樹脂を加圧し、上記微小凹凸形状を離型層に転写する、定着部材の製造方法が記載されている。特許文献１には、このようにして離型層に微小凹凸構造を形成することにより、紙の搬送性が高まることが記載されている。

特開平０９－２７７３７８号公報

特許文献１に記載のように、定着部材の表面に微小凹凸構造を形成することで、定着後のトナー画像と定着部材との分離性を高めることができる。

しかし、本発明者らの知見によれば、特許文献１に記載の定着部材でもなお、トナー画像を定着させた記録媒体が定着部材に巻き付いてしまうことがあった。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、定着後のトナー画像と定着部材との分離性をより高めることができる定着部材、当該定着部材の製造方法、当該定着部材を有する定着装置および画像形成装置、および当該定着部材を用いた画像形成方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための本発明は、基層、弾性層、および離型層をこの順で有する定着部材に関する。上記定着部材は、上記離型層により構成される、上記定着部材の最表面の展開面積比Ｓｄｒが、４．５以上である。

また、上記課題を解決するための本発明は、基層、弾性層および離型層をこの順で有する、定着部材の製造用の積層体を用意する工程と、上記積層体の離型層に多角形状の投射材を投射して、上記離型層により構成される、上記定着部材の最表面の展開面積比Ｓｄｒを４．５以上とする工程と、を有する、定着部材の製造方法に関する。

また、上記課題を解決するための本発明は、記録媒体上に担持されたトナー画像を加圧によって前記記録媒体に定着させるための上記定着部材を有する、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置に関する。

また、上記課題を解決するための本発明は、記録媒体上に担持されたトナー画像を加圧によって前記記録媒体に定着させるための上記定着部材を有する、電子写真方式の画像形成装置に関する。

また、上記課題を解決するための本発明は、トナー画像を記録媒体の表面に担持させる工程と、上記担持されたトナー画像を前記記録媒体に定着させる工程と、を有し、上記定着させる工程は、上記定着部材により、前記トナー画像を前記記録媒体に加圧する工程である、画像形成方法に関する。

本発明によれば、定着後のトナー画像と定着部材との分離性をより高めることができる定着部材、当該定着部材の製造方法、当該定着部材を有する定着装置および画像形成装置、および当該定着部材を用いた画像形成方法が提供される。

本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成を模式的に示す図である。 図２Ａは、本発明の一実施の形態に係る定着ベルトの構成を模式的に示す図であり、図２Ｂは、図２Ａ中のＢ部を拡大して示す図である。

以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係る定着部材は、無端ベルト形状の定着ベルトであり、耐熱性樹脂製の基層、上記基層上に配置されている弾性材料製の弾性層、および上記弾性層上に配置されているフッ素樹脂製の離型層を有する。上記定着ベルトは、その離型層が後述の特定の表面形状を有する以外は、基層、弾性層および離型層がこの順で重なるように配置されている公知の定着ベルトと同様に構成することができる。

上記基層は、耐熱性樹脂製である。「耐熱性樹脂製」とは、基層を構成する主な材料が耐熱性樹脂であることを意味し、「耐熱性」とは、電子写真方式の画像形成におけるトナー画像の記録媒体への定着に上記定着ベルトを用いる際の温度（例えば１５０～２２０℃）において十分に安定しており所期の物性を発現することを意味する。

上記耐熱性樹脂は、定着ベルトの上記の使用温度において実質的な変性および変形を生じない樹脂から適宜に選ばれ、一種でもそれ以上でもよい。上記耐熱性樹脂の例には、ポリフェニレンサルファイド、ポリアリレート、ポリサルフォン、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルイミド、ポリイミド、ポリアミドイミドおよびポリエーテルエーテルケトンが含まれる。中でも、耐熱性の点から、ポリイミドが好ましい。

ポリイミドは、その前駆体であるポリアミド酸の、２００℃以上の加熱による、または触媒を用いることによる、脱水、環化（イミド化）反応を進めることによって得ることができる。ポリアミド酸は、テトラカルボン酸二無水物とジアミン化合物とを溶媒に溶解し、混合・加熱による重縮合反応によって製造してもよいし、市販品を用いてもよい。上記ジアミン化合物およびテトラカルボン酸二無水物の例には、特開２０１３－２５１２０号公報の段落０１２３～０１３０に記載の化合物が含まれる。

上記基層における上記耐熱性樹脂の含有量は、上記基層を形成するのに十分な量であればよく、例えば、５０質量％以上であることが好ましく、６０～７５質量％であることがより好ましく、７６～９０質量％であることがさらに好ましい。

上記基層は、本実施形態の効果が得られる範囲において、耐熱性樹脂以外の成分をさらに含んでいてもよい。たとえば、上記基層は、前述したフィラーをさらに含有していてもよい。上記フィラーは、例えば、基層の硬さ、伝熱性および導電性の少なくともいずれかの向上に寄与する成分である。当該フィラーは、一種でもそれ以上でもよく、その材料の例には、カーボンブラック、ケッチェンブラック、ナノカーボンおよび黒鉛が含まれる。

上記基層における上記フィラーの含有量は、多すぎると基層の靱性が低くなって定着ベルトの定着性および分離性が低くなることがあり、また、少なすぎると、例えば適度な導電性の付与などのフィラーによる所期の効果が不十分となることがある。このような観点から、上記基層における上記フィラーの含有量は、３質量％以上であることが好ましく、４質量％以上であることがより好ましく、５質量％以上であることがさらに好ましい。また、上記の観点から、上記基層における上記フィラーの含有量は、３０質量％以下であることが好ましく、２０質量％以下であることがより好ましく、１０質量％以下であることがさらに好ましい。

上記弾性層は、定着ニップ部における定着ベルトの表面と、未定着のトナー画像を担持する記録媒体との接触性の向上に寄与する弾性を有する層であり、弾性材料製である。「弾性材料製」とは、弾性層を構成する主な材料が弾性材料であることを意味し、「弾性」とは、電子写真方式の画像形成におけるトナー画像の記録媒体への定着において、定着ベルトが未定着トナー画像を有する記録媒体の表面に対して十分に接する変形を定着ベルトに付与することを意味する。

上記弾性材料は、一種でもそれ以上でもよく、例えば、２０Ｈｚでの損失正接ｔａｎδ（貯蔵弾性率に対する損失弾性率の比）が０．１以下である材料である。当該弾性材料の例には、弾性樹脂材料が含まれ、その例には、シリコーンゴム、熱可塑性エラストマーおよびゴム材料が含まれる。中でも、上記弾性材料は、所期の弾性の他に耐熱性の観点から、シリコーンゴムであることが好ましい。

上記シリコーンゴムは、一種でもそれ以上でもよい。上記シリコーンゴムの例には、ポリオルガノシロキサンまたはその加熱硬化物、および、特開２００９－１２２３１７号公報に記載の付加反応型シリコーンゴム、が含まれる。当該ポリオルガノシロキサンの例には、特開２００８－２５５２８３号公報に記載の、両末端がトリメチルシロキサン基で封鎖され、側鎖にビニル基を有するジメチルポリシロキサン、が含まれる。

当該弾性層の厚さは、例えば、伝熱性および弾性を十分に発現させる観点から、５～３００μｍであることが好ましく、５０～２５０μｍであることがより好ましく１００～２００μｍであることがさらに好ましい。

上記弾性層は、本実施形態の効果が得られる範囲において、上記の弾性樹脂材料以外の成分をさらに含んでいてもよい。たとえば、上記弾性材料は、弾性層の伝熱性を高めるための伝熱性のフィラーをさらに含んでいてもよい。当該フィラーの材料の例には、シリカ、金属シリカ、アルミナ、亜鉛、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、カーボンおよび黒鉛が含まれる。上記フィラーの形態は、限定されず、例えば、球状粉末、不定形粉末、扁平粉末または繊維である。

上記弾性材料における上記弾性樹脂材料の含有量は、伝熱性と弾性とを両立させる観点から、例えば６０～１００体積％であることが好ましく、７５～１００体積％であることがより好ましく、８０～１００体積％であることがさらに好ましい。

上記離型層は、定着ニップ部における定着ベルトの表面からの記録媒体上の溶融トナー層に対する分離性の向上に寄与する離型性を有する層であり、トナー成分に対する適度な離型性を有する。上記離型層は、定着時に記録媒体に当接する定着ベルトの外表面を構成する。上記離型層は、フッ素樹脂製である。「フッ素樹脂製」とは、離型層を構成する主な材料がフッ素樹脂であることを意味する。

上記フッ素樹脂の例には、ペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（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）およびテトラフルオロエチレン－エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）が含まれる。

上記離型層の厚さは、例えば、熱の伝達、弾性層の変形への追従および離型性の発現の観点から、５～４０μｍであることが好ましく、１０～３５μｍであることがより好ましく、２０～３０μｍであることがさらに好ましい。

上記離型層は、本実施形態の効果が得られる範囲において、上記フッ素樹脂以外の他の成分をさらに含んでいてもよい。たとえば、上記離型層は、潤滑材粒子をさらに含んでいてもよい。当該潤滑材粒子の例には、フッ素樹脂粒子、シリコーン樹脂粒子およびシリカ粒子が含まれる。

上記離型層の材料における上記フッ素樹脂の含有量は、伝熱性、および、弾性層の変形に十分に追従する柔軟性、の観点から、７０～１００体積％であることが好ましい。

離型層は、ブラスト処理による微細かつ不規則な凹凸形状が形成された表面形状を、少なくともその表面の一部に有する。離型層は、紙などの記録媒体に担持されたトナー画像を加熱し、同時に記録媒体へと押圧して、当該トナー画像を記録媒体へと定着させる役割を有する。また、離型層は、上記定着したトナー画像と定着ベルトとを分離させる役割をも有する。

ここで、定着ベルトの表面（離型層の表面）への加熱（熱軟化）されたトナー画像の付着力（Ｆ１）が、押圧されて変形した記録媒体が有する元の形状への復元力（Ｆ２）よりも小さいときに、離型層は、上記定着したトナー画像と定着ベルトとを良好に分離させる。一方で、近年の使用可能な記録媒体の種類の拡大により、復元力（Ｆ２）がより小さい記録媒体が多く上市されている。これらのＦ２が小さい記録媒体に画像を形成するときも、定着したトナー画像と定着ベルトとを良好に分離させるため、定着ベルトには、付着力（Ｆ１）をより小さくすることが求められている。

本発明者らの知見によると、上記離型層の表面への熱軟化されたトナー画像の付着力（Ｆ１）は、記録媒体とトナー画像との間の分子間力と、記録媒体とトナー画像とが接触する真実接触面積との積により表現される。本実施の形態は、これらのうち、真実接触面積をより小さくすることにより付着力（Ｆ１）をより小さくし、これにより、復元力（Ｆ２）がより小さい記録媒体においても、定着したトナー画像と定着ベルトとを良好に分離させようとするものである。また、真実接触面積をより小さくすることにより、離型層の表面の凹部に空気が入りやすくなって離型層の表面エネルギーがより小さくなり（ロータスエフェクト）、これによっても定着したトナー画像と定着ベルトとを良好に分離するようになると考えられる。

上記観点から、本実施の形態では、離型層は、ＩＳＯ ２５１７８：２０１２年に規定するその表面の界面の展開面積比Ｓｄｒが４．５以上である。Ｓｄｒを４．５以上とすることで、離型層の表面の真実接触面積をより小さくし、また表面エネルギーをより小さくして、定着したトナー画像と定着ベルトとを良好に分離させることができる。離型層のＳｄｒは、４．５以上であればよいが、５．０以上であることがより好ましく、７．０以上であることがさらに好ましく、９．５以上であることがさらに好ましく、１０．０以上であることが特に好ましい。Ｓｄｒの上限は特に制限されないものの、離型層の表面の加工のしやすさ等から、２０以下とすることができる。

上記離型層の表面のＳｄｒは、形状解析レーザー顕微鏡「ＶＫ－Ｘ２５０」（株式会社キーエンス製）で観察して求めた値とすることができる。たとえば、観察には、５０倍対物レンズを用い、常時ダブルスキャン設定、測定サイズ（画素数）は標準（１０２４×７６８）、測定品質は高精度、Ｚ軸ピッチはＲＰＤ（Ｒｅａｌ Ｐｅａｋ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）の小さいほう、画像処理は面傾き補正、基準面補正および終端補正あり、数値化領域（ＲＯＩ）は全域、とすればよい。測定位置による測定値ばらつきを排除するため、展開面積比Ｓｄｒを４か所について求め、これらの平均値を算出して、離型層の表面の展開面積比Ｓｄｒとすることが望ましい。

上記凹凸形状は、樹脂皮膜の表面を粗す公知の方法によって離型層の表面に適宜に形成することが可能であるが、離型層の製法に関わらずに所望の表面粗さを実現する観点から、多角形状の投射材を用いたブラスト処理で形成することが好ましい。なお、多角形状の投射材とは、複数の各部および複数の面部を有する多角多面体の形状を有する投射材を意味する。

本発明者らの知見によると、特許文献１に記載のような、微小凹凸形状を有する面転写部材からの転写では、離型層の表面の展開面積比Ｓｄｒを４．５以上とすることは困難である。

また、たとえば特許文献１に記載のように、微小凹凸形状を有する面転写部材からの転写により凹凸形状を形成すると、通常は、規則的な凹凸形状が離型層の表面に形成される。しかし、このような規則的な凹凸形状は、トナー画像と干渉を起こしてしまい、トナー画像の転写性にムラを生じさせかねない。そして、トナー画像のうち転写されにくかった部分が定着ベルト（離型層）に付着してしまうと、定着後の記録媒体が定着ベルトに巻き付き、記録媒体の搬送不良を引き起こすことがある。これに対し、多角形状の投射材を用いたブラスト加工により微細かつ不規則な凹凸形状を形成することで、離型層の表面の展開面積比Ｓｄｒを４．５以上とし、かつ上記干渉の発生も抑制して、定着したトナー画像と定着ベルトとを良好に分離させることができる。

また、本発明者らの知見によると、球状などの多角形状ではない投射材を用いたブラスト加工により、離型層の表面の展開面積比Ｓｄｒを４．５以上とすることも困難である。これは、球状の投射材を投射すると、投射材自体による窪みしか形成されないためだと考えられる。これに対し、多角形状の投射材は、表面に角部を有する。そして、投射材が離型層に投射された際に、投射材自体による窪みに加えて、上記角部による微細な凹凸が離型剤の表面に付与されることにより、離型層の表面の展開面積比Ｓｄｒを４．５以上にすることができるのだと考えられる。

上記定着ベルトは、基層、弾性層および離型層をこの順に有する、定着ベルトの製造用の積層体を用意する工程と、上記離型層の表面に多角形状の投射材を投射する工程と、を含む方法によって製造することが可能である。

上記定着ベルトの製造用の積層体は、展開面積比Ｓｄｒが４．５以上であるような凹凸形状がその表面に形成されていない、公知の定着ベルトとすることができる。上記基層、弾性層および離型層については、上述した通りである。

上記積層体は、耐熱性樹脂製の基層を形成した後、弾性樹脂材料を含む材料を膜状に塗布して加熱硬化させて弾性層を形成し、フッ素樹脂を含む材料を膜状に塗布して加熱焼成して離型層を形成する方法により作製することができる。あるいは、上記積層体は、耐熱性樹脂製の基層を形成した後、離型層となるフッ素樹脂フィルムをかぶせ、基層と離型層との間に弾性樹脂材料を含む材料を注入して加熱硬化させて弾性層を形成する方法により作製してもよい。本発明者らの知見によると、フッ素樹脂を含む材料を塗布して離型層を形成すると、おそらくはフッ素樹脂の分子量（重量平均分子量）が小さいため、離型層がブラスト加工により微細加工されやすく、離型層の表面の展開面積比Ｓｄｒをより大きくすることができる。

上記投射材の投射は、多角形状の投射材を用いるほかは通常のブラスト加工と同様に行ってもよい。上記多角形状の投射材の例には、炭化ホウ素、炭化ケイ素、白色溶融アルミナおよび褐色溶融アルミナなどのアルミナ、白銑、ジルコン、スチール、ステンレスおよび鉄粉などの鉄、セラミック、ガラスパウダー、ならびに、ピーチの種、アンズの種およびクルミなどの植物径投射材などが含まれる。

このとき、離型層の表面の展開面積比Ｓｄｒをより大きくする観点からは、上記投射材はより硬質であることが好ましい。上記観点から、上記投射材は、新モース硬度が４以上であることが好ましく、５.５以上であることがより好ましく、７以上であることがさらに好ましく、１０以上であることが特に好ましい。上記投射材の新モース硬度の上限は特に制限されないが、通常、１５以下であり、１３以下であることが好ましい。

また、離型層の表面の展開面積比Ｓｄｒをより大きくする観点からは、上記投射材は比重がより大きいことが好ましい。上記観点から、上記投射材は、比重が１．０以上８．０であることが好ましく、２．０以上８．０以下であることがより好ましい。

また、離型層の表面の展開面積比Ｓｄｒをより大きくする観点からは、上記投射材は大きさがより小さいことが好ましい。上記観点から、上記投射材は、中心粒径（体積基準粒度分布曲線において、積算値が５０体積％となる粒径）が４０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましく、４０μｍ以上１５０μｍ以下であることがより好ましく、４０μｍ以上１００μｍ以下であることがさらに好ましい。

上記投射材の投射圧力は特に限定されないものの、たとえば０．０５ＭＰａ以上０．５ＭＰａ以下とすることができ、０．１ＭＰａ以上０．３ＭＰａ以下であることが好ましい。

上記定着ベルトは、電子写真方式の画像形成装置における定着装置に適用される。上記定着ベルトを有する画像形成装置は、上記の定着ベルトを有する以外は、記録媒体上の未定着のトナー画像を、定着ベルトを用いる加熱および加圧によって上記記録媒体に定着させるための定着装置を有する公知の画像形成装置と同様に構成することができる。上記定着ベルトは、電子写真方式の高速での画像形成に用いることができ、それよりも低速の画像形成にも用いることができる。高速の画像形成における「高速」とは、例えばＡ４版の記録媒体で６０枚／分以上の印刷速度を意味し、より具体的には、Ａ４版の記録媒体で６０～８０枚／分の印刷速度とも言える。

上記定着装置は、無端状の定着ベルトと、上記定着ベルトを無端状に支持するための二以上のローラと、上記ローラに支持されている上記定着ベルトを加熱するための加熱装置と、上記二以上のローラのうちのローラ一つに向けて相対的に付勢されるように配置されている加圧ローラとを有する。上記定着装置は、上記の無端状の定着ベルトとして本実施の形態の上記定着ベルトを有する以外は、公知のいわゆる二軸ベルト式定着装置と同様に構成することができる。

上記二以上のローラは、その少なくとも一つに上記加熱装置を内蔵していてもよく、例えば上記定着ベルトを加熱するための加熱ローラを含んでいてもよい。当該加熱ローラは、例えば、アルミニウム製などの伝熱性のスリーブと、当該スリーブの内側に配置されるハロゲンヒータなどの加熱源とを有する。当該スリーブの外周面は、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂製の層によって被覆されていてもよい。

なお、上記加熱装置は、ローラ外に配置される加熱装置、すなわち、支持されている当該定着ベルトが形成する無端軌道の内周側または外周側に当該無端軌道に向けて配置される加熱装置、であってもよいし、ローラに内蔵される加熱装置とローラ外に配置される加熱装置との両方を含んでいてもよい。

上記二以上のローラのうちの上記加熱ローラ以外のローラは、一以上あればよく、所望の他の機能に応じて適宜に構成することが可能である。

上記定着ベルトを介して上記加圧ローラによって付勢される上記ローラのローラ径は、高速の画像形成に対応可能な観点から大きいことが好ましく、例えば５０ｍｍ以上である。上記ローラ径が大きいと、定着時における定着ニップ部での定着ベルトから記録媒体が分離しにくくなり、高速での画像形成における当該分離が困難になる傾向があり、上記定着装置では、上記定着ベルトの優れた分離性および定着性、ならびに所望の画像形成速度に応じて、上記ローラ径を適宜に設定することが可能である。たとえば、上記ローラ径は、画像形成の高速化の観点、および、定着時における記録媒体に対する定着ベルトの定着性の向上の観点から、６０ｍｍ以上であることがより好ましい。

上記定着ベルトは、上記二以上のローラに、張った状態、すなわち所定の張力がかかった状態で支持される。上記張力は、大きすぎると、弾性層の弾性などのような、定着ベルトの記録媒体への密着性に寄与する物性の定着ニップ部における発現が不十分となることがある。上記密着性の観点から、上記張力は、４５Ｎ以下であることが好ましく、５０Ｎ以下であることがより好ましい。上記張力は、定着ベルトが上記ローラによって支持されることによって形成する無端軌道の形状を維持するのに十分な大きさであればよく、例えば２０Ｎ以上であればよい。上記張力は、例えば、上記二以上のローラ間の距離によって調整することが可能である。

上記定着ベルトを有する画像形成装置は、上記の定着ベルトを有する以外は、記録媒体上の未定着のトナー画像を、定着ベルトを用いる加熱および加圧によって上記記録媒体に定着させるための定着装置を有する公知の画像形成装置と同様に構成することができる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態をさらに説明する。
図１に示されるように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０および制御部１００を備える。画像形成装置１は、定着部６０に上記定着ベルトを用いる以外は公知の方法と同様に行う画像形成方法を実施することができる。

制御部１００は、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御するための装置であり、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）を備える。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Ａｕｔｏ Ｄｏｃｕｍｅｎｔ Ｆｅｅｄｅｒ）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）などを備えて構成される。操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）で構成され、表示部および操作部として機能する。画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定またはユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路などを備える。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１、中間転写ユニット４２、および二次転写ユニット４３などを備える。

画像形成ユニット４１は、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の４つの画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋで構成される。画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有するので、図示および説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、またはＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、およびドラムクリーニング装置４１５などを備える。

感光体ドラム４１３は、例えばアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Ｕｎｄｅｒ Ｃｏａｔ Ｌａｙｅｒ）、電荷発生層（ＣＧＬ：Ｃｈａｒｇｅ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ Ｌａｙｅｒ）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Ｃｈａｒｇｅ Ｔｒａｎｓｐｏｒｔ Ｌａｙｅｒ）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Ｏｒｇａｎｉｃ Ｐｈｏｔｏ－ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）である。

帯電装置４１４は、例えばコロナ放電を用いる非接触式の帯電装置である。帯電装置４１４は、感光体ドラム４１３に接触して帯電させる接触式の帯電装置であってもよい。露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成されている。現像装置４１２は、二成分現像剤用の現像装置であり、各色成分の現像剤（例えば、小粒径のトナーと磁性体とからなる二成分現像剤）を収容している。ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に摺接可能に配置されている弾性ブレードなどのドラムクリーニングブレードを有している。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラ４２２、バックアップローラ４２３Ａを含む複数の支持ローラ４２３、およびベルトクリーニング装置４２６などを備える。

中間転写ベルト４２１は、無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラ４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラ４２３のうちの少なくとも一つは駆動ローラで構成され、その他は従動ローラで構成される。ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接可能に配置されている弾性ブレードなどのベルトクリーニングブレードを有している。

二次転写ユニット４３は、例えば二次転写ローラ４３１を備える。二次転写ユニット４３は、二次転写ローラを含む複数の支持ローラに、二次転写ベルトがループ状に張架された構成であってもよい。

定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。定着部６０は、無端状の定着ベルト６１と、定着ベルト６１を無端状に支持するための二本のローラ６４、６５と、ローラ６４、６５に支持されている定着ベルト６１を加熱するための加熱装置６３と、ローラ６４に対して相対的に付勢されるように配置されている加圧ローラ６２とを有する。

ローラ６４は、定着ベルト６１を介して加圧ローラ６２に対向して配置されており、そのローラ径は、５０ｍｍ以上である。ローラ６４、６５は、定着ベルト６１を４５Ｎの張力で無端軌道上に支持している。たとえば、ローラ６４は駆動ローラであり、ローラ６５は従動ローラである。加熱装置６３は、例えばハロゲンランプや抵抗発熱体などで構成されており、ローラ６５に内蔵されている。加圧ローラ６２は、ローラ６４に対して接近離脱自在に配置されている。ローラ６４に支持されている定着ベルト６１に加圧ローラ６２が圧接することにより、用紙Ｓを狭持して搬送する定着ニップ部が形成される。用紙Ｓは、記録媒体に相当し、例えば規格用紙、特殊用紙などである。

なお、加熱装置６３には、電磁誘導加熱（ＩＨ：Ｉｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｈｅａｔｉｎｇ）方式の加熱装置を採用してもよい。また、定着器Ｆ内には、エアを吹き付けることにより、定着ベルト６１または加圧ローラ６２から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットがさらに配置されていてもよい。定着部６０は、上記の定着装置に相当する。

定着ベルト６１は、図２Ａに示されるように、無端状のベルトであり、図２Ｂに示されるように、基層６１１、弾性層６１２および離型層６１３がこの順で積み重ねられて構成されている。基層６１１はポリイミド製のベルトであり、基層６１１中にはカーボンブラックが分散されている。弾性層６１２は、例えばシリコーンゴム製の弾性を有する層であり、離型層６１３は、例えばペルフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）の層である。

離型層６１３は、ブラスト処理による凹凸形状が、その表面に形成されている。当該凹凸形状は、離型層６１３により構成される、定着ベルト６１の最表面の展開面積比Ｓｄｒが、４．５以上となる形状である。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、第１の搬送部５３、および第２の搬送部５７などを備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ～５１ｃには、坪量やサイズなどに基づいて識別された用紙Ｓが予め設定された種類ごとに収容される。第１の搬送部５３は、中間搬送ローラ部５４、ループローラ部５５、およびレジストローラ部５６を含む複数の搬送ローラ部を備える。第２の搬送部５７は、複数の搬送ローラ部が配置されたスイッチバック経路５８および裏面用搬送路５９を備える。

画像形成装置１において、自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿またはコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において必要に応じて所定の画像処理が施される。

制御部１００は、感光体ドラム４１３を回転させる駆動用モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御する。それにより、感光体ドラム４１３は、一定の周速度で回転する。帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。露光装置４１１は、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射し、感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。現像装置４１２は、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー画像を形成する。

一方、中間転写ベルト４２１は、駆動ローラとなる支持ローラ４２３が回転することにより、矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラ４２２によって中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、一次転写ニップ部が形成され、感光体ドラム４１３上の各色のトナー画像は、中間転写ベルト４２１に各色トナー画像が順次重なるように一次転写される。感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーは、ドラムクリーニング装置４１５における、感光体ドラム４１３の表面に当接する上記弾性ブレードによって一次転写後に当該表面から除去される。

他方、中間転写ベルト４２１を介して、二次転写ローラ４３１がバックアップローラ４２３Ａに圧接されることにより、二次転写ニップ部が形成される。給紙部５１または第２の搬送部５７から給紙された用紙Ｓは、二次ニップ転写部に搬送される。用紙Ｓの傾きおよび幅方向の位置（片寄り）は、第１の搬送部５３により搬送される過程で補正される。

二次転写ニップ部を用紙Ｓが通過する際、中間転写ベルト４２１に担持されているトナー画像が用紙Ｓに二次転写される（トナー画像を記録媒体の表面に担持させる工程）。トナー画像が転写された用紙Ｓは、定着部６０に向けて搬送される。二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーは、ベルトクリーニング装置４２６における、中間転写ベルト４２１の表面に当接する上記弾性ブレードによって当該表面から除去される。

定着部６０は、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー画像を定着させる（担持されたトナー画像を記録媒体に定着させる工程）。定着ベルト６１、加圧ローラ６２および加熱装置６３などの駆動制御は、制御部１００によって行われる。

加熱装置６３によって定着ベルト６１が加熱され、その結果、定着ベルト６１が幅方向にわたって所定の定着温度（例えば１７０℃）で均一となる。定着温度とは、用紙Ｓ上のトナーを溶融するのに必要な熱エネルギーを供給し得る温度であり、画像形成される用紙Ｓの紙種などによって異なる。

両面印刷の場合では、第２の搬送部５７は、用紙Ｓをスイッチバック経路５８に一旦搬送した後、スイッチバックさせて裏面用搬送路５９に搬送することにより用紙Ｓを反転させ、第１の搬送部５３（ループローラ部５５の上流）に供給する。そして、再度、二次転写ニップ部に用紙Ｓを供給して所望のトナー画像を用紙Ｓに転写させ、次いで定着部６０において当該トナー画像を用紙Ｓに定着させる。

こうして所望の画像が形成された用紙Ｓは、排紙ローラ５２ａを備えた排紙部５２により画像形成装置１の機外に排紙される。

定着ベルト６１は、高速の画像形成においても、トナー画像の用紙Ｓへの定着性と、定着ニップ部における用紙Ｓの分離性とに優れる。

このように構成された本発明によれば、定着後のトナー画像と定着部材との分離性をより高めることができる定着部材、当該定着部材の製造方法、当該定着部材を有する定着装置および画像形成装置、および当該定着部材を用いた画像形成方法が提供される。

本発明を、以下の実施例および比較例を用いてさらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例などに限定されない。

［試験１］
ポリアミド酸と、それに対して８質量％のカーボンブラックとを含有するワニスを円筒金型の外側に回転塗布し、次いで３００～４５０℃で乾燥させ、またイミド化して、内径９９ｍｍ、長さ３６０ｍｍ、厚み７０μｍの円筒形のポリイミド管状物（基材ベルト）を製造した。上記ポリアミド酸は、３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とｐ－フェニレンジアミンの脱水縮合による重合物である。

次いで、上記基材ベルトの表面に、シリコーンゴム材料を塗布し、加熱硬化して、厚さ２００μｍのシリコーンゴムによる弾性層を作製した。

さらに、上記弾性層の表面に、ＰＦＡ樹脂ディスパージョンを塗布し、乾燥させた後に加熱焼成して、厚さ３０μｍの離型層を作製した。

得られた積層ベルトに支持体を挿入して回転させ、かつブラスト装置のノズルを回転軸に対して移動させながら、当該ブラスト装置のノズルから投射材を当該ＰＦＡ層に向けて飛ばし、当該ＰＦＡ層の表面に凹凸形状を形成した。投射材（メディア）として多角形状の白色溶融アルミナ（硬度：１２、メーカー公表の中心粒径：６３～７５μｍ）を用い、投射材の投射圧力は０．３ＭＰａ、移動長さは１００ｍｍ、投射方向とＰＦＡ層とがなす角度は９０°、ノズルの移動は片道のみ行った。

こうして、ポリイミド製の基層、シリコーンゴム製の弾性層およびＰＦＡ製の離型層をこの順で重ねて有し、凹凸形状を含む表面形状を有する無端形状の定着ベルト１を得た。

定着ベルト１の表面形状を、形状解析レーザー顕微鏡「ＶＫ－Ｘ２５０」（株式会社キーエンス製）で観察した。観察には、５０倍対物レンズを用い、常時ダブルスキャン設定、測定サイズ（画素数）は標準（１０２４×７６８）、測定品質は高精度、Ｚ軸ピッチはＲＰＤ（Ｒｅａｌ Ｐｅａｋ Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ）の小さいほう、画像処理は面傾き補正、基準面補正および終端補正あり、数値化領域（ＲＯＩ）は全域、とした。このようにして、最表面の展開面積比Ｓｄｒを４か所について求め、これらの平均値を算出して、定着ベルト１の最表面の展開面積比Ｓｄｒとした。

このように測定された定着ベルト１の最表面の展開面積比Ｓｄｒは、１１．６だった。

［試験２］
ポリアミド酸と、それに対して８質量％のカーボンブラックとを含有するワニスを円筒金型の外側に回転塗布し、次いで３００～４５０℃で乾燥させ、またイミド化して、内径９９ｍｍ、長さ３６０ｍｍ、厚み７０μｍの円筒形のポリイミド管状物（基材ベルト）を製造した。上記ポリアミド酸は、３，３’，４，４’－ビフェニルテトラカルボン酸二無水物とｐ－フェニレンジアミンの脱水縮合による重合物である。

次いで、上記基材ベルトの内側に、外径９９ｍｍのステンレス製の円筒状の芯金を密着させ、当該基材ベルトの外側に、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブを内周面上に保持する円筒金型を被せ、このようにして上記芯金と上記円筒金型を同軸で保持するとともに、両者の間にキャビティを形成した。次いで、当該キャビティにシリコーンゴム材料を注入し、加熱硬化して、厚さ２００μｍのシリコーンゴムによる弾性層を作製した。

このようにして得られた積層ベルトに対し、試験１と同様にして多角形状の投射材を投射して、ポリイミド製の基層、シリコーンゴム製の弾性層およびＰＦＡ製の離型層をこの順で重ねて有し、凹凸形状を含む表面形状を有する無端形状の定着ベルト２を得た。

試験１と同様に測定した定着ベルト２の最表面の展開面積比Ｓｄｒは、９．９だった。

［試験３］
投射材の投射圧力を０．２ＭＰａとした以外は試験２と同様にして、定着ベルト３を得た。

試験１と同様に測定した定着ベルト３の最表面の展開面積比Ｓｄｒは、７．８だった。

［試験４］
投射材の投射圧力を０．１ＭＰａとした以外は試験２と同様にして、定着ベルト４を得た。

試験１と同様に測定した定着ベルト４の最表面の展開面積比Ｓｄｒは、６．７だった。

［試験５］
投射材として多角形状の白色溶融アルミナ（硬度：１２、メーカー公表の中心粒径：５３～６３μｍ）を用いた以外は試験３と同様にして、定着ベルト５を得た。

試験１と同様に測定した定着ベルト５の最表面の展開面積比Ｓｄｒは、５．７だった。

［試験６］
投射材として多角形状のガラスパウダー（硬度：５．５、メーカー公表の中心粒径：１０６μｍ以下）を用いた以外は試験２と同様にして、定着ベルト６を得た。

試験１と同様に測定した定着ベルト６の最表面の展開面積比Ｓｄｒは、５．４だった。

［試験７］
投射材として多角形状のピーチ材（硬度：４、メーカー公表の中心粒径：１５４μｍ以下）を用いた以外は試験２と同様にして、定着ベルト７を得た。

試験１と同様に測定した定着ベルト７の最表面の展開面積比Ｓｄｒは、４．５だった。

［試験８］
投射材として球状のガラスビーズ（硬度：５．５、メーカー公表の中心粒径：１０６～１２５μｍ以下）を用いた以外は試験２と同様にして、定着ベルト８を得た。

試験１と同様に測定した定着ベルト８の最表面の展開面積比Ｓｄｒは、２．１だった。

［試験９］
試験２と同様の方法で得られた積層ベルトに、＃６００ラッピングフィルムを当接し、積層ベルトに支持体を挿入して回転させ、かつ１００ｋｐの荷重をかけながらラッピングフィルムを往復させた。こうして、ポリイミド製の基層、シリコーンゴム製の弾性層およびＰＦＡ製の離型層をこの順で重ねて有し、凹凸形状を含む表面形状を有する無端形状の定着ベルト９を得た。

試験１と同様に測定した定着ベルト９の最表面の展開面積比Ｓｄｒは、３．９だった。

［試験１０］
＃２４０ラッピングフィルムを使用した以外は試験９と同様にして、定着ベルト１０を得た。

試験１と同様に測定した定着ベルト１０の最表面の展開面積比Ｓｄｒは、１．７だった。

［評価］
定着ベルト１～定着ベルト１０のそれぞれを、フルカラー複写機「ｂｉｚｈｕｂＰＲＥＳＳ Ｃ１０７０」（コニカミノルタ株式会社）の定着ベルトとして設置した。そして、分離補助のエアブローをＯＦＦにして、記録媒体としての米坪７３．３ｇ／ｍ^２の普通紙であるＯＫトップコート＋（王子製紙株式会社製）に、レッドのベタ画像を形成した。このとき、記録媒体の搬送方向先端からベタ画像の先端までの距離（先端余白）を０ｍｍ、２ｍｍおよび４ｍｍとしてそれぞれ実験を行い、ベタ画像が定着ベルトに巻き付くことなく通紙可能であるか否かを観察した。観察結果をもとに、以下の基準でそれぞれの定着ベルトの分離性を評価した。
◎ 先端余白０ｍｍでも、画像の巻き付きなしで通紙可能であった
〇 先端余白０ｍｍでは画像の巻き付きが発生したが、先端余白２ｍｍでは画像の巻き付きなしで通紙可能であった
△ 先端余白０ｍｍおよび２ｍｍでは画像の巻き付きが発生したが、先端余白４ｍｍでは画像の巻き付きなしで通紙可能であり、実用上問題はないと考えられた
× 先端余白４ｍｍでも画像の巻き付きが発生した

定着ベルト１～定着ベルト１０のそれぞれの製造条件（離型層の製造方法、投射材の種類および投射圧力）、最表面の展開面積比Ｓｄｒ、および分離性の評価結果を表１に示す。

表１から明らかなように、多角形状の投射材を用いて最表面に凹凸形状を形成した定着ベルト１～定着ベルト１０は、最表面の展開面積比Ｓｄｒが４．５以上であり、かつ、いずれも、トナー画像の分離性が優れていた。特に、最表面の展開面積比Ｓｄｒが大きいほど、分離性は良好となっていた。

一方で、球状の投射材を用いて最表面に凹凸形状を形成した定着ベルト８や、ラッピングフィルムから微小凹凸形状を転写して最表面に凹凸形状を形成した定着ベルト９および定着ベルト１０は、最表面の展開面積比Ｓｄｒが４．５以上とはならず、かつ、いずれも、トナー画像の分離性が低かった。

本発明によれば、二軸ベルト式の定着装置を有する電子写真方式の画像形成において、記録媒体の種類によらず、定着ベルトの定着性と、定着ベルトの記録媒体に対する分離性との両方を高めることができる。よって、本発明によれば、電子写真方式の画像形成装置に用いることができる記録媒体の種類のさらなる多様化が期待され、当該画像形成装置のさらなる普及が期待される。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
１１ 自動原稿給紙装置
１２ 原稿画像走査装置
１２ａ ＣＣＤセンサー
２０ 操作表示部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
４１ 画像形成ユニット
４２ 中間転写ユニット
４３ 二次転写ユニット
５０ 用紙搬送部
５１ 給紙部
５１ａ～５１ｃ 給紙トレイユニット
５２ 排紙部
５２ａ 排紙ローラ
５３ 第１の搬送部
５４ 中間搬送ローラ部
５５ ループローラ部
５６ レジストローラ部
５７ 第２の搬送部
５８ スイッチバック経路
５９ 裏面用搬送路
６０ 定着部
６１ 定着ベルト
６２ 加圧ローラ
６３ 加熱装置
６４、６５ ローラ
１００ 制御部
４１１ 露光装置
４１２ 現像装置
４１３ 感光体ドラム
４１４ 帯電装置
４１５ ドラムクリーニング装置
４２１ 中間転写ベルト
４２２ 一次転写ローラ
４２３ 支持ローラ
４２３Ａ バックアップローラ
４２６ ベルトクリーニング装置
４３１ 二次転写ローラ
６１１ 基層
６１２ 弾性層
６１３ 離型層
Ｄ 原稿
Ｆ 定着器
Ｓ 用紙

Claims (11)

1. 基層、弾性層、および離型層をこの順で有する定着部材において、
   前記離型層により構成される、前記定着部材の最表面の展開面積比Ｓｄｒが、４．５以上である、定着部材。
2. 前記最表面は、不規則な形状の凹凸形状を有する、請求項１に記載の定着部材。
3. 前記最表面は、ブラスト加工されている、請求項１または２に記載の定着部材。
4. 前記最表面は、多角形状の投射材によってブラスト加工されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の定着部材。
5. 前記定着部材は、無端ベルト形状である、請求項１～４のいずれか１項に記載の定着部材。
6. 基層、弾性層および離型層をこの順で有する、定着部材の製造用の積層体を用意する工程と、
   前記積層体の離型層に多角形状の投射材を投射して、前記離型層により構成される、前記定着部材の最表面の展開面積比Ｓｄｒを４．５以上とする工程と、を有する、
   定着部材の製造方法。
7. 前記投射材は、新モース硬度が５．５以上である、請求項６に記載の定着部材の製造方法。
8. 前記積層体は、無端ベルト形状である、請求項６または７に記載の定着部材の製造方法。
9. 記録媒体上に担持されたトナー画像を加圧によって前記記録媒体に定着させる定着部材を有する、電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置であって、
   前記定着部材は、請求項１～５のいずれか１項に記載の定着部材または請求項６～８のいずれか１項に記載の方法で製造された定着部材である、定着装置。
10. 記録媒体上に担持されたトナー画像を加圧によって前記記録媒体に定着させる定着部材を有する電子写真方式の画像形成装置において、
    前記定着部材は、請求項１～５のいずれか１項に記載の定着部材または請求項６～８のいずれか１項に記載の方法で製造された定着部材である、画像形成装置。
11. トナー画像を記録媒体の表面に担持させる工程と、
    前記担持されたトナー画像を前記記録媒体に定着させる工程と、を有し、
    前記定着させる工程は、請求項１～５のいずれか１項に記載の定着部材または請求項６～８のいずれか１項に記載の方法で製造された定着部材により、前記トナー画像を前記記録媒体に加圧する工程である、画像形成方法。

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