JP3721730B2 - 定着用部材、定着用部材の製造方法、定着装置および画像形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱及び冷却のサイクルや機械的な圧接を常時受ける電子写真方式に用いられる複写装置、プリンターその他の種々の画像形成装置等の定着部等に用いられる加熱ロールやベルト等の定着用部材とこの定着用部材を用いた定着装置、この定着装置を用いる画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式に用いられる複写装置、プリンターその他の種々の画像形成装置等において、用紙上に形成されたトナー像を定着させる方法としては、通常、内部にランプ等の発熱体を配置することによって加熱され、かつ、互いに圧接された二つの回転体対間にトナー像が形成された紙等の担持体を通し、トナー像を支持体上に融着させる方法が採られている。
【０００３】
このような方法で用いられる定着装置の例としては、図１に示されるように熱ロール定着装置が挙げられ、この熱ロール定着装置は加熱ロール１と加圧ロール１１の一対のロールから構成される。加熱ロール１は、アルミニウム、鉄等の円筒状の中空芯金２の表面にフッ素ゴム、シリコーンゴム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素系樹脂といった離型性に優れた耐熱性エラストマーまたは耐熱性樹脂からなる最外層４が被覆されている。また、加熱ロール１の内部には、ハロゲンランプ等の発熱体２１が配置されてヒートロールの機能を有するようになっている。
【０００４】
一方、加圧ロール１１は、アルミニウム、鉄等の円筒状の中空芯金１２の表面に加熱ロール１と同種または別種の離型性に優れた耐熱性エラストマーまたは耐熱性樹脂からなる最外層１４が被覆されている。そして、加熱ロール１と加圧ロール１１は、互いにバネ等により圧接されている。なお、図中、２７はインレッと、２８はアウトレットであり、２９は加熱ロール１の表面に離型剤を塗布する離型剤塗布装置である。
【０００５】
この熱ロール定着装置においては、表面にトナー像３２を有する紙３１は、加熱ロール１と加圧ロール１１の間に搬送され、トナー像３２は紙３１上に定着された後、アウトレット２８を経て一対のロール間より搬送される。
【０００６】
ロール等の担体表面に被覆される定着用部材は、融着したトナー像の一部が回転体側に付着するホットオフセットといった現象や、トナー像が回転体から分離せずに担持体と共に回転体への巻き付きといった現象ができるだけ起こらないことが要求される。
【０００７】
その一方で、装置の可動時には設定温度として約２００℃の高温に加熱され、かつ停止時には室温まで冷却されるという加熱と冷却のサイクルが繰り返されるため、このサイクルにも耐えられることが要求されている。さらに、回転体の最表面では対向して取り付けられている定着用部材同士が圧接しており、また、用紙の巻きつきを防止するための分離爪が常時圧接している等の過酷な条件にさらされ、常時ストレスが加わっている。
【０００８】
したがって、定着装置の回転体上に被覆される離型性に優れた耐熱性エラストマーまたは耐熱性樹脂としては、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フッ素樹脂等のシリコーン系またはフッ素系の高分子材料に限られている。しかし、これらの高分子材料もそれぞれいくつかの問題点を有する。
【０００９】
まず、離型材料にフッ素ゴムを使用した場合、次に示す二つの理由からトナーに対する離型性が十分でなくなる。一つは、紙等のトナー像担持体との摩擦に対する耐久性を確保するために、ＳｉＯ2 等の無機酸化物やカーボンブラック等の無機充填剤が添加されて表面エネルギーが高くなることである。もう一つは、フッ素ゴムは、架橋剤を添加し加熱することで主鎖を架橋させゴム化させるが、未反応の官能基がゴム中に残存し、トナーとゴムとの相互作用が生じることである。
そこで、離型性を確保するために、未定着像に直接圧接する側の加熱回転体の表面に外部からシリコンオイルなどの離型剤を供給し、未定着像と表面の間に形成される離型剤の層を分断して剥離させることが行われている。
【００１０】
ところが、離型剤が定着時にトナー像担持体に付着し、その結果紙やＯＨＰフイルムの表面がべとつき、テープ類が付着しないという問題点や外部から離型剤を供給する装置が必要なことから定着装置の小型化及び低コスト化が制約されるという問題を有する。このため、摩擦に対する耐久性を確保しつつ、回転体表面に供給される離型剤の量を減らすか、あるいは離型剤を全く使用しないでトナーに対する離型性を向上させることが要求されている。
【００１１】
次に、離型材料にシリコーンゴムを使用した場合、初期の段階ではシリコーンゴム中に含まれるフリーオイルが表面に滲み出してくることから、フッ素ゴムのように離型剤を塗布する必要はないが、長期使用時にはオイルの滲み出しがなくなり、離型性の低下が激しく実際は離型剤を塗布しなければならない上に、離型剤によってはゴムが膨潤して強度が低下する問題がある。また、摩擦に対する耐久性が、フッ素樹脂よりも劣っている。
【００１２】
また、離型材料にフッ素樹脂を使用した場合、離型性は十分であることから、離型剤の塗布は必ずしも必要ではない。しかし、フッ素樹脂そのものが弾性に乏しいためトナー像が潰れて均一に定着することができず、高画質適性が低いという問題がある。
【００１３】
そこで、フッ素ゴムあるいはシリコーンゴムの耐熱性や弾性に優れるという長所を生かしながらも、離型性や耐摩耗性にも優れる定着部材あるいは定着部材用組成物が、次のように提案されている。
【００１４】
例えば、特開昭５９−９１０４６号公報、および特公平１−３３３４５号公報では、シリコーンゴムと反応性のあるシラン化合物で処理した無機充填材をシリコーンゴムに混合して担体ロールに塗布後、コア部に磁界をかけて無機充填材を表面近傍よりコア部に多く分布するような傾斜構造を形成させるロールの製造方法が提案されている。この定着部材では、離型性低下の原因となる表面近傍の無機充填材を減らすことで離型性が向上すると考えられる。しかしながら、耐摩耗性が低下する。
【００１５】
特開昭６０−３１８５５号公報では、フッ素ゴムとフッ素樹脂と硬化剤とシラン系溶剤とを混合した溶液をシリコーンゴム弾性層の上に塗布して焼成を行い、フッ素樹脂が外側に離型層を形成するようなフッ素樹脂層の形成方法が提案されている。しかしながら、この形成方法では、焼成時においてフッ素樹脂層の膜形成のコントロールが難しく、表面近傍のフッ素樹脂が均一に定着部材表面に形成し難い。
【００１６】
特開昭６０−１７６０７３号公報では、フッ素ゴム、フッ素樹脂、アミノシランなどの混合物をシリコーンゴムにブレンドした定着ロール用部材が提案されている。しかしながら、この定着ロール用部材では、フッ素ゴム、フッ素樹脂とシリコーンゴムの相溶性が悪いことと、配合されているアミノシランがトナーとの離型性を損ねる。
【００１７】
特開昭６３−１１２６７４号公報、および特公平６−１００８７６号公報では、ゴム層、フッ素樹脂とフッ素ゴムの混合層、フッ素樹脂層の順で被覆された定着ロールが提案されている。しかしながら、この定着部材では、離型性と弾性、耐摩耗性はあるが、最表面のフッ素樹脂膜が１０μｍと薄く、塗装・焼成時にフッ素樹脂層の膜厚のコントロールが難しく平滑な膜が作りにくく、平滑にするために磨くと、今度はフッ素ゴムが表面に露出して離型性が落ちる。また、膜厚を厚くすると弾性が損なわれる等の欠点を有している。
【００１８】
特開平１−１５２４８５号公報、および特公平８−２０８１８号公報では、熱伝導性を有する無機充填材をカップリング剤で処理を行い分散させた耐熱性ゴム弾性層を有する定着ロール用部材が提案されている。しかしながら、充填材を処理するカップリング剤は含フッ素のものではないことからトナーとの離型性を損ねる。
【００１９】
特開平２−２９４６３号公報、特開平２−２９４６４号公報、特開平２−１７０８５８号公報と特開平３−１０００５７号公報では、シリコーンゴムと反応性のあるシラン化合物と、アルキルシランカップリング剤もしくはフルオロアルキルシランカップリング剤と、シリコーンオイルで処理した合成シリカ微粒子を配合し硬化したシリコーンゴムと、これを用いた定着装置が提案されている。しかしながら、使用するにつれてフリーオイルがシリコーンゴムから抜け出し、離型性や耐摩耗性が低下する欠点を有している。
【００２０】
特開平３−６１５３３号公報および特公平６−４３１１８号公報においては、ゴムそのものにパーフルオロアルキルシランカップリング剤をブレンドまたはコーティングした定着装置用ゴム表層材が提案されている。この定着部材は、離型性は問題は無いものの、離型性や耐摩耗性が低下する。
【００２１】
特開平４−２０２２５８号公報、および特公平７−８６１７５号公報では、含フッ素ハイドロジエンポリシロキサンからなる架橋剤と触媒を配合して架橋させた定着部材用シリコーンゴム組成物が提案されている。これらの組成物は、離型性の維持には優れているが、耐摩耗性が他のシリコーンゴムと同様に低い。
【００２２】
以上のように、従来技術では、離型剤の量を減らすか、ほとんど使用しない様な状態で、離型性や耐久性や高画質適性の全てを満たすことは困難であった。そこで、トナーに対する離型性に富み、耐久性に優れ、かつ高画質適性に優れた新たな定着用部材が必要とされていた。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記技術的背景に鑑みてなされたものであって、
本発明の目的は、
（１）離型剤を減らした状態においてもトナーに対する離型性に富み、
（２）磨耗に強く耐久性に優れ、
（３）未定着像を均一に定着でき、定着後の画像表面の平滑性が高く高画質である、
定着用部材と、その定着用部材の製造方法と、このような定着用部材を有する定着装置と、この定着装置を用いる画像形成方法を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意研究の結果、担体上に含フッ素エラストマー組成物を塗布し、一次架橋した後、含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で２段階目の架橋を行うことにより、離型剤の量が少ない状況においても、離型性や耐久性、かつ高画質適性に優れた表面材料を形成できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００２５】
即ち、本発明は、担体上に層を有し、該層の最外層が含フッ素エラストマーを有してなる定着用部材において、該含フッ素エラストマーを有する層が、２段階の架橋により得られてなり、２段階目の架橋が、１段階目の架橋が終了した定着用部材に、該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物を溶解した溶液を塗布又は含浸する処理を行った後に行われてなることを特徴とする定着用部材である。
【００２６】
本発明によれば、電子写真方式を用いた複写装置、プリンターその他種々の画像形成装置等に用いられるものであって、特に加熱と冷却のサイクルや機械的な圧接を常時受ける画像定着用ロールやベルト等の定着部材として、好適に使用できる定着用部材が提供される。また、この定着用部材を用いた定着装置、この定着装置を用いる画像形成方法が提供される。
また、本発明の定着用部材は、画像定着用部材と同様の過酷な条件で使用されるローラーやベルト等の部材として幅広く利用することが可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
担体は、無機材料を基材とするものでもよく、また耐熱性樹脂を基材とするものでもよい。無機材料としては熱伝導性の良好なアルミニウムや銅、ニッケル等の金属、ステンレスや銀合金、ニッケル合金等の合金、もしくはセラミックス等が挙げられる。また、耐熱性樹脂としては、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアリーレンスルフィド、ポリエーテル等の耐熱性樹脂が挙げられる。
耐熱性樹脂を基材とする場合、充填剤として金属やＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 などの無機酸化物、ＳｉＣ（炭化珪素）、ＢＮ（窒化ホウ素）の無機材料微粒子を耐熱性樹脂に添加してもよい。
【００２８】
無機材料を充填材として耐熱性樹脂に添加する場合、担体における充填材である無機材料の含有量が、０．１重量％以上５０重量％以下であることが好ましく、１重量％以上３０重量％以下であることがより好ましい。また、５μｍ以上の粗大粒子は耐熱性樹脂から粒子が脱落しやすくなることから、無機材料微粒子の平均粒子径は、５μｍより小さいことが望ましい。
【００２９】
担体が金属等の無機材料から構成される場合は、担体は、たとえば中空芯金等のロールやＮｉ電鋳シート等のベルトといった形態で提供され、担体が無機材料を添加した耐熱性樹脂から構成される場合は、担体は、たとえばポリイミドフィルム等のベルトといった形態で提供されるが、これらに限定されるものではない。担体表面は、含フッ素エラストマー組成物を強固に接着させるために表面処理を行っても良い。例えば、金属表面の場合、有機溶剤等を用いた脱脂処理ならびにサンドブラスト等による粗面化処理を行うことができる。さらに、プライマーを塗布することができる。
【００３０】
また、担体表面と含フッ素エラストマー組成物との間には弾性体層を介在させることもできる。弾性体層には、耐熱性エラストマーとしてフッ素ゴム、シリコーンゴム等を用いることができるが、シリコーンゴムが望ましい。
また、担体と含フッ素エラストマー組成物間の接着性を向上させるために、プライマーを弾性体層上に塗布しても構わない。
【００３１】
次に、担体上に被覆される含フッ素エラストマー組成物について説明する。
該組成物は、含フッ素ポリマーと、架橋剤、架橋助剤、その他種々の添加剤からなる。
【００３２】
含フッ素ポリマーとしては、１）メチレン基（−ＣＨ2 −）を分子内に有するモノマーとしてビニリデンフルオライド（ＶＤＦ）、エチレン、プロピレン等に基づくモノマーの中から選ばれた少なくとも一種と、２）高度にフッ素化されたモノマーとしてテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）（ＰＡＶＥ）、クロロトリフルオロエチレン、ＶＤＦに基づくモノマーの中から選ばれた少なくとも一種とを共重合することで生成される共重合体を用いることができる。
これらの共重合体の中では、耐熱性や離型性といった定着部材に必要な性能を満たしているという理由で、ＶＤＦ−ＨＦＰ二元系共重合体、ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ三元系共重合体、ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＰＡＶＥ三元系共重合体が望ましい。
【００３３】
架橋剤としては、ポリアミン架橋剤もしくはポリオール架橋剤といったフッ素ゴムに用いられるフッ素ゴム用架橋剤が用いられ、一般に市販されているフッ素ゴム用架橋剤も使用可能である。この架橋剤により、一次架橋を行う。
好ましい架橋剤としては、例えば、以下の（１）から（３）のような化合物が挙げられる。
【００３４】
（１）トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、エタノールアミン、３，９−ビス（３−アミノプロピル）−２，４，８，１０−テトラオキサ−２−スピロ［５，５］−ウンデカン、Ｎ，Ｎ’−ジシンナミリデン−１，６−ヘキサンジアミン等の脂肪族ポリアミン及びその塩、ジアミノジフェニルメタン、キシリレンジアミン、ペニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族ポリアミン及びその塩、変性ポリアミン、ポリアミドアミン等のポリアミン化合物。
【００３５】
（２）ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＦ、ヒドロキノン、カテコール、レゾルシン、４，４’−ジヒドロキシジフェニル、４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタン、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホン等のフェノール誘導体、フェノール樹脂等エノール型水酸基を有するポリヒドロキシ化合物及びその金属塩、一般式：ＨＯ−ＣＨ2 −Ｒf −ＣＨ2 −ＯＨ（Ｒf ＝２価のパーフルオロアルキル基）で表されるフルオロアルキルジオール等のポリオール化合物。
【００３６】
（３）トリアジンチオール、１，６−ヘキサンジチオール、４，４’−ジメルカプトジフェニル、１，５−ナフタレンジチオール等のポリチオール化合物。
【００３７】
上記の架橋剤は、含フッ素ポリマー１００重量部に対して０．１〜３０重量部、好ましくは０．５〜１５重量部の割合で配合される。０．１重量部未満では架橋剤として量的に不十分であり、３０重量部より多いと配合ならびに混練作業が著しく困難なものになるだけでなく、架橋度の向上の有意性がなく経済的にも不利である。また、担体上に含フッ素エラストマー層を形成させる場合、未架橋状態の含フッ素エラストマー組成物を溶剤や分散液などの媒体に溶解／分散して担体上に塗布または含浸させることから、これらの架橋剤は媒体に可溶もしくは分散しやすい化合物を用いることが望ましい。
【００３８】
架橋を促進させるためには、任意的に架橋助剤を用いる。架橋助剤としては、塩化ベンジルジアザビシクロウンデセン等の４級アンモニウム塩、塩化ベンジルトリフェニルホスフィン等の４級ホスホニウム塩を用いることができる。
【００３９】
上記の架橋助剤は、含フッ素ポリマー１００重量部に対して０．１〜２０重量部、好ましくは０．５〜１０重量部の割合で配合される。０．１重量部未満では架橋助剤として量的に不十分であり、２０重量部より多く配合しても架橋の促進の有意性がなく経済的にも不利である。また、担体上に含フッ素エラストマー層を形成させる場合、未架橋状態の含フッ素エラストマー組成物を溶剤や分散易などの媒体に溶解／分散して担体上に塗布または含浸させることから、これらの架橋助剤は溶媒に可溶もしくは分散しやすい化合物を用いることが望ましい。
【００４０】
以上の成分のほかに、本発明の定着用部材の最外層を構成する含フッ素エラストマー層には、無機充填材、受酸剤、着色剤、可塑剤、老化防止剤等の一般的なゴム配合剤として公知な種々の無機および有機の添加剤を配合することが可能である。
【００４１】
無機充填材は、含フッ素エラストマーの強度向上を、また、熱伝導性の向上を目的として配合される。無機充填材については、例えば、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 などの無機酸化物、ＳｉＣ（炭化珪素）、ＢＮ（窒化ホウ素）、ケイ酸塩等が挙げられる。これらの無機充填材の平均粒径は、５μｍ以下の範囲に設定するのが望ましい。平均粒径が５μｍより大きい粗大粒子は、脱落しやすくなる可能性が高く、また定着部材表面の平滑性を損ねる恐れがある。
【００４２】
前記無機充填材は、含フッ素ポリマー１００重量部に対して、０．１〜５０重量部、好ましくは１．０〜３０重量部の割合で配合される。０．１重量部未満では強度向上、熱伝導性の向上が得られにくく、５０重量部より多く配合した場合には、混練作業が著しく困難になり、トナーに対する離型性が低下しやすくなる。
【００４３】
受酸剤は、架橋反応によって生成されるフッ酸（ＨＦ）を中和するもので、酸化マグネシウム、酸化鉛、水酸化カルシウム、ステアリン酸ナトリウム等が挙げられる。また、着色剤としては、酸化チタン、Ｆｅ2 Ｏ3 （ベンガラ）、カーボンブラック、フタロシアニン系有機顔料、ペリレン系有機顔料等が挙げられる。しかし、これらの添加剤はトナーに対する表面の離型性を損なわない程度に添加することが必要である。
【００４４】
本発明では、まず、担体上に上記含フッ素エラストマー組成物を塗布または含浸後、溶剤や分散液の媒体を乾燥により除去し、焼付等により一次架橋を完了させて担体上に含フッ素エラストマーを有する層を形成させる。
塗布または含浸の方法としては、溶液を用いた塗布または含浸の方法やディスパージョン塗料を用いた塗布方法を用いることができる。
【００４５】
溶剤を用いた塗布または含浸の方法としては、含フッ素ポリマー、架橋剤や架橋助剤、無機充填剤や受酸剤や着色料等のその他の添加剤を加えて混練して組成物とした後、この組成物を有機溶剤に溶解させて、含フッ素エラストマー組成物の溶液を作製し、この溶液にスプレー法やディップ法等により塗布または含浸する方法が挙げられる。
【００４６】
また、ディスパージョン塗料による塗布方法としては、含フッ素ポリマー、架橋剤や架橋助剤、無機充填剤や受酸剤や着色料等のその他の添加剤を分散液中に混合して界面活性剤等の分散剤を用いて懸濁分散させたディスパージョン塗料を、担体にスプレー法等によって塗布する方法が挙げられる。
【００４７】
乾燥は、風乾等の自然乾燥もしくは加熱乾燥で行う。
一次架橋は、１００〜２００℃の温度で５〜６０分の時間で未架橋の含フッ素エラストマー組成物を塗布または含浸した担体を加熱することで行なわれる。加熱は、大気下、もしくは窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行う。また、架橋反応を進めるために必要に応じて圧力をかけた状態で加熱を行ってもよい。
【００４８】
本発明の含フッ素エラストマーを有する層は、一次架橋後の含フッ素エラストマーを有する層を、含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で二次架橋を行うことにより得られる。
【００４９】
本発明では、二次架橋を行う際に、分子末端に含フッ素エラストマーと化学反応可能な官能基を１個もしくは２個有する化合物が、未架橋残基と反応して、主に、転写体上のトナー画像に接触する側のフッ素濃度を高める「処理剤」として働く。また、さらに架橋剤を同時に用いることで、転写体上のトナー画像に接触する側の架橋度を高め、処理剤の効果をより大きくすることができる。
【００５０】
二次架橋に用いる架橋剤としては、（１）ポリアミン架橋もしくはポリオール架橋フッ素ゴムに用いられるフッ素ゴム用架橋剤、（２）耐熱性を有する含フッ素化合物より構成される主鎖を有し、その主鎖の末端もしくは側鎖に含フッ素エラストマーと反応が可能な官能基を有する化合物が挙げられる。
（１）の場合、一次架橋の項で例示した化合物が好ましい。特に、一次架橋で使用したものと同種の化合物を二次架橋で使用することがより好ましい。また、一般に市販されているフッ素ゴム用架橋剤も使用可能である。
（２）の場合、含フッ素化合物より構成される主鎖と、含フッ素エラストマーと反応が可能な官能基から構成される。官能基は、主鎖に直接結合するか、あるいは、−（ＣＦ2)n −、−（ＣＨ2)n −、−（ＣＦ2 Ｏ) n −、−（ＣＨ2 Ｏ）n −等のスぺーサーを介して結合する。
【００５１】
主鎖を形成する耐熱性を有する含フッ素化合物としては、（１）フルオロアルキル、フルオロポリエーテル等のフッ素置換炭化水素を主鎖に有するフッ素化合物、（２）フルオロアルキルポリシロキサン等の含フッ素有機珪素化合物、（３）含フッ素ポリアミド、含フッ素ポリイミド等の主鎖に窒素を含む耐熱性ポリマー等が挙げられる。
【００５２】
含フッ素エラストマーと化学反応が可能な官能基としては、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ等のハロゲン基、−ＯＨ（水酸基）、−ＣＯＯＨ（カルボキシル基）、エポキシ基、−ＮＲ1 Ｒ2 で表されるアミノ基、−ＣＯＮＲで表されるアミド基、−ＳＨ（メルカプト基）、−ＳＯ3 Ｈ（スルホン基）、−Ｓｉ（ＯＲ）3 で表されるトリアルコキシシラン基等を挙げることができる。−ＮＲ1 Ｒ2 で表されるアミノ基においては、Ｒ1 及びＲ2 は水素原子もしくは脂肪族または芳香族基を表す。また、Ｒ1 とＲ2 とは互いに異なっていてもよく、また同じであってもよい。−ＣＯＮＲで表されるアミド基において、Ｒは、水素原子もしくは１価の脂肪族または芳香族基を表す。−Ｓｉ（ＯＲ）3 で表されるトリアルコキシシラン基においては、Ｒは、１価の脂肪族基を表す。
【００５３】
架橋剤として用いる反応性官能基を有する含フッ素化合物は、二次架橋を充分に完結させるため、処理時に含フッ素エラストマー層内部に浸透することが必要である。従って、反応性官能基を有する含フッ素化合物の分子量は５０〜１０，０００の範囲が好ましく、１００〜５，０００の低分子もしくはオリゴマーとなる範囲がより好ましい。
【００５４】
上記の架橋剤は、有機溶媒で０．１〜５０重量％の濃度に希釈して用いるのが好ましく、０．５〜２０重量％の濃度で用いるのがより好ましい。０．１重量％未満では架橋剤として量的に不十分であり、５０重量％より高濃度では、架橋度の向上の有意性がなく経済的にも不利である。
【００５５】
転写体上のトナー画像に接触する側のフッ素濃度を高くする処理剤としては、反応性官能基を分子末端に１個もしくは２個有する含フッ素化合物を用いる。該含フッ素化合物は、（１）パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルキルエーテル基もしくはパーフルオロアルコキシ基のフッ素含有基の中から少なくとも一種と、（２）含フッ素エラストマーと化学反応が可能な官能基と、（３）（１）と（２）をつなぐスペーサーとから構成される。
【００５６】
パーフロオロアルキル基は、−Ｃn Ｆ2n+1、もしくは−Ｃn Ｆ2n−（ｎは１以上の整数）の一般式で表される。直鎖構造あるいは分岐構造のいずれでもよいが、直鎖構造のものが望ましい。また、炭素原子数が７以上、特に７〜２０の範囲のものが望ましい。
【００５７】
パーフロオロアルキルエーテル基は、−ＣＦ2 Ｏ−、−ＣＦ2 ＣＦ2 Ｏ−、−ＣＦ（ＣＦ3 ）Ｏ−等の繰り返し単位を少なくとも一種含んでおり、直鎖構造あるいは分岐構造のいずれでもよいが、直鎖構造のものが望ましい。また、パーフロオロアルキルエーテル基の炭素原子数は５以上、特に５〜２０の範囲のものが望ましい。
特に好適なものとして、下記一般式（１）〜（４）に例示される構造式のものが挙げられる。
【００５８】
【化１】
【００５９】
また、パーフロオロアルコキシ基は、−ＯＣn Ｆ2n+1（ｎは１以上の整数）の一般式で表される。Ｃn Ｆ2n+1の部分については、直鎖構造あるいは分岐構造のいずれでもよいが、直鎖構造のものが望ましい。また、炭素原子数が７以上、特に７〜２０の範囲のものが望ましい。
含フッ素エラストマーと化学反応が可能な官能基としては、二次架橋で用いる架橋剤の項で例示したものが挙げられる。これらの中では、無機材料との反応性も高く、含フッ素エラストマー層に充填剤として無機材料を配合した際にトナーに対する表面の離型性の低下を防ぐという理由でトリアルコキシシラン基が好ましく、反応性が高いという点からＲが、ＣＨ3 で表されるトリメトキシシラン基がより好ましい。
また、（１）と（２）をつなぐスペーサーとしては、−（ＣＦ2 ）n −、−（ＣＨ2 ）n −、−（ＣＦ2 Ｏ）n −、−（ＣＨ2 Ｏ）n −、シロキサン結合等が挙げられる。ここで、ｎは、１以上、特に１〜１００の範囲であることが好ましい。
これら反応性官能基を分子末端に１個もしくは２個有する含フッ素化合物としては、次の一般式（５）で表される含フッ素シランカップリング剤や、一般式（６）で表されるフルオロアルキルシロキサンを好適に用いることができる。特に、トナーとの離型性を高くする効果が大きいことから含フッ素シランカップリング剤を用いることがより好ましい。
【００６０】
【化２】
【００６１】
（式中、Ｒf は、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルキルエーテル基もしくはパーフルオロアルコキシ基を表す。Ｘは、含フッ素エラストマーと化学反応が可能な官能基を表す。）
【００６２】
【化３】
【００６３】
（式中、Ｒf は、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルキルエーテル基もしくはパーフルオロアルコキシ基を表す。Ｒは、一価の脂肪族基を表す。Ｘは、含フッ素エラストマーと化学反応が可能な官能基を表す。ｍは２以上の整数を表し、ｎは１以上の整数を表す。）
【００６４】
上記の反応性官能基を有する含フッ素化合物は、有機溶媒で０．１〜５０重量％の濃度に希釈して用いるのが好ましく、０．５〜２０重量％の濃度で用いるのがより好ましい。０．１重量％未満では処理剤として量的に不十分であり、５０重量％より高濃度では、トナーとの離型性の向上の有意性がなく経済的にも不利である。
有機溶媒は、（１）一次架橋された含フッ素エラストマーを溶解しないこと（２）二次架橋に用いる該架橋剤と該フッ素化合物を溶解可能であること（３）二次架橋に用いる該架橋剤と該フッ素化合物と反応を起こさないことという条件を満たすものでなければならない。また、有機溶媒は単一の溶媒を使用してもよく、複数の溶媒を混合して使用しても良い。
【００６５】
また、以上の成分のほかに、架橋反応を促進させる種々の無機および有機の化合物を触媒として併せて使用することが可能である。しかし、これらの添加物はトナーに対する表面の離型性を損なわない程度に添加することが必要である。
【００６６】
本発明では、一次架橋が終了した定着用部材に、二次架橋用の架橋剤と該フッ素化合物を溶解した溶液を塗布または含浸する処理を行った後、溶媒を乾燥して除去し、加熱等することにより二次架橋を行う。
【００６７】
二次架橋前の処理は、例えば、該架橋剤や該フッ素化合物等を混合してもしくは別々に有機溶媒に溶解し、この溶液を一次架橋が終了した定着用部材にスプレー法やディップ法等によって、塗布または含浸することでなされる。二次架橋用の架橋剤と該フッ素化合物を溶解した溶液は、塗布または含浸することにより定着用部材の層表面から浸透していく。そして、二次架橋を行うことにより、一次架橋後の未架橋残基と反応を起こし、含フッ素エラストマー層の転写体上のトナー画像に接触する側のフッ素濃度を高い構造に形成し、なおかつ架橋を促進させる。
【００６８】
乾燥は、風乾等の自然乾燥もしくは加熱乾燥で行う。二次架橋は、１５０〜２５０℃の温度で１〜４時間の時間で定着用部材を加熱することで行なわれる。加熱は、大気下、もしくは窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行う。
【００６９】
通常、フッ素ゴムは、低温、短時間で加熱して一次架橋を行った後、架橋反応を完結させるために高温、長時間で加熱して二次架橋を行うことでゴムが形成される。しかし、従来技術として説明したように、実際は、二次架橋時に未反応の官能基がゴム中に残存し、これが離型性低下の原因になっている。そこで、架橋剤と該フッ素化合物とにより処理した後に加熱して二次架橋を行うことで、含フッ素エラストマー層の表面部分に浸透した該架橋剤と該フッ素化合物が、エラストマーの未架橋部や配合された無機充填材の反応性基と反応することによって、含フッ素エラストマー層のトナー画像に接触する側のフッ素濃度が高い構造が形成され、なおかつ架橋が促進される。
【００７０】
従って、このような含フッ素エラストマーを有する層を形成した定着用部材は、トナーとの離型性が高く、紙などのトナー像支持体との摩擦や、金属や樹脂等のブレードによる機械的ストレスに強く、なおかつ、内部まで架橋が進んでいないために弾性を有し、特に、フルカラー用複写機の定着用部材として優れている。
【００７１】
本発明の定着装置は、転写体上のトナー画像を加熱して定着を行う定着装置において、転写体上のトナー画像に接触する定着部材が、担体上に層を有してなり、該層の最外層が、含フッ素エラストマーを含有してなり、該含フッ素エラストマーを有する層が、２段階の架橋により得られてなり、２段階目の架橋が該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で行われて得られたものである。
【００７２】
本発明の画像形成方法は、潜像保持体上に潜像を形成する工程、該潜像を現像剤を用いて現像する工程、現像剤を転写体上に転写する工程、該現像像を転写体上に定着する工程を有するものである。
【００７３】
該現像像を転写体上に定着する工程において、担体上に層を有し、該層の最外層が、含フッ素エラストマーを含有してなり、該含フッ素エラストマーを有する層が、２段階の架橋により得られてなり、２段階目の架橋が該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で行われてなる定着部剤を用いていれば、特に制限はない。これらの各工程は、それ自体は一般的な工程であり、たとえば、特開昭５６−４０８６８号公報、特開昭４９−９１２３１号公報等に記載されている。なお、本発明の画像形成方法は、それ自体公知のコピー機、ファクシミリ機等の画像形成装置を用いて実施することができる。
【００７４】
【実施例】
次に、具体的な実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７５】
実施例１
（図２における加熱ロール１の作製）
含フッ素ポリマーであるＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ三元系共重合体に、下記式（７）のポリオール架橋剤であるビスフェノールＡＦ、添加剤などを下記の割合で配合し、二本ロールで混練し、含フッ素エラストマー組成物とした。この含フッ素エラストマー組成物を有機溶媒中（メチルエチルケトンとメチルイソブチルケトンの混合溶媒）に混合溶解させて含フッ素エラストマー組成物溶液を得た。
【００７６】
含フッ素ポリマー（VDF-HFP-TFE 三元系共重合体） ： １００重量部
架橋剤（ビスフェノールＡＦ） ： １０重量部
架橋助剤（塩化ベンジルトリフェニルホスフィン） ： ５重量部
受酸剤（ＭｇＯ） ： ５重量部
【００７７】
【化４】
【００７８】
担体として、外径４０ｍｍΦのアルミニウム製中空芯金２を用い、担体上に、硬度５０度のシリコーンゴムを２．５ｍｍの厚さで弾性層３として被覆したものを用意した。弾性層３の表面に、あらかじめシリコーンゴムと含フッ素エラストマーとの接着性を高めるための接着用プライマーを塗布した後、含フッ素エラストマー組成物溶液中に浸漬させてディップコーティングして、２５℃で３時間乾燥し、さらに、１５０℃で３０分間加熱して、一次架橋を行い、一次架橋済みの加熱ロール１を得た。
【００７９】
次に、アセトン／メタノール混合溶媒（体積混合比＝１：１）に二次架橋用の架橋剤として、ビスフェノールＡＦと、フッ素濃度を高くする含フッ素化合物処理剤として下記式（８）に示すパーフルオロアルキル基を含むシランカップリング剤である［２−（パーフルオロオクチル）エチル］トリメトキシシランをそれぞれ１重量％の濃度で溶解し、架橋助剤として、塩化ベンジルトリフェニルホスフィンを０．５重量％の濃度で溶解して二次架橋用の架橋剤溶液を得た。
【００８０】
【化５】
【００８１】
一次架橋済みの加熱ロール１を二次架橋用の架橋剤ならびに処理剤溶液中に４時間浸漬させ、乾燥後、２５０℃で４時間加熱して二次架橋を行い、含フッ素エラストマーを有する最外層４を形成させた加熱ロール１を作製した。
【００８２】
（図２における加圧ロール１１の作製）
担体として、外径４０ｍｍΦのアルミニウム製中空芯金１２を用い、担体上に、硬度５０度のシリコーンゴムを１．５ｍｍの厚さで弾性層１３として被覆したものを用意した他は、加熱ロール１と同様の方法で加圧ロール１１を作製した。
【００８３】
（評価試験）
このようにして得られた加熱ロール１と加圧ロール１１を図２に示すような構成からなる複写装置「Ａ ｃｏｌｏｒ ６３５」（富士ゼロックス社製）を改造して装着した。図２において、図１に示す従来の装置における部材と実質的に同一の部材は、同一符号で示している。
この装置で連続して複写を行い、定着後の画像の平滑性評価をグロスメーター「ＧＭ−２６Ｄ」（村上色彩技術研究所社製）を用いてサンプルへの入射光を７５°として行った。条件は以下に示す通りである。
【００８４】
トナー：富士ゼロックス社製Ａ ｃｏｌｏｒ ６３５用シアントナー
トナー画像：ソリッド像（２０ｃｍ×５ｃｍ）
トナー量：１ｍｇ／ｃｍ2
紙：富士ゼロックス社製カラー用Ｊ紙
搬送速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ
離型剤オイル量：２μｌ／Ａ４用紙１枚当たり
【００８５】
その結果、本発明の定着用ロールの優れた離型性のため、平滑性が高く、定着されても剥離が可能で、鮮明な画像が得られた。画像の発色性はグロス値が４０を越えるところで満たされており、その定着温度は１２５℃から１７５℃であった。また、複写枚数が１７万枚を越えるまでは画像の乱れや定着用ロール上へのオフセット、磨耗は見られなかった。
【００８６】
比較例１
加熱ロール１および加圧ロール１１の作製において、二次架橋時に架橋剤およびフッ素濃度を高くする含フッ素化合物処理剤を溶解した溶液を塗布せず、２５０℃で４時間加熱する従来の方法を採った以外は、実施例１と同様の方法で定着用ロールを作製し、評価を行った。
その結果、グロス値が４０を越える定着温度は１２５℃から１４５℃であり、実施例１の１２５℃から１７０℃に比べて劣っていた。また、離型性の劣化が激しく、複写枚数が約５０００枚を越えたところで、画像の乱れや加熱ロール１上へのオフセットが観察された。
【００８７】
実施例２
（図２における加熱ロール１の作製）
含フッ素エラストマー組成物の調製において、混練時に新たに無機充填材（ＳｉＯ2 微粒子、平均粒子径０．１μｍ）を下記の割合で配合し、得られた含フッ素エラストマー組成物を有機溶媒中（メチルエチルケトンとメチルイソブチルケトンの混合溶媒、体積比７：３）に混合溶解させたこと以外は実施例１と同様に加熱ロール１を作製した。
【００８８】
含フッ素ポリマー（VDF-HFP-TFE 三元系共重合体） ： １００重量部
架橋剤（ビスフェノールＡＦ） ： １０重量部
架橋助剤（塩化ベンジルトリフェニルホスフィン） ： ５重量部
受酸剤（ＭｇＯ） ： ５重量部
充填材（ＳｉＯ2 微粒子） ：１５重量部
【００８９】
（図２における加圧ロール１１の作製）
担体として、外径４０ｍｍΦのアルミニウム製中空芯金１２を用い、担体上に、硬度５０度のシリコーンゴムを１．５ｍｍの厚さで弾性層１３として被覆したものを用意した他は、加熱ロール１と同様の方法で加圧ロール１１を作製した。
【００９０】
（評価試験）
このようにして得られた加熱ロール１と加圧ロール１１を図２に示すような構成からなる複写装置「Ａ ｃｏｌｏｒ ６３５」（富士ゼロックス社製）を改造して装着した。図２において、図１に示す従来の装置における部材と実質的に同一の部材は、同一符号で示している。
この装置で連続して複写を行い、実施例１と同様の条件で評価試験を行った。
その結果、本発明の定着用ロールの優れた離型性のため、平滑性が高く、定着されても剥離が可能で、鮮明な画像が得られた。画像の発色性はグロス値が４０を越えるところで満たされており、その定着温度は１２５℃から１７５℃であった。また、複写枚数が３５万枚を越えるまでは画像の乱れや定着用ロール上へのオフセット、磨耗は見られなかった。
【００９１】
比較例２
加熱ロール１および加圧ロール１１の作製において、二次架橋時に架橋剤およびフッ素濃度を高くする含フッ素化合物処理剤を溶解した溶液を塗布せず、２５０℃で４時間加熱する従来の方法を採った以外は、実施例２と同様の方法で定着用ロールを作製し、評価を行った。
【００９２】
その結果、グロス値が４０を越える定着温度は１２５℃から１４５℃であり、実施例２の１２５℃から１７５℃に比べて劣っていた。また、離型性の劣化が激しく、複写枚数が約１，０００枚を越えたところで画像の乱れや定着ロール上へのオフセットが観察された。
【００９３】
実施例３
（図２における加熱ロールの作製）
二次架橋において、フッ素濃度を高くする含フッ素化合物処理剤を下記式（９）に示す末端をシラノール基で変性したフルオロアルキルシロキサンを２重量％の濃度でアセトン／メタノール混合溶媒（体積混合比＝１：１）に溶解したこと以外は実施例２と同様に加熱ロール１を作製した。
【００９４】
【化６】
【００９５】
（図２における加圧ロールの作製）
担体として、アルミニウム製中空芯金１２を用い、担体上に、硬度５０度のシリコーンゴムを１．５ｍｍの厚さで弾性層１３として被覆したものを用意した他は、加熱ロール１と同様の方法で加圧ロール１１を作製した。
【００９６】
（評価試験）
このようにして得られた加熱ロール１と加圧ロール１１を図２に示すような構成からなる複写装置「Ａ ｃｏｌｏｒ ６３５」（富士ゼロックス社製）を改造して装着した。図２において、図１に示す従来の装置における部材と実質的に同一の部材は、同一符号で示している。
【００９７】
この装置で連続して複写を行い、実施例１と同様の条件で評価試験を行った。その結果、本発明の定着用ロールの優れた離型性のため、平滑性が高く、定着されても剥離が可能で、鮮明な画像が得られた。画像の発色性はグロス値が４０を越えるところで満たされており、その定着温度は１２５℃から１７５℃であった。また、複写枚数が２８万枚を越えても画像の乱れや定着用ロール上へのオフセット、磨耗は見られなかった。
【００９８】
実施例４
（図３における加熱ベルト６の作製）
含フッ素ポリマーであるＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ三元系共重合体のラテックス液（含フッ素ポリマー濃度５０重量％）に、無機充填材と界面活性剤、水を下記の割合で配合したものをＡ液とし、一方、水にポリオール架橋剤、各種添加剤、界面活性剤などを下記の割合で配合したものをＢ液とした。このＡ液１００重量部に対してＢ液を２８重量部で混合したディスパージョン塗料液を得た。
【００９９】
（Ａ液）
含フッ素ポリマー（VDF-HFP-TFE 三元系共重合体）ラテックス液：１００重量部
充填材（ＳｉＯ2 微粒子）：１５重量部
水：０．１重量部
界面活性剤：０．１重量部
【０１００】
（Ｂ液）
水：１００重量部
架橋剤（ビスフェノールＡＦ）：４５重量部
架橋助剤（塩化ベンジルトリフェニルホスフィン）：１５重量部
受酸剤（ＭｇＯ）：１５重量部
界面活性剤：０．３重量部
【０１０１】
担体として、ポリイミド製シート７を用い、担体上に、硬度３０度のシリコーンゴムを０．１ｍｍの厚さで弾性層８として被覆したものを用意した。弾性層３の表面に、あらかじめシリコーンゴムと含フッ素エラストマーとの接着性を高めるための接着用プライマーを塗布した後、上記ディスパージョン塗料液をスプレー法で塗布して１００℃で３０分乾燥し、さらに１５０℃で３０分間加熱して一次架橋を行い、一次架橋済みの加熱ベルト６を得た。
【０１０２】
次に、二次架橋用の架橋剤ならびに処理剤溶液として実施例１と同様のものを用い、一次架橋済みのベルト６に二次架橋用の架橋剤溶液をスプレーコーティングして架橋剤溶液を浸透させ、５時間乾燥後、２５０℃で４時間加熱して二次架橋を行い、含フッ素エラストマーを有する最外層９を形成させた加熱ベルト６を作製した。
【０１０３】
（図３における加圧ロール１１の作製）
実施例１に記載の方法と同様の方法で加圧ロール１１を作製した。
【０１０４】
（評価試験）
このようにして得られた定着用ベルトと定着用ロールを、図３に示すような構成からなる複写装置「Ａ ｃｏｌｏｒ ６３５」（富士ゼロックス社製）を改造して装着した。図３において、図１に示す従来の装置における部材と実質的に同一の部材は、同一符号で示している。この装置で連続して複写を行い、定着後の画像の平滑性評価を実施例１と同様に行った。
【０１０５】
その結果、本発明の定着用ベルトと定着用ロールの優れた離型性のため、平滑性が高く、定着されても剥離が可能で、鮮明な画像が得られた。画像の発色性はグロス値が４０を越えるところで満たされており、その定着温度は１２５℃から１７５℃であった。また、複写枚数が３０万枚を越えても画像の乱れや定着用ベルトおよび定着用ロール上へのオフセット、磨耗は見られなかった。
【０１０６】
比較例３
加熱ベルト６および加圧ロール１１の作製において、含フッ素エラストマーディスパージョン塗料液には充填材を配合せず、かつ、二次架橋時に架橋剤およびフッ素濃度を高くする含フッ素化合物処理剤を溶解した溶液を塗布せず、２５０℃で４時間加熱する従来の方法を採った以外は、実施例４と同様の方法で定着用ロールを作製し、評価を行った。
【０１０７】
その結果、グロス値が４０を越える定着温度は１２０℃から１４５℃であり、実施例４の１２５℃から１７０℃に比べて劣っていた。また、複写枚数が１，０００枚を越えたところで画像の乱れや加熱べルト上へのオフセット、加熱ベルト６および加圧ロール１１の表面の摩耗による傷が観察された。
【０１０８】
実施例５
（図４における加熱ロール１の作製）
担体として、脱脂処理ならびにサンドブラストで粗面化処理した外径５０ｍｍΦのアルミニウム製中空芯金１２を用意し、弾性層を設けずに、担体の表面に、あらかじめシリコーンゴムと含フッ素エラストマーとの接着性を高めるための接着用プライマーを塗布した後、実施例４と同様のディスパージョン塗料液を用いてスプレー法で塗布を行い、１００℃で３０分乾燥し、さらに、１５０℃で３０分間加熱して、一次架橋を行い、一次架橋済みの加熱ロール１を得た。
【０１０９】
次に、二次架橋用の架橋剤ならびに処理剤溶液として実施例１と同様のものを用い、一次架橋済みの加熱ロール１に上記の溶液をスプレーで塗布して浸透・乾燥させ、５時間乾燥後、２５０℃で４時間加熱して二次架橋を行い、含フッ素エラストマーを有する最外層４を形成させた加熱ロール１を作製した。
【０１１０】
（図４における加圧ロール１１の作製）
担体として、アルミニウム製中空芯金１２を用い、担体上に、硬度５０度のシリコーンゴムを１．５ｍｍの厚さで弾性層１３として被覆し、さらに、ＰＦＡからなるフッ素樹脂フィルム１５をチュービングによって被膜させて加圧ロール１１を作製した。
【０１１１】
（評価試験）
このようにして得られた加熱ロール１と加圧ロール１１を図４に示すような構成からなる複写装置「Ｖｉｖａｃｅ５００」（富士ゼロックス社製）を改造して装着した。図４において、図１に示す従来の装置における部材と実質的に同一の部材は、同一符号で示している。
この装置で連続して複写を行い、定着温度を変えた場合のソリッド画像の剥離性を評価した。条件は以下に示す通りである。
【０１１２】
トナー：富士ゼロックス社製Ｖｉｖａｃｅ５００用黒トナー
トナー画像：ソリッド像（２０ｃｍ×５ｃｍ）
トナー量：１ｍｇ／ｃｍ2
紙：富士ゼロックス社製白黒用Ｌ紙
搬送速度：３００ｍｍ／ｓｅｃ
離型剤オイル量：なし
【０１１３】
その結果、本発明の定着用ロールの優れた離型性のため、幅広い温度で剥離が可能で、鮮明な画像が得られた。剥離可能な定着温度は１５５℃から２００℃であった。また、複写枚数が５２万枚を越えても画像の乱れや定着ロール上へのオフセット、磨耗は見られなかった。
【０１１４】
比較例４
加熱ロール１および加圧ロール１１の作製において、含フッ素エラストマーディスパージョン塗料液には充填材を配合せず、かつ、二次架橋時に架橋剤およびフッ素濃度を高くする含フッ素化合物処理剤を溶解した溶液を塗布せず、２５０℃で４時間加熱する従来の方法を採った以外は、実施例５と同様の方法で定着用ロールを作製し、評価を行った。
【０１１５】
その結果、剥離可能な定着温度は１６５℃から１９５℃であり、実施例５の１５５℃から２００℃に比べて劣っていた。また、複写枚数が５万枚を越えたところで画像の乱れや加熱ロール上へのオフセットが観察された。
【０１１６】
以上の結果から、定着用部材の最外層を形成する含フッ素エラストマーを有する層の２段階目の架橋を該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で行うことにより得られた定着用部材は、離型性、耐久性、高画質適性に優れていることが分かる。
一方、定着用部材の２段階目の架橋を該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で行わなかった場合には、特に、離型性の低下が著しく、剥離可能な定着温度の幅が狭まり、ランニングテストの早い段階で画像の乱れや加熱ロール上へのオフセットが生じてしまうことが分かる。
また、定着用部材の最外層を形成する含フッ素エラストマーを有する層の２段階目の架橋を該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で行うと同時に、含フッ素エラストマーを有する層に無機充填剤を添加すると耐久性が向上することが分かる。一方、２段階目の架橋を該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で行わずに、含フッ素エラストマーを有する層に無機充填剤を添加しても、耐久性が向上は見られず、離型性が著しく低下することが分かる。
また、本発明の定着用部材は、カラー画像の定着および白黒画像の定着の両方に使用することができ、優れた効果を発揮することが分かる。
【０１１７】
【発明の効果】
本発明の定着用部材は、その最外層が一次架橋を行った後、含フッ素エラストマーと反応が可能な官能基を分子中に少なくとも２個有する架橋剤および分子末端に含フッ素エラストマーと反応が可能な官能基を１個もしくは２個有する含フッ素化合物によって処理された後に加熱して二段階目の架橋を行うことを特徴とする含フッ素エラストマー層で構成されることから、離型剤を減らした状況においてもトナーに対する離型性に富み、磨耗に強く耐久性に優れ、未定着像を均一に定着でき、定着後の画像表面の平滑性が高く高画質である。従って、電子写真方式を用いた複写装置、プリンターなどの画像形成装置等の定着装置に用いた場合、維持性が向上し、トナーのオフセット防止や用紙などの巻き付き防止ならびに鮮やかな画像を得ることが可能となる。また、離型剤の使用量が抑えられることで、定着像のべとつきや画像担持体へのテープの付着性が改善されるだけでなく、定着装置の小型化や低コスト化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の定着装置の例を示す概略的構成図である。
【図２】 本発明の実施例１と実施例２と実施例３における定着方法に使用されたフルカラー複写機用ロール組み込み型定着装置を示す概略的断面図である。
【図３】 （Ａ）は本発明の実施例４における定着方法に使用されたフルカラー複写機用ベルト組み込み型定着装置を示す概略的断面図、（Ｂ）は（Ａ）の装置におけるベルトの要部断面図である。
【図４】 本発明の実施例５における定着方法に使用された白黒複写機用ロール組み込み型定着装置を示す概略的断面図である。
【符号の説明】
１，１２ 加熱ロール
２ 中空芯金
３，８，１３ 弾性層
４，９，１４ 表面層
６ 加熱ベルト
７ 耐熱性シート
１１ 加圧ロール
１５ フッ素樹脂製フイルム
２１，２２，２６ ヒーター
２３ 加圧パッド
２４ ベルト駆動ロール
２５ ベルト搬送ロール
２７ インレット
２８ アウトレット
２９ 離型剤塗布装置
３１ 紙
３２ トナー像
【発明の属する技術分野】
本発明は、加熱及び冷却のサイクルや機械的な圧接を常時受ける電子写真方式に用いられる複写装置、プリンターその他の種々の画像形成装置等の定着部等に用いられる加熱ロールやベルト等の定着用部材とこの定着用部材を用いた定着装置、この定着装置を用いる画像形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式に用いられる複写装置、プリンターその他の種々の画像形成装置等において、用紙上に形成されたトナー像を定着させる方法としては、通常、内部にランプ等の発熱体を配置することによって加熱され、かつ、互いに圧接された二つの回転体対間にトナー像が形成された紙等の担持体を通し、トナー像を支持体上に融着させる方法が採られている。
【０００３】
このような方法で用いられる定着装置の例としては、図１に示されるように熱ロール定着装置が挙げられ、この熱ロール定着装置は加熱ロール１と加圧ロール１１の一対のロールから構成される。加熱ロール１は、アルミニウム、鉄等の円筒状の中空芯金２の表面にフッ素ゴム、シリコーンゴム、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体（ＰＦＡ）等のフッ素系樹脂といった離型性に優れた耐熱性エラストマーまたは耐熱性樹脂からなる最外層４が被覆されている。また、加熱ロール１の内部には、ハロゲンランプ等の発熱体２１が配置されてヒートロールの機能を有するようになっている。
【０００４】
一方、加圧ロール１１は、アルミニウム、鉄等の円筒状の中空芯金１２の表面に加熱ロール１と同種または別種の離型性に優れた耐熱性エラストマーまたは耐熱性樹脂からなる最外層１４が被覆されている。そして、加熱ロール１と加圧ロール１１は、互いにバネ等により圧接されている。なお、図中、２７はインレッと、２８はアウトレットであり、２９は加熱ロール１の表面に離型剤を塗布する離型剤塗布装置である。
【０００５】
この熱ロール定着装置においては、表面にトナー像３２を有する紙３１は、加熱ロール１と加圧ロール１１の間に搬送され、トナー像３２は紙３１上に定着された後、アウトレット２８を経て一対のロール間より搬送される。
【０００６】
ロール等の担体表面に被覆される定着用部材は、融着したトナー像の一部が回転体側に付着するホットオフセットといった現象や、トナー像が回転体から分離せずに担持体と共に回転体への巻き付きといった現象ができるだけ起こらないことが要求される。
【０００７】
その一方で、装置の可動時には設定温度として約２００℃の高温に加熱され、かつ停止時には室温まで冷却されるという加熱と冷却のサイクルが繰り返されるため、このサイクルにも耐えられることが要求されている。さらに、回転体の最表面では対向して取り付けられている定着用部材同士が圧接しており、また、用紙の巻きつきを防止するための分離爪が常時圧接している等の過酷な条件にさらされ、常時ストレスが加わっている。
【０００８】
したがって、定着装置の回転体上に被覆される離型性に優れた耐熱性エラストマーまたは耐熱性樹脂としては、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フッ素樹脂等のシリコーン系またはフッ素系の高分子材料に限られている。しかし、これらの高分子材料もそれぞれいくつかの問題点を有する。
【０００９】
まず、離型材料にフッ素ゴムを使用した場合、次に示す二つの理由からトナーに対する離型性が十分でなくなる。一つは、紙等のトナー像担持体との摩擦に対する耐久性を確保するために、ＳｉＯ2 等の無機酸化物やカーボンブラック等の無機充填剤が添加されて表面エネルギーが高くなることである。もう一つは、フッ素ゴムは、架橋剤を添加し加熱することで主鎖を架橋させゴム化させるが、未反応の官能基がゴム中に残存し、トナーとゴムとの相互作用が生じることである。
そこで、離型性を確保するために、未定着像に直接圧接する側の加熱回転体の表面に外部からシリコンオイルなどの離型剤を供給し、未定着像と表面の間に形成される離型剤の層を分断して剥離させることが行われている。
【００１０】
ところが、離型剤が定着時にトナー像担持体に付着し、その結果紙やＯＨＰフイルムの表面がべとつき、テープ類が付着しないという問題点や外部から離型剤を供給する装置が必要なことから定着装置の小型化及び低コスト化が制約されるという問題を有する。このため、摩擦に対する耐久性を確保しつつ、回転体表面に供給される離型剤の量を減らすか、あるいは離型剤を全く使用しないでトナーに対する離型性を向上させることが要求されている。
【００１１】
次に、離型材料にシリコーンゴムを使用した場合、初期の段階ではシリコーンゴム中に含まれるフリーオイルが表面に滲み出してくることから、フッ素ゴムのように離型剤を塗布する必要はないが、長期使用時にはオイルの滲み出しがなくなり、離型性の低下が激しく実際は離型剤を塗布しなければならない上に、離型剤によってはゴムが膨潤して強度が低下する問題がある。また、摩擦に対する耐久性が、フッ素樹脂よりも劣っている。
【００１２】
また、離型材料にフッ素樹脂を使用した場合、離型性は十分であることから、離型剤の塗布は必ずしも必要ではない。しかし、フッ素樹脂そのものが弾性に乏しいためトナー像が潰れて均一に定着することができず、高画質適性が低いという問題がある。
【００１３】
そこで、フッ素ゴムあるいはシリコーンゴムの耐熱性や弾性に優れるという長所を生かしながらも、離型性や耐摩耗性にも優れる定着部材あるいは定着部材用組成物が、次のように提案されている。
【００１４】
例えば、特開昭５９−９１０４６号公報、および特公平１−３３３４５号公報では、シリコーンゴムと反応性のあるシラン化合物で処理した無機充填材をシリコーンゴムに混合して担体ロールに塗布後、コア部に磁界をかけて無機充填材を表面近傍よりコア部に多く分布するような傾斜構造を形成させるロールの製造方法が提案されている。この定着部材では、離型性低下の原因となる表面近傍の無機充填材を減らすことで離型性が向上すると考えられる。しかしながら、耐摩耗性が低下する。
【００１５】
特開昭６０−３１８５５号公報では、フッ素ゴムとフッ素樹脂と硬化剤とシラン系溶剤とを混合した溶液をシリコーンゴム弾性層の上に塗布して焼成を行い、フッ素樹脂が外側に離型層を形成するようなフッ素樹脂層の形成方法が提案されている。しかしながら、この形成方法では、焼成時においてフッ素樹脂層の膜形成のコントロールが難しく、表面近傍のフッ素樹脂が均一に定着部材表面に形成し難い。
【００１６】
特開昭６０−１７６０７３号公報では、フッ素ゴム、フッ素樹脂、アミノシランなどの混合物をシリコーンゴムにブレンドした定着ロール用部材が提案されている。しかしながら、この定着ロール用部材では、フッ素ゴム、フッ素樹脂とシリコーンゴムの相溶性が悪いことと、配合されているアミノシランがトナーとの離型性を損ねる。
【００１７】
特開昭６３−１１２６７４号公報、および特公平６−１００８７６号公報では、ゴム層、フッ素樹脂とフッ素ゴムの混合層、フッ素樹脂層の順で被覆された定着ロールが提案されている。しかしながら、この定着部材では、離型性と弾性、耐摩耗性はあるが、最表面のフッ素樹脂膜が１０μｍと薄く、塗装・焼成時にフッ素樹脂層の膜厚のコントロールが難しく平滑な膜が作りにくく、平滑にするために磨くと、今度はフッ素ゴムが表面に露出して離型性が落ちる。また、膜厚を厚くすると弾性が損なわれる等の欠点を有している。
【００１８】
特開平１−１５２４８５号公報、および特公平８−２０８１８号公報では、熱伝導性を有する無機充填材をカップリング剤で処理を行い分散させた耐熱性ゴム弾性層を有する定着ロール用部材が提案されている。しかしながら、充填材を処理するカップリング剤は含フッ素のものではないことからトナーとの離型性を損ねる。
【００１９】
特開平２−２９４６３号公報、特開平２−２９４６４号公報、特開平２−１７０８５８号公報と特開平３−１０００５７号公報では、シリコーンゴムと反応性のあるシラン化合物と、アルキルシランカップリング剤もしくはフルオロアルキルシランカップリング剤と、シリコーンオイルで処理した合成シリカ微粒子を配合し硬化したシリコーンゴムと、これを用いた定着装置が提案されている。しかしながら、使用するにつれてフリーオイルがシリコーンゴムから抜け出し、離型性や耐摩耗性が低下する欠点を有している。
【００２０】
特開平３−６１５３３号公報および特公平６−４３１１８号公報においては、ゴムそのものにパーフルオロアルキルシランカップリング剤をブレンドまたはコーティングした定着装置用ゴム表層材が提案されている。この定着部材は、離型性は問題は無いものの、離型性や耐摩耗性が低下する。
【００２１】
特開平４−２０２２５８号公報、および特公平７−８６１７５号公報では、含フッ素ハイドロジエンポリシロキサンからなる架橋剤と触媒を配合して架橋させた定着部材用シリコーンゴム組成物が提案されている。これらの組成物は、離型性の維持には優れているが、耐摩耗性が他のシリコーンゴムと同様に低い。
【００２２】
以上のように、従来技術では、離型剤の量を減らすか、ほとんど使用しない様な状態で、離型性や耐久性や高画質適性の全てを満たすことは困難であった。そこで、トナーに対する離型性に富み、耐久性に優れ、かつ高画質適性に優れた新たな定着用部材が必要とされていた。
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記技術的背景に鑑みてなされたものであって、
本発明の目的は、
（１）離型剤を減らした状態においてもトナーに対する離型性に富み、
（２）磨耗に強く耐久性に優れ、
（３）未定着像を均一に定着でき、定着後の画像表面の平滑性が高く高画質である、
定着用部材と、その定着用部材の製造方法と、このような定着用部材を有する定着装置と、この定着装置を用いる画像形成方法を提供することにある。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、鋭意研究の結果、担体上に含フッ素エラストマー組成物を塗布し、一次架橋した後、含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で２段階目の架橋を行うことにより、離型剤の量が少ない状況においても、離型性や耐久性、かつ高画質適性に優れた表面材料を形成できることを見い出し、本発明を完成するに至った。
【００２５】
即ち、本発明は、担体上に層を有し、該層の最外層が含フッ素エラストマーを有してなる定着用部材において、該含フッ素エラストマーを有する層が、２段階の架橋により得られてなり、２段階目の架橋が、１段階目の架橋が終了した定着用部材に、該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物を溶解した溶液を塗布又は含浸する処理を行った後に行われてなることを特徴とする定着用部材である。
【００２６】
本発明によれば、電子写真方式を用いた複写装置、プリンターその他種々の画像形成装置等に用いられるものであって、特に加熱と冷却のサイクルや機械的な圧接を常時受ける画像定着用ロールやベルト等の定着部材として、好適に使用できる定着用部材が提供される。また、この定着用部材を用いた定着装置、この定着装置を用いる画像形成方法が提供される。
また、本発明の定着用部材は、画像定着用部材と同様の過酷な条件で使用されるローラーやベルト等の部材として幅広く利用することが可能である。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
担体は、無機材料を基材とするものでもよく、また耐熱性樹脂を基材とするものでもよい。無機材料としては熱伝導性の良好なアルミニウムや銅、ニッケル等の金属、ステンレスや銀合金、ニッケル合金等の合金、もしくはセラミックス等が挙げられる。また、耐熱性樹脂としては、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド、ポリアリーレンスルフィド、ポリエーテル等の耐熱性樹脂が挙げられる。
耐熱性樹脂を基材とする場合、充填剤として金属やＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 などの無機酸化物、ＳｉＣ（炭化珪素）、ＢＮ（窒化ホウ素）の無機材料微粒子を耐熱性樹脂に添加してもよい。
【００２８】
無機材料を充填材として耐熱性樹脂に添加する場合、担体における充填材である無機材料の含有量が、０．１重量％以上５０重量％以下であることが好ましく、１重量％以上３０重量％以下であることがより好ましい。また、５μｍ以上の粗大粒子は耐熱性樹脂から粒子が脱落しやすくなることから、無機材料微粒子の平均粒子径は、５μｍより小さいことが望ましい。
【００２９】
担体が金属等の無機材料から構成される場合は、担体は、たとえば中空芯金等のロールやＮｉ電鋳シート等のベルトといった形態で提供され、担体が無機材料を添加した耐熱性樹脂から構成される場合は、担体は、たとえばポリイミドフィルム等のベルトといった形態で提供されるが、これらに限定されるものではない。担体表面は、含フッ素エラストマー組成物を強固に接着させるために表面処理を行っても良い。例えば、金属表面の場合、有機溶剤等を用いた脱脂処理ならびにサンドブラスト等による粗面化処理を行うことができる。さらに、プライマーを塗布することができる。
【００３０】
また、担体表面と含フッ素エラストマー組成物との間には弾性体層を介在させることもできる。弾性体層には、耐熱性エラストマーとしてフッ素ゴム、シリコーンゴム等を用いることができるが、シリコーンゴムが望ましい。
また、担体と含フッ素エラストマー組成物間の接着性を向上させるために、プライマーを弾性体層上に塗布しても構わない。
【００３１】
次に、担体上に被覆される含フッ素エラストマー組成物について説明する。
該組成物は、含フッ素ポリマーと、架橋剤、架橋助剤、その他種々の添加剤からなる。
【００３２】
含フッ素ポリマーとしては、１）メチレン基（−ＣＨ2 −）を分子内に有するモノマーとしてビニリデンフルオライド（ＶＤＦ）、エチレン、プロピレン等に基づくモノマーの中から選ばれた少なくとも一種と、２）高度にフッ素化されたモノマーとしてテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦＰ）、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）（ＰＡＶＥ）、クロロトリフルオロエチレン、ＶＤＦに基づくモノマーの中から選ばれた少なくとも一種とを共重合することで生成される共重合体を用いることができる。
これらの共重合体の中では、耐熱性や離型性といった定着部材に必要な性能を満たしているという理由で、ＶＤＦ−ＨＦＰ二元系共重合体、ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ三元系共重合体、ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＰＡＶＥ三元系共重合体が望ましい。
【００３３】
架橋剤としては、ポリアミン架橋剤もしくはポリオール架橋剤といったフッ素ゴムに用いられるフッ素ゴム用架橋剤が用いられ、一般に市販されているフッ素ゴム用架橋剤も使用可能である。この架橋剤により、一次架橋を行う。
好ましい架橋剤としては、例えば、以下の（１）から（３）のような化合物が挙げられる。
【００３４】
（１）トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン、エチレンジアミン、トリメチレンジアミン、エタノールアミン、３，９−ビス（３−アミノプロピル）−２，４，８，１０−テトラオキサ−２−スピロ［５，５］−ウンデカン、Ｎ，Ｎ’−ジシンナミリデン−１，６−ヘキサンジアミン等の脂肪族ポリアミン及びその塩、ジアミノジフェニルメタン、キシリレンジアミン、ペニレンジアミン、ジアミノジフェニルスルホン等の芳香族ポリアミン及びその塩、変性ポリアミン、ポリアミドアミン等のポリアミン化合物。
【００３５】
（２）ビスフェノールＡ、ビスフェノールＡＦ、ヒドロキノン、カテコール、レゾルシン、４，４’−ジヒドロキシジフェニル、４，４’−ジヒドロキシジフェニルメタン、４，４’−ジヒドロキシジフェニルスルホン等のフェノール誘導体、フェノール樹脂等エノール型水酸基を有するポリヒドロキシ化合物及びその金属塩、一般式：ＨＯ−ＣＨ2 −Ｒf −ＣＨ2 −ＯＨ（Ｒf ＝２価のパーフルオロアルキル基）で表されるフルオロアルキルジオール等のポリオール化合物。
【００３６】
（３）トリアジンチオール、１，６−ヘキサンジチオール、４，４’−ジメルカプトジフェニル、１，５−ナフタレンジチオール等のポリチオール化合物。
【００３７】
上記の架橋剤は、含フッ素ポリマー１００重量部に対して０．１〜３０重量部、好ましくは０．５〜１５重量部の割合で配合される。０．１重量部未満では架橋剤として量的に不十分であり、３０重量部より多いと配合ならびに混練作業が著しく困難なものになるだけでなく、架橋度の向上の有意性がなく経済的にも不利である。また、担体上に含フッ素エラストマー層を形成させる場合、未架橋状態の含フッ素エラストマー組成物を溶剤や分散液などの媒体に溶解／分散して担体上に塗布または含浸させることから、これらの架橋剤は媒体に可溶もしくは分散しやすい化合物を用いることが望ましい。
【００３８】
架橋を促進させるためには、任意的に架橋助剤を用いる。架橋助剤としては、塩化ベンジルジアザビシクロウンデセン等の４級アンモニウム塩、塩化ベンジルトリフェニルホスフィン等の４級ホスホニウム塩を用いることができる。
【００３９】
上記の架橋助剤は、含フッ素ポリマー１００重量部に対して０．１〜２０重量部、好ましくは０．５〜１０重量部の割合で配合される。０．１重量部未満では架橋助剤として量的に不十分であり、２０重量部より多く配合しても架橋の促進の有意性がなく経済的にも不利である。また、担体上に含フッ素エラストマー層を形成させる場合、未架橋状態の含フッ素エラストマー組成物を溶剤や分散易などの媒体に溶解／分散して担体上に塗布または含浸させることから、これらの架橋助剤は溶媒に可溶もしくは分散しやすい化合物を用いることが望ましい。
【００４０】
以上の成分のほかに、本発明の定着用部材の最外層を構成する含フッ素エラストマー層には、無機充填材、受酸剤、着色剤、可塑剤、老化防止剤等の一般的なゴム配合剤として公知な種々の無機および有機の添加剤を配合することが可能である。
【００４１】
無機充填材は、含フッ素エラストマーの強度向上を、また、熱伝導性の向上を目的として配合される。無機充填材については、例えば、ＳｉＯ2 、ＴｉＯ2 、Ａｌ2 Ｏ3 、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｆｅ2 Ｏ3 などの無機酸化物、ＳｉＣ（炭化珪素）、ＢＮ（窒化ホウ素）、ケイ酸塩等が挙げられる。これらの無機充填材の平均粒径は、５μｍ以下の範囲に設定するのが望ましい。平均粒径が５μｍより大きい粗大粒子は、脱落しやすくなる可能性が高く、また定着部材表面の平滑性を損ねる恐れがある。
【００４２】
前記無機充填材は、含フッ素ポリマー１００重量部に対して、０．１〜５０重量部、好ましくは１．０〜３０重量部の割合で配合される。０．１重量部未満では強度向上、熱伝導性の向上が得られにくく、５０重量部より多く配合した場合には、混練作業が著しく困難になり、トナーに対する離型性が低下しやすくなる。
【００４３】
受酸剤は、架橋反応によって生成されるフッ酸（ＨＦ）を中和するもので、酸化マグネシウム、酸化鉛、水酸化カルシウム、ステアリン酸ナトリウム等が挙げられる。また、着色剤としては、酸化チタン、Ｆｅ2 Ｏ3 （ベンガラ）、カーボンブラック、フタロシアニン系有機顔料、ペリレン系有機顔料等が挙げられる。しかし、これらの添加剤はトナーに対する表面の離型性を損なわない程度に添加することが必要である。
【００４４】
本発明では、まず、担体上に上記含フッ素エラストマー組成物を塗布または含浸後、溶剤や分散液の媒体を乾燥により除去し、焼付等により一次架橋を完了させて担体上に含フッ素エラストマーを有する層を形成させる。
塗布または含浸の方法としては、溶液を用いた塗布または含浸の方法やディスパージョン塗料を用いた塗布方法を用いることができる。
【００４５】
溶剤を用いた塗布または含浸の方法としては、含フッ素ポリマー、架橋剤や架橋助剤、無機充填剤や受酸剤や着色料等のその他の添加剤を加えて混練して組成物とした後、この組成物を有機溶剤に溶解させて、含フッ素エラストマー組成物の溶液を作製し、この溶液にスプレー法やディップ法等により塗布または含浸する方法が挙げられる。
【００４６】
また、ディスパージョン塗料による塗布方法としては、含フッ素ポリマー、架橋剤や架橋助剤、無機充填剤や受酸剤や着色料等のその他の添加剤を分散液中に混合して界面活性剤等の分散剤を用いて懸濁分散させたディスパージョン塗料を、担体にスプレー法等によって塗布する方法が挙げられる。
【００４７】
乾燥は、風乾等の自然乾燥もしくは加熱乾燥で行う。
一次架橋は、１００〜２００℃の温度で５〜６０分の時間で未架橋の含フッ素エラストマー組成物を塗布または含浸した担体を加熱することで行なわれる。加熱は、大気下、もしくは窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行う。また、架橋反応を進めるために必要に応じて圧力をかけた状態で加熱を行ってもよい。
【００４８】
本発明の含フッ素エラストマーを有する層は、一次架橋後の含フッ素エラストマーを有する層を、含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で二次架橋を行うことにより得られる。
【００４９】
本発明では、二次架橋を行う際に、分子末端に含フッ素エラストマーと化学反応可能な官能基を１個もしくは２個有する化合物が、未架橋残基と反応して、主に、転写体上のトナー画像に接触する側のフッ素濃度を高める「処理剤」として働く。また、さらに架橋剤を同時に用いることで、転写体上のトナー画像に接触する側の架橋度を高め、処理剤の効果をより大きくすることができる。
【００５０】
二次架橋に用いる架橋剤としては、（１）ポリアミン架橋もしくはポリオール架橋フッ素ゴムに用いられるフッ素ゴム用架橋剤、（２）耐熱性を有する含フッ素化合物より構成される主鎖を有し、その主鎖の末端もしくは側鎖に含フッ素エラストマーと反応が可能な官能基を有する化合物が挙げられる。
（１）の場合、一次架橋の項で例示した化合物が好ましい。特に、一次架橋で使用したものと同種の化合物を二次架橋で使用することがより好ましい。また、一般に市販されているフッ素ゴム用架橋剤も使用可能である。
（２）の場合、含フッ素化合物より構成される主鎖と、含フッ素エラストマーと反応が可能な官能基から構成される。官能基は、主鎖に直接結合するか、あるいは、−（ＣＦ2)n −、−（ＣＨ2)n −、−（ＣＦ2 Ｏ) n −、−（ＣＨ2 Ｏ）n −等のスぺーサーを介して結合する。
【００５１】
主鎖を形成する耐熱性を有する含フッ素化合物としては、（１）フルオロアルキル、フルオロポリエーテル等のフッ素置換炭化水素を主鎖に有するフッ素化合物、（２）フルオロアルキルポリシロキサン等の含フッ素有機珪素化合物、（３）含フッ素ポリアミド、含フッ素ポリイミド等の主鎖に窒素を含む耐熱性ポリマー等が挙げられる。
【００５２】
含フッ素エラストマーと化学反応が可能な官能基としては、−Ｃｌ、−Ｂｒ、−Ｉ等のハロゲン基、−ＯＨ（水酸基）、−ＣＯＯＨ（カルボキシル基）、エポキシ基、−ＮＲ1 Ｒ2 で表されるアミノ基、−ＣＯＮＲで表されるアミド基、−ＳＨ（メルカプト基）、−ＳＯ3 Ｈ（スルホン基）、−Ｓｉ（ＯＲ）3 で表されるトリアルコキシシラン基等を挙げることができる。−ＮＲ1 Ｒ2 で表されるアミノ基においては、Ｒ1 及びＲ2 は水素原子もしくは脂肪族または芳香族基を表す。また、Ｒ1 とＲ2 とは互いに異なっていてもよく、また同じであってもよい。−ＣＯＮＲで表されるアミド基において、Ｒは、水素原子もしくは１価の脂肪族または芳香族基を表す。−Ｓｉ（ＯＲ）3 で表されるトリアルコキシシラン基においては、Ｒは、１価の脂肪族基を表す。
【００５３】
架橋剤として用いる反応性官能基を有する含フッ素化合物は、二次架橋を充分に完結させるため、処理時に含フッ素エラストマー層内部に浸透することが必要である。従って、反応性官能基を有する含フッ素化合物の分子量は５０〜１０，０００の範囲が好ましく、１００〜５，０００の低分子もしくはオリゴマーとなる範囲がより好ましい。
【００５４】
上記の架橋剤は、有機溶媒で０．１〜５０重量％の濃度に希釈して用いるのが好ましく、０．５〜２０重量％の濃度で用いるのがより好ましい。０．１重量％未満では架橋剤として量的に不十分であり、５０重量％より高濃度では、架橋度の向上の有意性がなく経済的にも不利である。
【００５５】
転写体上のトナー画像に接触する側のフッ素濃度を高くする処理剤としては、反応性官能基を分子末端に１個もしくは２個有する含フッ素化合物を用いる。該含フッ素化合物は、（１）パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルキルエーテル基もしくはパーフルオロアルコキシ基のフッ素含有基の中から少なくとも一種と、（２）含フッ素エラストマーと化学反応が可能な官能基と、（３）（１）と（２）をつなぐスペーサーとから構成される。
【００５６】
パーフロオロアルキル基は、−Ｃn Ｆ2n+1、もしくは−Ｃn Ｆ2n−（ｎは１以上の整数）の一般式で表される。直鎖構造あるいは分岐構造のいずれでもよいが、直鎖構造のものが望ましい。また、炭素原子数が７以上、特に７〜２０の範囲のものが望ましい。
【００５７】
パーフロオロアルキルエーテル基は、−ＣＦ2 Ｏ−、−ＣＦ2 ＣＦ2 Ｏ−、−ＣＦ（ＣＦ3 ）Ｏ−等の繰り返し単位を少なくとも一種含んでおり、直鎖構造あるいは分岐構造のいずれでもよいが、直鎖構造のものが望ましい。また、パーフロオロアルキルエーテル基の炭素原子数は５以上、特に５〜２０の範囲のものが望ましい。
特に好適なものとして、下記一般式（１）〜（４）に例示される構造式のものが挙げられる。
【００５８】
【化１】
また、パーフロオロアルコキシ基は、−ＯＣn Ｆ2n+1（ｎは１以上の整数）の一般式で表される。Ｃn Ｆ2n+1の部分については、直鎖構造あるいは分岐構造のいずれでもよいが、直鎖構造のものが望ましい。また、炭素原子数が７以上、特に７〜２０の範囲のものが望ましい。
含フッ素エラストマーと化学反応が可能な官能基としては、二次架橋で用いる架橋剤の項で例示したものが挙げられる。これらの中では、無機材料との反応性も高く、含フッ素エラストマー層に充填剤として無機材料を配合した際にトナーに対する表面の離型性の低下を防ぐという理由でトリアルコキシシラン基が好ましく、反応性が高いという点からＲが、ＣＨ3 で表されるトリメトキシシラン基がより好ましい。
また、（１）と（２）をつなぐスペーサーとしては、−（ＣＦ2 ）n −、−（ＣＨ2 ）n −、−（ＣＦ2 Ｏ）n −、−（ＣＨ2 Ｏ）n −、シロキサン結合等が挙げられる。ここで、ｎは、１以上、特に１〜１００の範囲であることが好ましい。
これら反応性官能基を分子末端に１個もしくは２個有する含フッ素化合物としては、次の一般式（５）で表される含フッ素シランカップリング剤や、一般式（６）で表されるフルオロアルキルシロキサンを好適に用いることができる。特に、トナーとの離型性を高くする効果が大きいことから含フッ素シランカップリング剤を用いることがより好ましい。
【００６０】
【化２】
（式中、Ｒf は、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルキルエーテル基もしくはパーフルオロアルコキシ基を表す。Ｘは、含フッ素エラストマーと化学反応が可能な官能基を表す。）
【００６２】
【化３】
（式中、Ｒf は、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルキルエーテル基もしくはパーフルオロアルコキシ基を表す。Ｒは、一価の脂肪族基を表す。Ｘは、含フッ素エラストマーと化学反応が可能な官能基を表す。ｍは２以上の整数を表し、ｎは１以上の整数を表す。）
【００６４】
上記の反応性官能基を有する含フッ素化合物は、有機溶媒で０．１〜５０重量％の濃度に希釈して用いるのが好ましく、０．５〜２０重量％の濃度で用いるのがより好ましい。０．１重量％未満では処理剤として量的に不十分であり、５０重量％より高濃度では、トナーとの離型性の向上の有意性がなく経済的にも不利である。
有機溶媒は、（１）一次架橋された含フッ素エラストマーを溶解しないこと（２）二次架橋に用いる該架橋剤と該フッ素化合物を溶解可能であること（３）二次架橋に用いる該架橋剤と該フッ素化合物と反応を起こさないことという条件を満たすものでなければならない。また、有機溶媒は単一の溶媒を使用してもよく、複数の溶媒を混合して使用しても良い。
【００６５】
また、以上の成分のほかに、架橋反応を促進させる種々の無機および有機の化合物を触媒として併せて使用することが可能である。しかし、これらの添加物はトナーに対する表面の離型性を損なわない程度に添加することが必要である。
【００６６】
本発明では、一次架橋が終了した定着用部材に、二次架橋用の架橋剤と該フッ素化合物を溶解した溶液を塗布または含浸する処理を行った後、溶媒を乾燥して除去し、加熱等することにより二次架橋を行う。
【００６７】
二次架橋前の処理は、例えば、該架橋剤や該フッ素化合物等を混合してもしくは別々に有機溶媒に溶解し、この溶液を一次架橋が終了した定着用部材にスプレー法やディップ法等によって、塗布または含浸することでなされる。二次架橋用の架橋剤と該フッ素化合物を溶解した溶液は、塗布または含浸することにより定着用部材の層表面から浸透していく。そして、二次架橋を行うことにより、一次架橋後の未架橋残基と反応を起こし、含フッ素エラストマー層の転写体上のトナー画像に接触する側のフッ素濃度を高い構造に形成し、なおかつ架橋を促進させる。
【００６８】
乾燥は、風乾等の自然乾燥もしくは加熱乾燥で行う。二次架橋は、１５０〜２５０℃の温度で１〜４時間の時間で定着用部材を加熱することで行なわれる。加熱は、大気下、もしくは窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲気下で行う。
【００６９】
通常、フッ素ゴムは、低温、短時間で加熱して一次架橋を行った後、架橋反応を完結させるために高温、長時間で加熱して二次架橋を行うことでゴムが形成される。しかし、従来技術として説明したように、実際は、二次架橋時に未反応の官能基がゴム中に残存し、これが離型性低下の原因になっている。そこで、架橋剤と該フッ素化合物とにより処理した後に加熱して二次架橋を行うことで、含フッ素エラストマー層の表面部分に浸透した該架橋剤と該フッ素化合物が、エラストマーの未架橋部や配合された無機充填材の反応性基と反応することによって、含フッ素エラストマー層のトナー画像に接触する側のフッ素濃度が高い構造が形成され、なおかつ架橋が促進される。
【００７０】
従って、このような含フッ素エラストマーを有する層を形成した定着用部材は、トナーとの離型性が高く、紙などのトナー像支持体との摩擦や、金属や樹脂等のブレードによる機械的ストレスに強く、なおかつ、内部まで架橋が進んでいないために弾性を有し、特に、フルカラー用複写機の定着用部材として優れている。
【００７１】
本発明の定着装置は、転写体上のトナー画像を加熱して定着を行う定着装置において、転写体上のトナー画像に接触する定着部材が、担体上に層を有してなり、該層の最外層が、含フッ素エラストマーを含有してなり、該含フッ素エラストマーを有する層が、２段階の架橋により得られてなり、２段階目の架橋が該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で行われて得られたものである。
【００７２】
本発明の画像形成方法は、潜像保持体上に潜像を形成する工程、該潜像を現像剤を用いて現像する工程、現像剤を転写体上に転写する工程、該現像像を転写体上に定着する工程を有するものである。
【００７３】
該現像像を転写体上に定着する工程において、担体上に層を有し、該層の最外層が、含フッ素エラストマーを含有してなり、該含フッ素エラストマーを有する層が、２段階の架橋により得られてなり、２段階目の架橋が該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で行われてなる定着部剤を用いていれば、特に制限はない。これらの各工程は、それ自体は一般的な工程であり、たとえば、特開昭５６−４０８６８号公報、特開昭４９−９１２３１号公報等に記載されている。なお、本発明の画像形成方法は、それ自体公知のコピー機、ファクシミリ機等の画像形成装置を用いて実施することができる。
【００７４】
【実施例】
次に、具体的な実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。ただし、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００７５】
実施例１
（図２における加熱ロール１の作製）
含フッ素ポリマーであるＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ三元系共重合体に、下記式（７）のポリオール架橋剤であるビスフェノールＡＦ、添加剤などを下記の割合で配合し、二本ロールで混練し、含フッ素エラストマー組成物とした。この含フッ素エラストマー組成物を有機溶媒中（メチルエチルケトンとメチルイソブチルケトンの混合溶媒）に混合溶解させて含フッ素エラストマー組成物溶液を得た。
【００７６】
含フッ素ポリマー（VDF-HFP-TFE 三元系共重合体） ： １００重量部
架橋剤（ビスフェノールＡＦ） ： １０重量部
架橋助剤（塩化ベンジルトリフェニルホスフィン） ： ５重量部
受酸剤（ＭｇＯ） ： ５重量部
【００７７】
【化４】
担体として、外径４０ｍｍΦのアルミニウム製中空芯金２を用い、担体上に、硬度５０度のシリコーンゴムを２．５ｍｍの厚さで弾性層３として被覆したものを用意した。弾性層３の表面に、あらかじめシリコーンゴムと含フッ素エラストマーとの接着性を高めるための接着用プライマーを塗布した後、含フッ素エラストマー組成物溶液中に浸漬させてディップコーティングして、２５℃で３時間乾燥し、さらに、１５０℃で３０分間加熱して、一次架橋を行い、一次架橋済みの加熱ロール１を得た。
【００７９】
次に、アセトン／メタノール混合溶媒（体積混合比＝１：１）に二次架橋用の架橋剤として、ビスフェノールＡＦと、フッ素濃度を高くする含フッ素化合物処理剤として下記式（８）に示すパーフルオロアルキル基を含むシランカップリング剤である［２−（パーフルオロオクチル）エチル］トリメトキシシランをそれぞれ１重量％の濃度で溶解し、架橋助剤として、塩化ベンジルトリフェニルホスフィンを０．５重量％の濃度で溶解して二次架橋用の架橋剤溶液を得た。
【００８０】
【化５】
一次架橋済みの加熱ロール１を二次架橋用の架橋剤ならびに処理剤溶液中に４時間浸漬させ、乾燥後、２５０℃で４時間加熱して二次架橋を行い、含フッ素エラストマーを有する最外層４を形成させた加熱ロール１を作製した。
【００８２】
（図２における加圧ロール１１の作製）
担体として、外径４０ｍｍΦのアルミニウム製中空芯金１２を用い、担体上に、硬度５０度のシリコーンゴムを１．５ｍｍの厚さで弾性層１３として被覆したものを用意した他は、加熱ロール１と同様の方法で加圧ロール１１を作製した。
【００８３】
（評価試験）
このようにして得られた加熱ロール１と加圧ロール１１を図２に示すような構成からなる複写装置「Ａ ｃｏｌｏｒ ６３５」（富士ゼロックス社製）を改造して装着した。図２において、図１に示す従来の装置における部材と実質的に同一の部材は、同一符号で示している。
この装置で連続して複写を行い、定着後の画像の平滑性評価をグロスメーター「ＧＭ−２６Ｄ」（村上色彩技術研究所社製）を用いてサンプルへの入射光を７５°として行った。条件は以下に示す通りである。
【００８４】
トナー：富士ゼロックス社製Ａ ｃｏｌｏｒ ６３５用シアントナー
トナー画像：ソリッド像（２０ｃｍ×５ｃｍ）
トナー量：１ｍｇ／ｃｍ2
紙：富士ゼロックス社製カラー用Ｊ紙
搬送速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ
離型剤オイル量：２μｌ／Ａ４用紙１枚当たり
【００８５】
その結果、本発明の定着用ロールの優れた離型性のため、平滑性が高く、定着されても剥離が可能で、鮮明な画像が得られた。画像の発色性はグロス値が４０を越えるところで満たされており、その定着温度は１２５℃から１７５℃であった。また、複写枚数が１７万枚を越えるまでは画像の乱れや定着用ロール上へのオフセット、磨耗は見られなかった。
【００８６】
比較例１
加熱ロール１および加圧ロール１１の作製において、二次架橋時に架橋剤およびフッ素濃度を高くする含フッ素化合物処理剤を溶解した溶液を塗布せず、２５０℃で４時間加熱する従来の方法を採った以外は、実施例１と同様の方法で定着用ロールを作製し、評価を行った。
その結果、グロス値が４０を越える定着温度は１２５℃から１４５℃であり、実施例１の１２５℃から１７０℃に比べて劣っていた。また、離型性の劣化が激しく、複写枚数が約５０００枚を越えたところで、画像の乱れや加熱ロール１上へのオフセットが観察された。
【００８７】
実施例２
（図２における加熱ロール１の作製）
含フッ素エラストマー組成物の調製において、混練時に新たに無機充填材（ＳｉＯ2 微粒子、平均粒子径０．１μｍ）を下記の割合で配合し、得られた含フッ素エラストマー組成物を有機溶媒中（メチルエチルケトンとメチルイソブチルケトンの混合溶媒、体積比７：３）に混合溶解させたこと以外は実施例１と同様に加熱ロール１を作製した。
【００８８】
含フッ素ポリマー（VDF-HFP-TFE 三元系共重合体） ： １００重量部
架橋剤（ビスフェノールＡＦ） ： １０重量部
架橋助剤（塩化ベンジルトリフェニルホスフィン） ： ５重量部
受酸剤（ＭｇＯ） ： ５重量部
充填材（ＳｉＯ2 微粒子） ：１５重量部
【００８９】
（図２における加圧ロール１１の作製）
担体として、外径４０ｍｍΦのアルミニウム製中空芯金１２を用い、担体上に、硬度５０度のシリコーンゴムを１．５ｍｍの厚さで弾性層１３として被覆したものを用意した他は、加熱ロール１と同様の方法で加圧ロール１１を作製した。
【００９０】
（評価試験）
このようにして得られた加熱ロール１と加圧ロール１１を図２に示すような構成からなる複写装置「Ａ ｃｏｌｏｒ ６３５」（富士ゼロックス社製）を改造して装着した。図２において、図１に示す従来の装置における部材と実質的に同一の部材は、同一符号で示している。
この装置で連続して複写を行い、実施例１と同様の条件で評価試験を行った。
その結果、本発明の定着用ロールの優れた離型性のため、平滑性が高く、定着されても剥離が可能で、鮮明な画像が得られた。画像の発色性はグロス値が４０を越えるところで満たされており、その定着温度は１２５℃から１７５℃であった。また、複写枚数が３５万枚を越えるまでは画像の乱れや定着用ロール上へのオフセット、磨耗は見られなかった。
【００９１】
比較例２
加熱ロール１および加圧ロール１１の作製において、二次架橋時に架橋剤およびフッ素濃度を高くする含フッ素化合物処理剤を溶解した溶液を塗布せず、２５０℃で４時間加熱する従来の方法を採った以外は、実施例２と同様の方法で定着用ロールを作製し、評価を行った。
【００９２】
その結果、グロス値が４０を越える定着温度は１２５℃から１４５℃であり、実施例２の１２５℃から１７５℃に比べて劣っていた。また、離型性の劣化が激しく、複写枚数が約１，０００枚を越えたところで画像の乱れや定着ロール上へのオフセットが観察された。
【００９３】
実施例３
（図２における加熱ロールの作製）
二次架橋において、フッ素濃度を高くする含フッ素化合物処理剤を下記式（９）に示す末端をシラノール基で変性したフルオロアルキルシロキサンを２重量％の濃度でアセトン／メタノール混合溶媒（体積混合比＝１：１）に溶解したこと以外は実施例２と同様に加熱ロール１を作製した。
【００９４】
【化６】
（図２における加圧ロールの作製）
担体として、アルミニウム製中空芯金１２を用い、担体上に、硬度５０度のシリコーンゴムを１．５ｍｍの厚さで弾性層１３として被覆したものを用意した他は、加熱ロール１と同様の方法で加圧ロール１１を作製した。
【００９６】
（評価試験）
このようにして得られた加熱ロール１と加圧ロール１１を図２に示すような構成からなる複写装置「Ａ ｃｏｌｏｒ ６３５」（富士ゼロックス社製）を改造して装着した。図２において、図１に示す従来の装置における部材と実質的に同一の部材は、同一符号で示している。
【００９７】
この装置で連続して複写を行い、実施例１と同様の条件で評価試験を行った。その結果、本発明の定着用ロールの優れた離型性のため、平滑性が高く、定着されても剥離が可能で、鮮明な画像が得られた。画像の発色性はグロス値が４０を越えるところで満たされており、その定着温度は１２５℃から１７５℃であった。また、複写枚数が２８万枚を越えても画像の乱れや定着用ロール上へのオフセット、磨耗は見られなかった。
【００９８】
実施例４
（図３における加熱ベルト６の作製）
含フッ素ポリマーであるＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ三元系共重合体のラテックス液（含フッ素ポリマー濃度５０重量％）に、無機充填材と界面活性剤、水を下記の割合で配合したものをＡ液とし、一方、水にポリオール架橋剤、各種添加剤、界面活性剤などを下記の割合で配合したものをＢ液とした。このＡ液１００重量部に対してＢ液を２８重量部で混合したディスパージョン塗料液を得た。
【００９９】
（Ａ液）
含フッ素ポリマー（VDF-HFP-TFE 三元系共重合体）ラテックス液：１００重量部
充填材（ＳｉＯ2 微粒子）：１５重量部
水：０．１重量部
界面活性剤：０．１重量部
【０１００】
（Ｂ液）
水：１００重量部
架橋剤（ビスフェノールＡＦ）：４５重量部
架橋助剤（塩化ベンジルトリフェニルホスフィン）：１５重量部
受酸剤（ＭｇＯ）：１５重量部
界面活性剤：０．３重量部
【０１０１】
担体として、ポリイミド製シート７を用い、担体上に、硬度３０度のシリコーンゴムを０．１ｍｍの厚さで弾性層８として被覆したものを用意した。弾性層３の表面に、あらかじめシリコーンゴムと含フッ素エラストマーとの接着性を高めるための接着用プライマーを塗布した後、上記ディスパージョン塗料液をスプレー法で塗布して１００℃で３０分乾燥し、さらに１５０℃で３０分間加熱して一次架橋を行い、一次架橋済みの加熱ベルト６を得た。
【０１０２】
次に、二次架橋用の架橋剤ならびに処理剤溶液として実施例１と同様のものを用い、一次架橋済みのベルト６に二次架橋用の架橋剤溶液をスプレーコーティングして架橋剤溶液を浸透させ、５時間乾燥後、２５０℃で４時間加熱して二次架橋を行い、含フッ素エラストマーを有する最外層９を形成させた加熱ベルト６を作製した。
【０１０３】
（図３における加圧ロール１１の作製）
実施例１に記載の方法と同様の方法で加圧ロール１１を作製した。
【０１０４】
（評価試験）
このようにして得られた定着用ベルトと定着用ロールを、図３に示すような構成からなる複写装置「Ａ ｃｏｌｏｒ ６３５」（富士ゼロックス社製）を改造して装着した。図３において、図１に示す従来の装置における部材と実質的に同一の部材は、同一符号で示している。この装置で連続して複写を行い、定着後の画像の平滑性評価を実施例１と同様に行った。
【０１０５】
その結果、本発明の定着用ベルトと定着用ロールの優れた離型性のため、平滑性が高く、定着されても剥離が可能で、鮮明な画像が得られた。画像の発色性はグロス値が４０を越えるところで満たされており、その定着温度は１２５℃から１７５℃であった。また、複写枚数が３０万枚を越えても画像の乱れや定着用ベルトおよび定着用ロール上へのオフセット、磨耗は見られなかった。
【０１０６】
比較例３
加熱ベルト６および加圧ロール１１の作製において、含フッ素エラストマーディスパージョン塗料液には充填材を配合せず、かつ、二次架橋時に架橋剤およびフッ素濃度を高くする含フッ素化合物処理剤を溶解した溶液を塗布せず、２５０℃で４時間加熱する従来の方法を採った以外は、実施例４と同様の方法で定着用ロールを作製し、評価を行った。
【０１０７】
その結果、グロス値が４０を越える定着温度は１２０℃から１４５℃であり、実施例４の１２５℃から１７０℃に比べて劣っていた。また、複写枚数が１，０００枚を越えたところで画像の乱れや加熱べルト上へのオフセット、加熱ベルト６および加圧ロール１１の表面の摩耗による傷が観察された。
【０１０８】
実施例５
（図４における加熱ロール１の作製）
担体として、脱脂処理ならびにサンドブラストで粗面化処理した外径５０ｍｍΦのアルミニウム製中空芯金１２を用意し、弾性層を設けずに、担体の表面に、あらかじめシリコーンゴムと含フッ素エラストマーとの接着性を高めるための接着用プライマーを塗布した後、実施例４と同様のディスパージョン塗料液を用いてスプレー法で塗布を行い、１００℃で３０分乾燥し、さらに、１５０℃で３０分間加熱して、一次架橋を行い、一次架橋済みの加熱ロール１を得た。
【０１０９】
次に、二次架橋用の架橋剤ならびに処理剤溶液として実施例１と同様のものを用い、一次架橋済みの加熱ロール１に上記の溶液をスプレーで塗布して浸透・乾燥させ、５時間乾燥後、２５０℃で４時間加熱して二次架橋を行い、含フッ素エラストマーを有する最外層４を形成させた加熱ロール１を作製した。
【０１１０】
（図４における加圧ロール１１の作製）
担体として、アルミニウム製中空芯金１２を用い、担体上に、硬度５０度のシリコーンゴムを１．５ｍｍの厚さで弾性層１３として被覆し、さらに、ＰＦＡからなるフッ素樹脂フィルム１５をチュービングによって被膜させて加圧ロール１１を作製した。
【０１１１】
（評価試験）
このようにして得られた加熱ロール１と加圧ロール１１を図４に示すような構成からなる複写装置「Ｖｉｖａｃｅ５００」（富士ゼロックス社製）を改造して装着した。図４において、図１に示す従来の装置における部材と実質的に同一の部材は、同一符号で示している。
この装置で連続して複写を行い、定着温度を変えた場合のソリッド画像の剥離性を評価した。条件は以下に示す通りである。
【０１１２】
トナー：富士ゼロックス社製Ｖｉｖａｃｅ５００用黒トナー
トナー画像：ソリッド像（２０ｃｍ×５ｃｍ）
トナー量：１ｍｇ／ｃｍ2
紙：富士ゼロックス社製白黒用Ｌ紙
搬送速度：３００ｍｍ／ｓｅｃ
離型剤オイル量：なし
【０１１３】
その結果、本発明の定着用ロールの優れた離型性のため、幅広い温度で剥離が可能で、鮮明な画像が得られた。剥離可能な定着温度は１５５℃から２００℃であった。また、複写枚数が５２万枚を越えても画像の乱れや定着ロール上へのオフセット、磨耗は見られなかった。
【０１１４】
比較例４
加熱ロール１および加圧ロール１１の作製において、含フッ素エラストマーディスパージョン塗料液には充填材を配合せず、かつ、二次架橋時に架橋剤およびフッ素濃度を高くする含フッ素化合物処理剤を溶解した溶液を塗布せず、２５０℃で４時間加熱する従来の方法を採った以外は、実施例５と同様の方法で定着用ロールを作製し、評価を行った。
【０１１５】
その結果、剥離可能な定着温度は１６５℃から１９５℃であり、実施例５の１５５℃から２００℃に比べて劣っていた。また、複写枚数が５万枚を越えたところで画像の乱れや加熱ロール上へのオフセットが観察された。
【０１１６】
以上の結果から、定着用部材の最外層を形成する含フッ素エラストマーを有する層の２段階目の架橋を該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で行うことにより得られた定着用部材は、離型性、耐久性、高画質適性に優れていることが分かる。
一方、定着用部材の２段階目の架橋を該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で行わなかった場合には、特に、離型性の低下が著しく、剥離可能な定着温度の幅が狭まり、ランニングテストの早い段階で画像の乱れや加熱ロール上へのオフセットが生じてしまうことが分かる。
また、定着用部材の最外層を形成する含フッ素エラストマーを有する層の２段階目の架橋を該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で行うと同時に、含フッ素エラストマーを有する層に無機充填剤を添加すると耐久性が向上することが分かる。一方、２段階目の架橋を該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物の存在下で行わずに、含フッ素エラストマーを有する層に無機充填剤を添加しても、耐久性が向上は見られず、離型性が著しく低下することが分かる。
また、本発明の定着用部材は、カラー画像の定着および白黒画像の定着の両方に使用することができ、優れた効果を発揮することが分かる。
【０１１７】
【発明の効果】
本発明の定着用部材は、その最外層が一次架橋を行った後、含フッ素エラストマーと反応が可能な官能基を分子中に少なくとも２個有する架橋剤および分子末端に含フッ素エラストマーと反応が可能な官能基を１個もしくは２個有する含フッ素化合物によって処理された後に加熱して二段階目の架橋を行うことを特徴とする含フッ素エラストマー層で構成されることから、離型剤を減らした状況においてもトナーに対する離型性に富み、磨耗に強く耐久性に優れ、未定着像を均一に定着でき、定着後の画像表面の平滑性が高く高画質である。従って、電子写真方式を用いた複写装置、プリンターなどの画像形成装置等の定着装置に用いた場合、維持性が向上し、トナーのオフセット防止や用紙などの巻き付き防止ならびに鮮やかな画像を得ることが可能となる。また、離型剤の使用量が抑えられることで、定着像のべとつきや画像担持体へのテープの付着性が改善されるだけでなく、定着装置の小型化や低コスト化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 従来の定着装置の例を示す概略的構成図である。
【図２】 本発明の実施例１と実施例２と実施例３における定着方法に使用されたフルカラー複写機用ロール組み込み型定着装置を示す概略的断面図である。
【図３】 （Ａ）は本発明の実施例４における定着方法に使用されたフルカラー複写機用ベルト組み込み型定着装置を示す概略的断面図、（Ｂ）は（Ａ）の装置におけるベルトの要部断面図である。
【図４】 本発明の実施例５における定着方法に使用された白黒複写機用ロール組み込み型定着装置を示す概略的断面図である。
【符号の説明】
１，１２ 加熱ロール
２ 中空芯金
３，８，１３ 弾性層
４，９，１４ 表面層
６ 加熱ベルト
７ 耐熱性シート
１１ 加圧ロール
１５ フッ素樹脂製フイルム
２１，２２，２６ ヒーター
２３ 加圧パッド
２４ ベルト駆動ロール
２５ ベルト搬送ロール
２７ インレット
２８ アウトレット
２９ 離型剤塗布装置
３１ 紙
３２ トナー像
Claims (12)
- 担体上に層を有し、該層の最外層が含フッ素エラストマーを有してなる定着用部材において、
該含フッ素エラストマーを有する層が、２段階の架橋により得られてなり、
２段階目の架橋が、１段階目の架橋が終了した定着用部材に、該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物を溶解した溶液を塗布又は含浸する処理を行った後に行われてなることを特徴とする定着用部材。 - 前記２段階目の架橋が、さらに架橋剤を用いてなることを特徴とする請求項１に記載の定着用部材。
- 前記含フッ素エラストマーが、無機充填材を含有することを特徴とする請求項１または２に記載の定着用部材。
- 前記無機充填材の含有量が、前記含フッ素エラストマーに対して、０．１重量％以上５０重量％以下であることを特徴とする請求項３に記載の定着用部材。
- 前記含フッ素エラストマーと反応が可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物が、含フッ素シランカップリング剤であることを特徴とする請求項１から４までのいずれか一項に記載の定着用部材。
- 前記含フッ素シランカップリング剤が、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルキルエーテル基もしくはパーフルオロアルコキシ基から選ばれる基を有することを特徴とする請求項５に記載の定着用部材。
- 担体上に形成された層の最外層が含フッ素エラストマーを有してなる定着用部材の製造方法において、
該含フッ素エラストマーを有する層が、２段階の架橋により得られてなり、
２段階目の架橋が、１段階目の架橋が終了した定着用部材に、該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物を溶解した溶液を塗布又は含浸する処理を行った後に行われてなることを特徴とする定着用部材の製造方法。 - 前記２段階目の架橋が、さらに架橋剤を用いてなることを特徴とする請求項７に記載の定着用部材の製造方法。
- 前記含フッ素エラストマーと反応が可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物が、含フッ素シランカップリング剤であることを特徴とする請求項７または８に記載の定着用部材の製造方法。
- 前記含フッ素シランカップリング剤が、パーフルオロアルキル基、パーフルオロアルキルエーテル基もしくはパーフルオロアルコキシ基から選ばれる基を有することを特徴とする請求項９に記載の定着用部材の製造方法。
- 転写体上のトナー画像を加熱して定着を行う定着装置において、
転写体上のトナー画像に接触する定着部材が、担体上に層を有してなり、該層の最外層が、含フッ素エラストマーを含有してなり、
該含フッ素エラストマーを有する層が、２段階の架橋により得られてなり、
２段階目の架橋が、１段階目の架橋が終了した定着用部材に、該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物を溶解した溶液を塗布又は含浸する処理を行った後に行われてなることを特徴とする定着装置。 - 潜像保持体上に潜像を形成する工程、該潜像を現像剤を用いて現像する工程、現像像を転写体に転写する工程、該現像像を転写体上に定着する工程を有する画像形成方法において、
該定着工程が、担体上に層を有し、該層の最外層が、含フッ素エラストマーを含有してなり、
該含フッ素エラストマーを有する層が、２段階の架橋により得られてなり、
２段階目の架橋が、１段階目の架橋が終了した定着用部材に、該含フッ素エラストマーと反応可能な官能基を分子末端に有する含フッ素化合物を溶解した溶液を塗布又は含浸する処理を行った後に行われてなる定着用部材を用いて、転写体上のトナー画像を接触定着する工程であることを特徴とする画像形成方法。
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| JP21763797A JP3721730B2 (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 定着用部材、定着用部材の製造方法、定着装置および画像形成方法 |
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| JP21763797A JP3721730B2 (ja) | 1997-08-12 | 1997-08-12 | 定着用部材、定着用部材の製造方法、定着装置および画像形成方法 |
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| JPH1165339A JPH1165339A (ja) | 1999-03-05 |
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1997
- 1997-08-12 JP JP21763797A patent/JP3721730B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JPH1165339A (ja) | 1999-03-05 |
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