JP3763569B2 - 定着用加熱／加圧媒体、これを用いた定着装置及び電子写真装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンター、静電記録、ファクシミリ、静電印刷などに用いられる電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は複写やファクシミリ、プリンター等に用いられている電子写真を用いた画像形成装置における定着装置に関する。
電子写真を用いた画像形成装置の定着においては、常温から非常に高い温度の高温度状態まで幅広い温度帯域での温度変化が繰り返され、さらには強い力でベルトにはこの過酷な状況に耐え得る耐熱性や機械的強度が要求される。従来の定着装置は加熱ローラや加熱用の無端ベルト等の加熱媒体を介して、記録媒体加圧ニップされ、この状態で紙などの記録媒体が突入、摺察することになり、ローラや上のトナーに熱を加えトナーを溶融加圧して記録媒体上へ定着可能とするが、同時に加熱媒体へのトナーの接着力も発生するので加熱ローラや加熱ベルト等の加熱媒体表面にＰＴＦＥやＰＦＡ、ＦＥＰなどの層を形成し、離型性を発現させることになる。また、両面を考えた場合には加熱媒体に対向した加圧ローラや加圧用無端ベルト等の加圧媒体表面にもＰＴＦＥやＰＦＡ、ＦＥＰなどフッ素樹脂の層を形成し、離型性を発現させることになる。しかし、このような、フッ素系の樹脂は分子間で滑りが発生し、長期間の使用により少しずつ離型層が磨耗し、また、その磨耗速度が速く、離型層の寿命が短いという欠点があり、耐磨耗性の問題を解決できる方法が望まれていた。
【０００３】
これに対して特許第２９８４４０９号公報、特許第２９８４４０４号公報、特許第３２６１１６６号公報等には、ローラ表面にポリベンゾイミダゾールを用いることにより、この耐磨耗性が改良されることが記載されている。実際、ポリベンゾイミダゾールは耐熱性や機械的強度は非常に高く、特に磨耗に関しては非常に優秀な性能を示す。しかし、表層をこのようにポリベンゾイミダゾールにした場合、確かに機械的強度の増加により磨耗は抑制されるが、電子写真を用いた画像形成装置のトナー定着用途においては、耐摩耗性だけでなく、溶融状態のトナーを定着面に貼り付かせることなく、安定して記録媒体を離型する離型性も必要とされる。このように離型性を重視してＰＴＦＥやＰＦＡ、ＦＥＰなどの層を形成した場合、表層の磨耗を押さえることはできず、離型性を維持したまま磨耗性の改良ができる方法の開発要請が高まっている。
【０００４】
耐熱性ポリイミドシリコーン樹脂自体は従来から知られ（例えばＰＩＸ（日立化成）、ＫＪＲ（信越化学）、高温処理型ＢＥ（Beregston & Associates））ている。ＰＩＸは粘度（２５℃、Ｐａ・ｓ）が１，１で、重量減少開始温度が４５０℃のものであり、ＫＪＲは粘度（２５℃、Ｐａ・ｓ）が１，４〜２。６で、重量減少開始温度が４４０℃のものである。しかしながら、これら耐熱性ポリイミドシリコーン樹脂は、半導体製造分野における基板ウエハ上のＳｉＯ２膜の高湿時の接着性向上のためのもの（１９９０年８月３１日、日刊工業新聞社「シリコーンハンドブック」第５０１〜５０３頁）であって、電子写真のトナー定着装置における耐摩耗性の改善のため役立つことを示唆していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題に対し、本発明は耐熱性、耐磨耗性に優れ、かつ離型性（又は忌避性）にも優れた加熱媒体及び／又は加圧媒体、それを使用した定着装置及びこの定着装置を搭載した電子写真装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決すべく検討を重ねた結果、表面に少なくとも一種以上の耐熱樹脂を有する定着用加熱媒体及び／又は加圧媒体であって、該耐熱樹脂は含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する定着用加熱媒体及び／又は加圧媒体を用いることにより耐熱性、耐磨耗性に優れた定着装置及びこれを用いた電子写真装置を提供できることが見い出された。
【０００７】
ここで、本発明における加熱媒体とは、上記従来技術の場合と同様、トナー像を有する画像記録媒体を加熱する加熱ローラや加熱用の無端ベルト等を意味し、また、加圧媒体はトナー像を有する画像記録媒体を加圧する加圧ローラや加圧用無端ベルト等を意味する。
例えば、図１に示されるように、本発明の定着装置は、基本的に、胴内に発熱体（Ｈ１）を有する定着ロ―ラ（Ｒ１）、定着ローラ（Ｒ１）に対向配置され協働してトナー像担体（Ｐ１）をニップする加圧ロ―ラ（Ｒ３）を有するものであり、さらに、トナー像担体（Ｐ１）の搬送方向下流位置に冷却ローラ（Ｒ２）及びこれと対向して配置され協働してトナー像担体（Ｐ１）をニップする加圧ロ―ラ（Ｒ４）を有していてもよく、また更に、定着ローラ（Ｒ１）と冷却ローラ（Ｒ２）の間に懸架された定着ベルト（Ｂ１）、加圧ロ―ラ（Ｒ３）と加圧ロ―ラ（Ｒ４）の間に懸架された補助ベルト（Ｂ２）を有していてもよい。この場合、定着ロ―ラ（Ｒ１）は加熱ローラであり、冷却ローラ（Ｒ２）は加圧ロ―ラであり、定着ベルト（Ｂ１）は、加熱用の無端ベルトであり、補助ベルト（Ｂ２）には、加熱用の無端ベルトである。
これら本発明のローラや無端ベルト等は、全体が熱樹脂製であり得、又は好ましくは表面が前記耐熱樹脂で被覆されている。
【０００８】
また、特に本発明の電子写真装置に使用している定着装置の加熱ローラや加熱用無端ベルト等の加熱媒体、及び／又は、トナー像を有する画像記録媒体を加圧する加圧ローラや加圧用無端ベルト等の加圧媒体に用いられる含窒素耐熱樹脂の主鎖部分として少なくともポリイミド（ポリエーテルイミド、ポリアミドイミドを含む）、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミド（ポリアラミドを含む）などの含窒素耐熱樹脂を少なくとも一種以上使用できる。
【０００９】
また、特に本発明の電子写真装置に使用している定着装置の加熱ローラや加熱用無端ベルト等の加熱媒体、及び／又は、トナー像を有する画像記録媒体を加圧する加圧ローラや加圧用無端ベルト等の加圧媒体に用いられる前記含窒素耐熱樹脂の主鎖部分は、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミド構造のものであることが好ましく、特にポリイミド、ポリベンゾイミダゾール構造のものであることが好ましい。ポリイミド構造には、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミドが含まれ、ポリアミド構造にはポリアラミドが含まれる。
【００１０】
また、該加圧媒体及び／又は加圧媒体に前記含窒素耐熱樹脂の前記主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分は、ジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造部分であってよく、これらはストレート型、非ストレート型（例えば分枝型や部分ネット型）のいずれであってもよい。
【００１１】
本発明に利用できる含窒素耐熱樹脂は、定着の設定温度やオーバーシュート、端部温度上昇の関係で最低でもＴｇが１８０℃以上必要である。Ｔｇは樹脂分子のＣ−Ｃ結合間で自由回転が起こる温度であり、樹脂自体が軟化や溶融していないにも関わらずこの温度以上で樹脂の強度は極端に低下する。したがって、短時間であればＴｇの温度より高い値でもローラやベルトの素材は応力に対して堪えることは可能であるが、Ｔｇ以上の温度以上で定着システムを長時間使用した場合、ローラの表面層やベルトの基体が変形しこの変形した形状のローラやベルトのために異常画像の発生や記録媒体のシワの問題が発生してしまう。したがって、Ｔｇは高ければ高い程良く、好ましくは２００℃以上、より好ましく２５０℃以上、更に好ましくは３００℃以上である。
【００１２】
また、所謂定着は常温から非常に高い温度の高温度状態まで幅広い温度帯域での温度変化が繰り返され、さらには強い力で加圧ニップされ、この状態で紙などの記録媒体が突入することになり、ローラやベルトにはこの過酷な状況に耐え得る耐熱性や機械的強度が要求される。本発明に利用される含窒素耐熱樹脂はこのような要求に全て対応できるものであり、このような耐熱性や機械的強度が発現する理由は、樹脂分子の構造と窒素固有の性質によるものと考えられる。
即ち、本発明に用いられる含窒素耐熱樹脂は一般の耐熱線状高分子とは異なり、窒素原子によるイミド環の形成やベンゼン環によりはしご型（ラダー型）の分子構造をとる。したがって、下表に示すように分子開裂のエネルギーが分子結合部へかかった場合でも簡単に分子鎖が全て切れる確率は非常に低い。つまり、確率的にはしご型分子の一方が熱エネルギーによって開裂した場合でももう一方の結合がきれていない状態であり、また開裂した末端は非常に活性が高い状態を維持しているために直ちに再結合することができる。
【００１３】
【表１】
【００１４】
更に、一般の全芳香族耐熱樹脂に比べ、本発明の含窒素耐熱性樹脂は構造中に窒素原子があるために、アミドやイミダゾールのように窒素原子に水素原子が残っている場合や、また、アミドやイミドのようにアシル基部分の酸素原子により、これを基点とした分子間での水素結合を起こし３次元の網目構造の形成が起こり更に樹脂の機械的強度が増すことになると考えられ、このように分子間の架橋が起こると分子が固定され、部分的結合の開裂が発生しても直ちに再結合し分子の分解は抑制される。また、本発明に示すようにこれら樹脂固有の架橋以外に積極的に架橋点を追加して３次元網目構造を強化することにより更に耐熱性や機械的強度を増加させることも可能である。
【００１５】
また、特に本発明の加熱ローラあるいは加熱用の無端ベルト等の加熱媒体、あるいは加圧媒体例えば前記加熱媒体に対向した加圧ローラの表層あるいは加圧用無端ベルト等の加圧媒体の含窒素耐熱樹脂として少なくともポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミドなどの含窒素耐熱樹脂を少なくとも一種以上使用できる。
なお、本発明によるローラや無端ベルト等の加熱媒体や加圧媒体は画質向上のため下層にシリコンゴムなどの耐熱弾性層を設けたものであっても良い。
【００１６】
本発明による加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトのような加熱媒体や加圧媒体の少なくとも表面を構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、該耐熱樹脂は含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂である場合、加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトを構成する含窒素耐熱性の主鎖部分自体の凝集力や耐摩擦性がフッ素系の樹脂に比べ圧倒的に高く、長期間の使用にも表面が削れ劣化する心配が殆どない。また、一般に前記ポリシロキサン側鎖部分を有する樹脂は表面エネルギーの違いから他の樹脂他の樹脂に対して排他的であり、このような系において、これら含窒素耐熱耐熱性の主鎖部分にジメチルシロキサンあるいはジフェニルシロキサンあるいはメチルフェニルシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分が垂下した形態をとった場合、製膜時に幹となる含窒素耐熱性の主鎖部分は強固に自己凝集し、ポリシロキサン構造の側鎖部分ははじき出され界面に並ぶという分子配向現象が起こる。
【００１７】
このようにして表面に並んだポリシロキサン構造の側鎖セグメントによって加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルト表面の離型性が増大することになると考えられる。当然このとき、枝となったポリシロキサン構造の側鎖セグメントは強固に自己凝集した含窒素耐熱性の主鎖部分に強固に化学結合しているので、表面を形成しているポリシロキサンの側鎖セグメントの脱落が発生することはない。もちろん、これは加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトだけではなく加熱ローラあるいは加熱用の無端ベルトに対向した加圧ローラの表層あるいは加圧用無端ベルトの場合も同様である。
【００１８】
なお、加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトを構成する樹脂として、含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂を少なくとも一種以上混合した場合も同様の原理で同様の効果が得られる。
【００１９】
このようにして表面に並んだポリシロキサンセグメントによって加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルト表面の離型性が増大する。しかも、含窒素耐熱性樹脂の主鎖部分の構成中、ポリシロキサン構造の側鎖部分が結合していない部分の割合が多いので自己凝集した加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトの強度は更に増大する。もちろん、これは加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトだけではなく加熱ローラあるいは加熱用の無端ベルトに対向した加圧ローラの表層あるいは加圧用無端ベルトの場合も同様である。
【００２０】
本発明における該耐熱樹脂は含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する耐熱樹脂は、幹となる含窒素耐熱性の主鎖部分にこれらポリシロキサン構造の側鎖部分の個数が零である場合、含窒素耐熱樹脂そのものなので意味をなさない。したがって、ポリシロキサン構造の側鎖部分の量は含窒素耐熱樹脂の一主鎖部分に少なくとも１個以上垂下されている必要があり、また、垂下されたポリシロキサン構造の側鎖部分の個数が多すぎると一主鎖部分の周りがポリシロキサン構造の側鎖部分のみとなってしまい、幹の含窒素耐熱性樹脂の性質が失われてしまう。したがって、垂下された一主鎖部分の個数の好ましい値は含窒素耐熱樹脂一分子当たり１〜２００個、より好ましくは３〜１００個、更に好ましくは５〜５０個、更により好ましくは７〜２０個が良い。
本発明におけるポリシロキサン構造の側鎖部分には、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、メチルフエニルポリシロキサンがある。もともとジメチル、ジフェニル共にそれぞれの性質を兼ね備えているが、これらの特徴として特にジメチルシロキサン構造はポリシロキサン中もっとも離型性や滑り性が良く、特にジフェニルシロキサン構造は耐熱性、耐汚染性が高い。したがって、メチルフェニルシロキサンはその両方の性質のバランスを調整するのに使用できる。
【００２１】
なお、本発明による含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する耐熱樹脂は以下のような構造を呈していれば良く、その生成方法はどのような方法をとってもよい。
【００２２】
【化３】
更に下図のように一分子中ポリシロキサン枝は一個以上ついていればよい。
【００２３】
【化４】
【００２４】
例えば、本発明にあるようにビニル系のシロキサンマクロモノマーを作成後、マレイミドモノマーと共重合させても良く、具体的にはマクロモノマーはアクリル酸やα−メチルアクリル酸とシラノールやシランカルビノールなどをエステル化した形のものをマレイミドと共重合したものでも良い。
【００２５】
【化５】
幹のモノマー例
【００２６】
【化６】
枝のモノマー例
（Ｒ１：フェニル、ベンジル、メチル、エチル、プロポキシル、シクロへキシル等の置換体
Ｒ２：水素、メチル、フェニル等の置換体
Ｒ３：水素、メチル
ｌ，ｎは添字＝１、２、３、４、・・１００、・・１００００、・・）
【００２７】
上記幹と枝になるモノマーを溶媒、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエンなどの共溶媒と混合し過酸化物によりラジカル反応をさせる溶液重合等が一般的製法といえ、この方法により、所謂、櫛型グラフトポリマーを得ることが可能である。
【００２８】
【化７】
【００２９】
実際には特にこれにこだわるものではなく、ポリエーテルイミドやポリアミドイミドを含むポリイミド、ポリアミド等にシリコンマクロモノマーを混合し、過酸化物を使用した水素引き抜き反応（ラジカル反応利用）により、これらをグラフトしても良いし、また片末端がエチレンオキサイドになったようなものを使用してポリエーテルイミドに組み込んだり、片末端がアミノ基になったものを使用し重縮させたりするのも一つの手法として考えられ、あくまで、幹となる樹脂構造に対してポリシロキサン鎖が枝としてついた形の構造であれば全て使用できる。
【００３０】
【化８】
【００３１】
本発明に使用される加熱ローラや加熱用無端ベルト表面の含窒素耐熱樹脂の例を挙げる。
ポリエーテルイミドの合成方法は、２，２，３，３−テトラカルボキシジフェニレンエーテル２無水物とＨ２ＮＲＮＨ２（Ｒの炭素数＝６〜２０の芳香族炭化水素及び、そのハロゲン誘導体）で表わされるジアミンとを有機溶媒中で１３０℃以上温度で、反応による水を除去しながら合成する。また、等モル量の芳香族ビス（エーテル無水物）と有機ジアミンとの有機ジアミンとの水と有機溶剤の界面条件下での反応による合成法がある。
【００３２】
【化９】
【００３３】
ポリアミドイミドは通常芳香族トリカルボン酸無水物と芳香族ジアミンから作られ、構造的にはイミド基とアミド基を交互に含む形をしている。従来知られているポリアミドイミドの製造法は酸クロリド法とイソシアネート法であり、いずれも芳香族ジアミンとカルボキシル基の遅い反応を補うためにどちらかのモノマーを活性化誘導体に変えて重縮合させる、所謂、迂回法である。最近は芳香族カルボン酸無水物と芳香族ジアミンとを脱水触媒の存在下に直接反応させる直接重縮合法もある。
【００３４】
酸クロリド法は芳香族カルボン酸無水物のカルボキシル基をクロロホルミルに変え、これとアミノ基の速い反応を利用する。
【００３５】
【化１０】
【００３６】
イソシアネート法は芳香族ジアミンのアミノ基をイソシアネート基に変えて、これとカルボキシル基の速い反応を利用し温度は１００℃近傍で行なう。
【００３７】
【化１１】
【００３８】
直接重縮合法は芳香族カルボン酸無水物と芳香族ジアミンとを脱水触媒の存在下に直接反応させる。この方法は反応溶媒にスルホラン、ニトロベンゼン、ベンゾニトリルなどのポリアミドイミドの非溶剤である極性有機溶媒を用い、脱水触媒としては亜燐酸、トリフェニルホスファイト、トリブチルホスフェートなどの有機リン化合物を用い、反応温度は比較的高い２００〜３００℃である。
【００３９】
【化１２】
【００４０】
【化１３】
ポリアミドイミドの化学構造
【００４１】
ポリイミドは有機高分子材料としてはポリベンゾイミダゾールについで極限に近い耐熱性をもっており、分子構造の違いから以下のように分類される。
全芳香族ポリイミドはテトラカルボン酸二無水物とジアミンを有機溶媒中で反応させることにより作られる。
【００４２】
【化１４】
【００４３】
反応は二段階に分かれており、一段目で重合したポリアミド酸を脱水開環させ、ポリイミドとする。重合に用いる溶媒は、Ｎ，Ｎ−ジアセトアミド（ＤＭＡｃ）Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）のような高沸点アミド系溶媒が一般的であるが、クレゾール、クロルフェノールのようなフェノール系溶媒、ジエチレングリコールジメチルエーテル（diglyme）のようなエーテル系溶媒、あるいはピリジンのような三級アミン系溶媒が用いられることもある。
【００４４】
ビスマレイミド型ポリイミドはビスマレイミドを過剰にして末端二重結合のオリゴマーを合成し、二重結合部分の橋かけ反応を利用して硬化させる。また、ビスマレイミドとジシアネートからトリアジン骨格をもったポリイミドもあり、モノマーの組み合わせ比率によってＴｇを２００〜３００℃で変化させられる特徴がある。
【００４５】
【化１５】
【００４６】
ポリベンゾイミダゾールは安定な複素環式ポリマーであり、その製造方法は多数の米国特許、例えば米国再発行特許第２６，０６５号、米国特許第３，３１３，７８３号、米国特許第３，５０９，１０８号、米国特許第３，５１８，２３４号、米国特許第３，５５５，３８９号、米国特許第３，４３３，７７２号、米国特許第３，４０８，３３６号、米国特許第３，５７８，６４４号、米国特許第３，５４９，６０３号、米国特許第３，７０８，４３９号、米国特許第４，１５４，９１９号、米国特許第４，３１２，９７６号、米国特許第４，３７７，５４６号、米国特許第４，５４９，３８８号等に記載されている。また、ＰＢＩの製造方法はJ.P.Critchley、G.J.Knight及びW.W.Wright著「耐熱性ポリマー−技術的に有用な材料（Heat-Resistant Polymers-Technologically Useful Materials）」Plenum Press、New York（1983）、第２５９〜３２２頁にも解説されている。
【００４７】
特に、本発明の実施例に用いたポリベンゾイミダゾールは以下の構造式で示されるポリ−２，２’−（ｍ−フェニレン）−５，５’−ビベンゾイミダゾールである。上記ＰＢＩの変形温度は４３５℃と耐熱性が著しく高いものであり、現存する含窒素耐熱樹脂の中で最も耐熱性が高い。但し、一般にポリベンゾイミダゾールは構造中のアンモニア性水素が水と水素結合をしやすく吸湿するという性質が強く、吸湿することによりローラの表層や、ベルトが変形しその変形による異常画像の発生や記録媒体のシワの問題がある。この吸湿の性質を改良するために、本発明においては、このアンモニア性水素部分をＮ−置換体とし、この部分が５０％以上メチル化されたものを使用し吸湿性を押さえた。この改良により吸湿による変形はなくなり異常画像の発生や記録媒体のシワの問題はなくなった。
【００４８】
【化１６】
【００４９】
本発明にはＡＩＢＮのような一般的ラジカル開始剤が使用できるが、その他にも各種過酸化物をラジカル開始剤として使用できる。
本発明に使用できる過酸化物には以下のようなものがある。
例えば、メチルエチルケトンパーオキサイド、メチルイソブチルケトンパーオキサイド、エチルアセトアセテートパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイドのようなＨ−ＯＯ−Ｒ−ＯＯ−Ｈで表わされるケトンパーオキサイド類が挙げられる。
【００５０】
また、２，４，４−トリメチルペンチル−２−ハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイドなどのようなＲ−ＯＯ−Ｈで表わされるハイドロパーオキサイド等が挙げられる。
【００５１】
また、イソブチリルパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｏ−クロロベンゾイルパーオキサイド、ビス−３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイドなどのような
【００５２】
【化１７】
で表わされるジアシルパーオキサイド類が挙げられる。
【００５３】
また、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキサン、１，３−ビス−（ｔ−ブチルパーオキシ−イソプロピル）−ベンゼン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキサン−３、トリス−（ｔ−ブチルパーオキシ）トリアジンなどのようなＲ−ＯＯ−Ｒで表わされるジアルキルパーオキサイド類が挙げられる。
【００５４】
また、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキサン、２，２−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）−ブタン、４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシバレニックアシド−ｎ−ブチルエステル、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパンなどのようなＲ−ＯＯ−Ｒ’−ＯＯ−Ｒで表わされるパーオキシケタール類が挙げられる。
【００５５】
また、２，４，４−トリメチルペンチルパーオキシネオデカノエート、α−クミルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−ネオデカノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−ネオヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−パイバレート２，４，４−トリメチルペンチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−アミルパーオキシ２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−イソブチレート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−ヘキサハイドロテレフタレート、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキソエート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシパーオキシ−トリメチルアジペートなどのような
【００５６】
【化１８】
で表わされるアルキルパーエステル類が挙げられる。
【００５７】
また、ジ−３−メトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ−２−エチルへキシルパーオキシジカーボネート、ビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、１，６−ビス（ｔ−ブチルパーオキシカーボニロキシ）ヘキサン、ジエチレングリコール−ビス（ｔ−ブチルパーオキシカーボネート）などの
【００５８】
【化１９】
で表わされるパーカーボネート類が挙げられる。
【００５９】
しかし、これはあくまでラジカル開始剤の一例であり、開始剤の種類が本発明を左右するものではなく、また、本発明の実施例ではラジカル重合で樹脂の合成を行なったが、最終的に所望のポリシロキサン構造の側鎖部分を有する耐熱樹脂が得られれば良いわけで、可能であればイオン重合等の方法をとっても差し支えない。
また、重合時にはバルク重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などの形態もとることが可能である。
【００６０】
なお、本実施例に使用したマクロモノマーはアクリル酸やα−メチルアクリル酸とシラノールやシランカルビノールなどをエステル化した形のものをマレイミドと共重合したが、特にこれにこだわるものではなく、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等に直接水素引き抜き反応によりこれらモノマーをグラフトしても良いし、また片末端がエチレンオキサイドになったようなものを使用してポリエーテルイミドに組み込んだり、片末端がアミノ基になったものを使用し重縮させたりするのも一つの手法として考えられ、あくまで、幹となる樹脂構造に対してポリシロキサン構造の側鎖部分を有する耐熱樹脂の形の構造であれば使用できる。
【００６１】
本発明による加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトを構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、その樹脂が含窒素耐熱樹脂を幹とし、枝としてはジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂であるか、加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトを構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、その含窒素耐熱樹脂は、含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂を少なくとも一種以上混合した定着用加熱ローラあるいは加熱用無端ベルト及びこれらを用いた定着装置及びこれを用いた電子写真装置や加熱ローラあるいは加熱用の無端ベルトに対向した加圧ローラの表層あるいは加圧用無端ベルトを構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、その含窒素耐熱樹脂は、含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂であるか、加熱ローラあるいは加熱用の無端ベルトに対向した加圧ローラの表層あるいは加圧用無端ベルトを構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、その含窒素耐熱樹脂は、含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂を少なくとも一種以上混合した定着用加熱ローラあるいは加熱用無端ベルト及びこれらを用いた定着装置及びこれを用いた電子写真装置の場合、この含窒素耐熱樹脂を架橋することにより、さらに性能を向上させることができる。
【００６２】
即ち、加熱用の無端ベルトを構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、その樹脂が含窒素耐熱性の主鎖部分を幹とし、含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する枝としてはジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂であるか、加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトを構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、その樹脂が含窒素耐熱性の主鎖部分を幹とし、含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する枝としてはジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂を少なくとも一種以上混合した形態においてこれら樹脂分子が架橋することにより、樹脂層が更に強固になり機械的強度が上昇する。また、表面にポリシロキサン構造の側鎖部分を有する含窒素耐熱樹脂分子単位が機械的に脱落し性能劣化することを防止できる。
具体的には過酸化物による水素引き抜き反応やメラミンによる架橋、イソシアネートによる架橋などが考えられるが、本発明は架橋方法に左右されるものではない。
【００６３】
また、本発明において、粒子径が２０μｍ以下のシリコン系やフッ素系あるいは含窒素耐熱樹脂系の樹脂粒子を一種以上分散して使用することもできる。これら樹脂微粒子をかかる樹脂層へ分散することで、表面に微粒子が飛び出し、真空状態の密着を防ぐことができ、密着によるマシンジターや微妙な周速の違いによるねじれによるしわ等を防止できる。但し、粒子径はあまりに細かすぎると効果がなくなるので、好ましくは０．１〜１０μｍ、より好ましくは０．２〜１０μｍ、更に好ましくは０．３〜８μｍの粒子が望ましい。
【００６４】
また、本発明においては、１０７Ω以下の導電物質を併用することができる。具体的にはカーボンブラック、ポリアセチレン、ＴＣＮＱ、イオン系の界面活性剤、三酸化アンチモン、酸化スズ、酸化鉄等の導電物質を一種以上分散して使用することもできる。これら導電物質を掛かる樹脂層へ分散することで、摩擦による異常帯電を防ぐことができ、スパークによる電子写真素子の誤動作や、定着デバイスの帯電によるトナーのチリ等異常画像を防止できる。この導電物質の粒子径について、好ましくは０．０１〜２μｍ程度が良い。
【００６５】
本発明の加熱ローラの表層と加圧ローラの表層はディッピングや吹き付け、ノズルによる塗布など所謂コーティングによって作ることができる。また本発明の加熱用の無端ベルトや加圧用無端ベルトについても型を使ってディッピングするか、吹き付け、ノズルによる塗布など所謂コーティングによって作ることができ、更には中空の型を回転させることによる遠心法によっても作ることができる。
【００６６】
【実施例】
以下、本発明を実施例をもとに具体的に説明する。
実施例１
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製） ９．０
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１） １．０
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液をアルミローラにディッピングによりコーティングし１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のＴｇは４３０℃以上であった。
その結果、５μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱ローラをリコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
【００６７】
実施例２
ポリイミド樹脂ワニス
（新日本理化製、リカコートＰＮ−２０） ９．０
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１） １．０
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液をアルミローラにディッピングによりコーティングし１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後、３００℃にて２時間焼きつけ処理を施した。このとき製膜された樹脂のＴｇは２２０℃以上であった。
その結果、５μｍのポリイミドとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱ローラをリコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
【００６８】
実施例３
ポリイミド樹脂ワニス ９．０
（新日本理化製、リカコートＰＮ−２０）
シリコンマクロモノマー ２．０
（東レ・ダウコーニング製、ＢＸ１６−１９２）
【００６９】
【化２０】
カヤクメン Ｈ（化薬アクゾ製、過酸化物） ２．０
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液をアルミローラにディッピングによりコーティングし１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後、３００℃にて２時間焼きつけ処理を施した。このとき製膜された樹脂のＴｇは２２０℃以上であった。
その結果、５μｍのポリイミドとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱ローラをリコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
【００７０】
実施例４
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製） ９．０
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１） １．０
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液を中空型で遠心成型１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のＴｇは４３０℃以上であった。
その結果、４０μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱用の無端ベルトと加圧用無端ベルトを図１に示す定着機に装填し、リコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
【００７１】
実施例５
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製） ９．０
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１） １．０
カヤアシル ＩＢ−Ｃ２０（化薬アクゾ製、過酸化物） ２．０
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液を中空型で遠心成型１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のＴｇは４３０℃以上であった。
その結果、４０μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱用の無端ベルトと加圧用無端ベルトを図１に示す定着装置に装填し、リコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
【００７２】
実施例６
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製） ９．０
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１） １．０
ルブロンＬ−２ １０．０
（ダイキン製、ポリテトラフロロエチレン性粉末）
カヤアル ＩＢ−Ｃ２０（化薬アクゾ製、過酸化物） ２．０
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液を中空型で遠心成型１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のＴｇは４３０℃以上であった。
その結果、４０μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱用の無端ベルトと加圧用無端ベルトを図１に示す定着機に装填し、リコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
また、他の実施例１〜５は時々シワの発生が観られたが、実施例６では殆どシワの発生がなかった。
【００７３】
実施例７
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製） ９．０
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１） １．０
導電性カーボン
（ライオンアクゾ製、ケッチェンブラック ＥＣ） ４．０
カヤアシル ＩＢ−Ｃ２０（化薬アクゾ製、過酸化物） ２．０
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液を中空型で遠心成型１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のＴｇは４３０℃以上であった。
その結果、４０μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱用の無端ベルトと加圧用無端ベルトを図１に示す定着機に装填し、リコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
また、他の実施例１〜６は低温低湿時にスパークによる誤動作やトナーのチリ等の異常画像が観られたが、実施例７においては全くこのような問題の発生はなかった。
【００７４】
比較例１
なお、オリジナルのｉｍａｇｉｏ７０７０のＰＦＡコート定着ローラでは４０００００枚で磨耗してしまい、特にローラ表面のツメ部分は表層が削れてローラの地肌の金属が露出し、その部分にトナーが付着してしまった。またツメ跡部分以外にも微量のオフセットの発生が多くなった。このときの画像はツメ跡に対応した部分で顕著な光沢ムラの発生があり、また微量オフセットがたまってトナーの塊となったものが黒斑点として画像上に現れた。
【００７５】
【発明の効果】
以上、詳細且つ具体的な説明より明らかなように、本発明によれば、耐熱性、耐磨耗性に優れ、かつ離型性（又は忌避性）にも優れた加熱媒体及び／又は加圧媒体が提供され、また、それを使用し著しく改善された定着装置及びこの定着装置を搭載した電子写真装置が提供されるという極めて優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる定着装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
Ｈ１ 発熱体
Ｐ１ トナー像担体
Ｒ１ 定着ロ―ラ
Ｒ２ 冷却ローラ
Ｒ３ 加圧ロ―ラ
Ｒ３ 加圧ロ―ラ
Ｂ１ 定着ベルト
Ｂ２ 補助ベルト
【発明の属する技術分野】
本発明は複写機、プリンター、静電記録、ファクシミリ、静電印刷などに用いられる電子写真装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
本発明は複写やファクシミリ、プリンター等に用いられている電子写真を用いた画像形成装置における定着装置に関する。
電子写真を用いた画像形成装置の定着においては、常温から非常に高い温度の高温度状態まで幅広い温度帯域での温度変化が繰り返され、さらには強い力でベルトにはこの過酷な状況に耐え得る耐熱性や機械的強度が要求される。従来の定着装置は加熱ローラや加熱用の無端ベルト等の加熱媒体を介して、記録媒体加圧ニップされ、この状態で紙などの記録媒体が突入、摺察することになり、ローラや上のトナーに熱を加えトナーを溶融加圧して記録媒体上へ定着可能とするが、同時に加熱媒体へのトナーの接着力も発生するので加熱ローラや加熱ベルト等の加熱媒体表面にＰＴＦＥやＰＦＡ、ＦＥＰなどの層を形成し、離型性を発現させることになる。また、両面を考えた場合には加熱媒体に対向した加圧ローラや加圧用無端ベルト等の加圧媒体表面にもＰＴＦＥやＰＦＡ、ＦＥＰなどフッ素樹脂の層を形成し、離型性を発現させることになる。しかし、このような、フッ素系の樹脂は分子間で滑りが発生し、長期間の使用により少しずつ離型層が磨耗し、また、その磨耗速度が速く、離型層の寿命が短いという欠点があり、耐磨耗性の問題を解決できる方法が望まれていた。
【０００３】
これに対して特許第２９８４４０９号公報、特許第２９８４４０４号公報、特許第３２６１１６６号公報等には、ローラ表面にポリベンゾイミダゾールを用いることにより、この耐磨耗性が改良されることが記載されている。実際、ポリベンゾイミダゾールは耐熱性や機械的強度は非常に高く、特に磨耗に関しては非常に優秀な性能を示す。しかし、表層をこのようにポリベンゾイミダゾールにした場合、確かに機械的強度の増加により磨耗は抑制されるが、電子写真を用いた画像形成装置のトナー定着用途においては、耐摩耗性だけでなく、溶融状態のトナーを定着面に貼り付かせることなく、安定して記録媒体を離型する離型性も必要とされる。このように離型性を重視してＰＴＦＥやＰＦＡ、ＦＥＰなどの層を形成した場合、表層の磨耗を押さえることはできず、離型性を維持したまま磨耗性の改良ができる方法の開発要請が高まっている。
【０００４】
耐熱性ポリイミドシリコーン樹脂自体は従来から知られ（例えばＰＩＸ（日立化成）、ＫＪＲ（信越化学）、高温処理型ＢＥ（Beregston & Associates））ている。ＰＩＸは粘度（２５℃、Ｐａ・ｓ）が１，１で、重量減少開始温度が４５０℃のものであり、ＫＪＲは粘度（２５℃、Ｐａ・ｓ）が１，４〜２。６で、重量減少開始温度が４４０℃のものである。しかしながら、これら耐熱性ポリイミドシリコーン樹脂は、半導体製造分野における基板ウエハ上のＳｉＯ２膜の高湿時の接着性向上のためのもの（１９９０年８月３１日、日刊工業新聞社「シリコーンハンドブック」第５０１〜５０３頁）であって、電子写真のトナー定着装置における耐摩耗性の改善のため役立つことを示唆していない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記問題に対し、本発明は耐熱性、耐磨耗性に優れ、かつ離型性（又は忌避性）にも優れた加熱媒体及び／又は加圧媒体、それを使用した定着装置及びこの定着装置を搭載した電子写真装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決すべく検討を重ねた結果、表面に少なくとも一種以上の耐熱樹脂を有する定着用加熱媒体及び／又は加圧媒体であって、該耐熱樹脂は含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する定着用加熱媒体及び／又は加圧媒体を用いることにより耐熱性、耐磨耗性に優れた定着装置及びこれを用いた電子写真装置を提供できることが見い出された。
【０００７】
ここで、本発明における加熱媒体とは、上記従来技術の場合と同様、トナー像を有する画像記録媒体を加熱する加熱ローラや加熱用の無端ベルト等を意味し、また、加圧媒体はトナー像を有する画像記録媒体を加圧する加圧ローラや加圧用無端ベルト等を意味する。
例えば、図１に示されるように、本発明の定着装置は、基本的に、胴内に発熱体（Ｈ１）を有する定着ロ―ラ（Ｒ１）、定着ローラ（Ｒ１）に対向配置され協働してトナー像担体（Ｐ１）をニップする加圧ロ―ラ（Ｒ３）を有するものであり、さらに、トナー像担体（Ｐ１）の搬送方向下流位置に冷却ローラ（Ｒ２）及びこれと対向して配置され協働してトナー像担体（Ｐ１）をニップする加圧ロ―ラ（Ｒ４）を有していてもよく、また更に、定着ローラ（Ｒ１）と冷却ローラ（Ｒ２）の間に懸架された定着ベルト（Ｂ１）、加圧ロ―ラ（Ｒ３）と加圧ロ―ラ（Ｒ４）の間に懸架された補助ベルト（Ｂ２）を有していてもよい。この場合、定着ロ―ラ（Ｒ１）は加熱ローラであり、冷却ローラ（Ｒ２）は加圧ロ―ラであり、定着ベルト（Ｂ１）は、加熱用の無端ベルトであり、補助ベルト（Ｂ２）には、加熱用の無端ベルトである。
これら本発明のローラや無端ベルト等は、全体が熱樹脂製であり得、又は好ましくは表面が前記耐熱樹脂で被覆されている。
【０００８】
また、特に本発明の電子写真装置に使用している定着装置の加熱ローラや加熱用無端ベルト等の加熱媒体、及び／又は、トナー像を有する画像記録媒体を加圧する加圧ローラや加圧用無端ベルト等の加圧媒体に用いられる含窒素耐熱樹脂の主鎖部分として少なくともポリイミド（ポリエーテルイミド、ポリアミドイミドを含む）、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミド（ポリアラミドを含む）などの含窒素耐熱樹脂を少なくとも一種以上使用できる。
【０００９】
また、特に本発明の電子写真装置に使用している定着装置の加熱ローラや加熱用無端ベルト等の加熱媒体、及び／又は、トナー像を有する画像記録媒体を加圧する加圧ローラや加圧用無端ベルト等の加圧媒体に用いられる前記含窒素耐熱樹脂の主鎖部分は、ポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミド構造のものであることが好ましく、特にポリイミド、ポリベンゾイミダゾール構造のものであることが好ましい。ポリイミド構造には、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミドが含まれ、ポリアミド構造にはポリアラミドが含まれる。
【００１０】
また、該加圧媒体及び／又は加圧媒体に前記含窒素耐熱樹脂の前記主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分は、ジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造部分であってよく、これらはストレート型、非ストレート型（例えば分枝型や部分ネット型）のいずれであってもよい。
【００１１】
本発明に利用できる含窒素耐熱樹脂は、定着の設定温度やオーバーシュート、端部温度上昇の関係で最低でもＴｇが１８０℃以上必要である。Ｔｇは樹脂分子のＣ−Ｃ結合間で自由回転が起こる温度であり、樹脂自体が軟化や溶融していないにも関わらずこの温度以上で樹脂の強度は極端に低下する。したがって、短時間であればＴｇの温度より高い値でもローラやベルトの素材は応力に対して堪えることは可能であるが、Ｔｇ以上の温度以上で定着システムを長時間使用した場合、ローラの表面層やベルトの基体が変形しこの変形した形状のローラやベルトのために異常画像の発生や記録媒体のシワの問題が発生してしまう。したがって、Ｔｇは高ければ高い程良く、好ましくは２００℃以上、より好ましく２５０℃以上、更に好ましくは３００℃以上である。
【００１２】
また、所謂定着は常温から非常に高い温度の高温度状態まで幅広い温度帯域での温度変化が繰り返され、さらには強い力で加圧ニップされ、この状態で紙などの記録媒体が突入することになり、ローラやベルトにはこの過酷な状況に耐え得る耐熱性や機械的強度が要求される。本発明に利用される含窒素耐熱樹脂はこのような要求に全て対応できるものであり、このような耐熱性や機械的強度が発現する理由は、樹脂分子の構造と窒素固有の性質によるものと考えられる。
即ち、本発明に用いられる含窒素耐熱樹脂は一般の耐熱線状高分子とは異なり、窒素原子によるイミド環の形成やベンゼン環によりはしご型（ラダー型）の分子構造をとる。したがって、下表に示すように分子開裂のエネルギーが分子結合部へかかった場合でも簡単に分子鎖が全て切れる確率は非常に低い。つまり、確率的にはしご型分子の一方が熱エネルギーによって開裂した場合でももう一方の結合がきれていない状態であり、また開裂した末端は非常に活性が高い状態を維持しているために直ちに再結合することができる。
【００１３】
【表１】
更に、一般の全芳香族耐熱樹脂に比べ、本発明の含窒素耐熱性樹脂は構造中に窒素原子があるために、アミドやイミダゾールのように窒素原子に水素原子が残っている場合や、また、アミドやイミドのようにアシル基部分の酸素原子により、これを基点とした分子間での水素結合を起こし３次元の網目構造の形成が起こり更に樹脂の機械的強度が増すことになると考えられ、このように分子間の架橋が起こると分子が固定され、部分的結合の開裂が発生しても直ちに再結合し分子の分解は抑制される。また、本発明に示すようにこれら樹脂固有の架橋以外に積極的に架橋点を追加して３次元網目構造を強化することにより更に耐熱性や機械的強度を増加させることも可能である。
【００１５】
また、特に本発明の加熱ローラあるいは加熱用の無端ベルト等の加熱媒体、あるいは加圧媒体例えば前記加熱媒体に対向した加圧ローラの表層あるいは加圧用無端ベルト等の加圧媒体の含窒素耐熱樹脂として少なくともポリイミド、ポリベンゾイミダゾール、ポリアミドなどの含窒素耐熱樹脂を少なくとも一種以上使用できる。
なお、本発明によるローラや無端ベルト等の加熱媒体や加圧媒体は画質向上のため下層にシリコンゴムなどの耐熱弾性層を設けたものであっても良い。
【００１６】
本発明による加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトのような加熱媒体や加圧媒体の少なくとも表面を構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、該耐熱樹脂は含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂である場合、加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトを構成する含窒素耐熱性の主鎖部分自体の凝集力や耐摩擦性がフッ素系の樹脂に比べ圧倒的に高く、長期間の使用にも表面が削れ劣化する心配が殆どない。また、一般に前記ポリシロキサン側鎖部分を有する樹脂は表面エネルギーの違いから他の樹脂他の樹脂に対して排他的であり、このような系において、これら含窒素耐熱耐熱性の主鎖部分にジメチルシロキサンあるいはジフェニルシロキサンあるいはメチルフェニルシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分が垂下した形態をとった場合、製膜時に幹となる含窒素耐熱性の主鎖部分は強固に自己凝集し、ポリシロキサン構造の側鎖部分ははじき出され界面に並ぶという分子配向現象が起こる。
【００１７】
このようにして表面に並んだポリシロキサン構造の側鎖セグメントによって加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルト表面の離型性が増大することになると考えられる。当然このとき、枝となったポリシロキサン構造の側鎖セグメントは強固に自己凝集した含窒素耐熱性の主鎖部分に強固に化学結合しているので、表面を形成しているポリシロキサンの側鎖セグメントの脱落が発生することはない。もちろん、これは加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトだけではなく加熱ローラあるいは加熱用の無端ベルトに対向した加圧ローラの表層あるいは加圧用無端ベルトの場合も同様である。
【００１８】
なお、加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトを構成する樹脂として、含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂を少なくとも一種以上混合した場合も同様の原理で同様の効果が得られる。
【００１９】
このようにして表面に並んだポリシロキサンセグメントによって加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルト表面の離型性が増大する。しかも、含窒素耐熱性樹脂の主鎖部分の構成中、ポリシロキサン構造の側鎖部分が結合していない部分の割合が多いので自己凝集した加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトの強度は更に増大する。もちろん、これは加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトだけではなく加熱ローラあるいは加熱用の無端ベルトに対向した加圧ローラの表層あるいは加圧用無端ベルトの場合も同様である。
【００２０】
本発明における該耐熱樹脂は含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する耐熱樹脂は、幹となる含窒素耐熱性の主鎖部分にこれらポリシロキサン構造の側鎖部分の個数が零である場合、含窒素耐熱樹脂そのものなので意味をなさない。したがって、ポリシロキサン構造の側鎖部分の量は含窒素耐熱樹脂の一主鎖部分に少なくとも１個以上垂下されている必要があり、また、垂下されたポリシロキサン構造の側鎖部分の個数が多すぎると一主鎖部分の周りがポリシロキサン構造の側鎖部分のみとなってしまい、幹の含窒素耐熱性樹脂の性質が失われてしまう。したがって、垂下された一主鎖部分の個数の好ましい値は含窒素耐熱樹脂一分子当たり１〜２００個、より好ましくは３〜１００個、更に好ましくは５〜５０個、更により好ましくは７〜２０個が良い。
本発明におけるポリシロキサン構造の側鎖部分には、ジメチルポリシロキサン、ジフェニルポリシロキサン、メチルフエニルポリシロキサンがある。もともとジメチル、ジフェニル共にそれぞれの性質を兼ね備えているが、これらの特徴として特にジメチルシロキサン構造はポリシロキサン中もっとも離型性や滑り性が良く、特にジフェニルシロキサン構造は耐熱性、耐汚染性が高い。したがって、メチルフェニルシロキサンはその両方の性質のバランスを調整するのに使用できる。
【００２１】
なお、本発明による含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する耐熱樹脂は以下のような構造を呈していれば良く、その生成方法はどのような方法をとってもよい。
【００２２】
【化３】
【００２３】
【化４】
例えば、本発明にあるようにビニル系のシロキサンマクロモノマーを作成後、マレイミドモノマーと共重合させても良く、具体的にはマクロモノマーはアクリル酸やα−メチルアクリル酸とシラノールやシランカルビノールなどをエステル化した形のものをマレイミドと共重合したものでも良い。
【００２５】
【化５】
幹のモノマー例
【化６】
枝のモノマー例
Ｒ２：水素、メチル、フェニル等の置換体
Ｒ３：水素、メチル
ｌ，ｎは添字＝１、２、３、４、・・１００、・・１００００、・・）
【００２７】
上記幹と枝になるモノマーを溶媒、例えばプロピレングリコールモノメチルエーテル、トルエンなどの共溶媒と混合し過酸化物によりラジカル反応をさせる溶液重合等が一般的製法といえ、この方法により、所謂、櫛型グラフトポリマーを得ることが可能である。
【００２８】
【化７】
実際には特にこれにこだわるものではなく、ポリエーテルイミドやポリアミドイミドを含むポリイミド、ポリアミド等にシリコンマクロモノマーを混合し、過酸化物を使用した水素引き抜き反応（ラジカル反応利用）により、これらをグラフトしても良いし、また片末端がエチレンオキサイドになったようなものを使用してポリエーテルイミドに組み込んだり、片末端がアミノ基になったものを使用し重縮させたりするのも一つの手法として考えられ、あくまで、幹となる樹脂構造に対してポリシロキサン鎖が枝としてついた形の構造であれば全て使用できる。
【００３０】
【化８】
本発明に使用される加熱ローラや加熱用無端ベルト表面の含窒素耐熱樹脂の例を挙げる。
ポリエーテルイミドの合成方法は、２，２，３，３−テトラカルボキシジフェニレンエーテル２無水物とＨ２ＮＲＮＨ２（Ｒの炭素数＝６〜２０の芳香族炭化水素及び、そのハロゲン誘導体）で表わされるジアミンとを有機溶媒中で１３０℃以上温度で、反応による水を除去しながら合成する。また、等モル量の芳香族ビス（エーテル無水物）と有機ジアミンとの有機ジアミンとの水と有機溶剤の界面条件下での反応による合成法がある。
【００３２】
【化９】
ポリアミドイミドは通常芳香族トリカルボン酸無水物と芳香族ジアミンから作られ、構造的にはイミド基とアミド基を交互に含む形をしている。従来知られているポリアミドイミドの製造法は酸クロリド法とイソシアネート法であり、いずれも芳香族ジアミンとカルボキシル基の遅い反応を補うためにどちらかのモノマーを活性化誘導体に変えて重縮合させる、所謂、迂回法である。最近は芳香族カルボン酸無水物と芳香族ジアミンとを脱水触媒の存在下に直接反応させる直接重縮合法もある。
【００３４】
酸クロリド法は芳香族カルボン酸無水物のカルボキシル基をクロロホルミルに変え、これとアミノ基の速い反応を利用する。
【００３５】
【化１０】
イソシアネート法は芳香族ジアミンのアミノ基をイソシアネート基に変えて、これとカルボキシル基の速い反応を利用し温度は１００℃近傍で行なう。
【００３７】
【化１１】
直接重縮合法は芳香族カルボン酸無水物と芳香族ジアミンとを脱水触媒の存在下に直接反応させる。この方法は反応溶媒にスルホラン、ニトロベンゼン、ベンゾニトリルなどのポリアミドイミドの非溶剤である極性有機溶媒を用い、脱水触媒としては亜燐酸、トリフェニルホスファイト、トリブチルホスフェートなどの有機リン化合物を用い、反応温度は比較的高い２００〜３００℃である。
【００３９】
【化１２】
【化１３】
ポリアミドイミドの化学構造
ポリイミドは有機高分子材料としてはポリベンゾイミダゾールについで極限に近い耐熱性をもっており、分子構造の違いから以下のように分類される。
全芳香族ポリイミドはテトラカルボン酸二無水物とジアミンを有機溶媒中で反応させることにより作られる。
【００４２】
【化１４】
反応は二段階に分かれており、一段目で重合したポリアミド酸を脱水開環させ、ポリイミドとする。重合に用いる溶媒は、Ｎ，Ｎ−ジアセトアミド（ＤＭＡｃ）Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）のような高沸点アミド系溶媒が一般的であるが、クレゾール、クロルフェノールのようなフェノール系溶媒、ジエチレングリコールジメチルエーテル（diglyme）のようなエーテル系溶媒、あるいはピリジンのような三級アミン系溶媒が用いられることもある。
【００４４】
ビスマレイミド型ポリイミドはビスマレイミドを過剰にして末端二重結合のオリゴマーを合成し、二重結合部分の橋かけ反応を利用して硬化させる。また、ビスマレイミドとジシアネートからトリアジン骨格をもったポリイミドもあり、モノマーの組み合わせ比率によってＴｇを２００〜３００℃で変化させられる特徴がある。
【００４５】
【化１５】
ポリベンゾイミダゾールは安定な複素環式ポリマーであり、その製造方法は多数の米国特許、例えば米国再発行特許第２６，０６５号、米国特許第３，３１３，７８３号、米国特許第３，５０９，１０８号、米国特許第３，５１８，２３４号、米国特許第３，５５５，３８９号、米国特許第３，４３３，７７２号、米国特許第３，４０８，３３６号、米国特許第３，５７８，６４４号、米国特許第３，５４９，６０３号、米国特許第３，７０８，４３９号、米国特許第４，１５４，９１９号、米国特許第４，３１２，９７６号、米国特許第４，３７７，５４６号、米国特許第４，５４９，３８８号等に記載されている。また、ＰＢＩの製造方法はJ.P.Critchley、G.J.Knight及びW.W.Wright著「耐熱性ポリマー−技術的に有用な材料（Heat-Resistant Polymers-Technologically Useful Materials）」Plenum Press、New York（1983）、第２５９〜３２２頁にも解説されている。
【００４７】
特に、本発明の実施例に用いたポリベンゾイミダゾールは以下の構造式で示されるポリ−２，２’−（ｍ−フェニレン）−５，５’−ビベンゾイミダゾールである。上記ＰＢＩの変形温度は４３５℃と耐熱性が著しく高いものであり、現存する含窒素耐熱樹脂の中で最も耐熱性が高い。但し、一般にポリベンゾイミダゾールは構造中のアンモニア性水素が水と水素結合をしやすく吸湿するという性質が強く、吸湿することによりローラの表層や、ベルトが変形しその変形による異常画像の発生や記録媒体のシワの問題がある。この吸湿の性質を改良するために、本発明においては、このアンモニア性水素部分をＮ−置換体とし、この部分が５０％以上メチル化されたものを使用し吸湿性を押さえた。この改良により吸湿による変形はなくなり異常画像の発生や記録媒体のシワの問題はなくなった。
【００４８】
【化１６】
本発明にはＡＩＢＮのような一般的ラジカル開始剤が使用できるが、その他にも各種過酸化物をラジカル開始剤として使用できる。
本発明に使用できる過酸化物には以下のようなものがある。
例えば、メチルエチルケトンパーオキサイド、メチルイソブチルケトンパーオキサイド、エチルアセトアセテートパーオキサイド、アセチルアセトンパーオキサイド、メチルシクロヘキサノンパーオキサイド、シクロヘキサノンパーオキサイドのようなＨ−ＯＯ−Ｒ−ＯＯ−Ｈで表わされるケトンパーオキサイド類が挙げられる。
【００５０】
また、２，４，４−トリメチルペンチル−２−ハイドロパーオキサイド、ジイソプロピルベンゼンハイドロパーオキサイド、クメンハイドロパーオキサイド、ｔ−ブチルハイドロパーオキサイドなどのようなＲ−ＯＯ−Ｈで表わされるハイドロパーオキサイド等が挙げられる。
【００５１】
また、イソブチリルパーオキサイド、２，４−ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ｏ−クロロベンゾイルパーオキサイド、ビス−３，５，５−トリメチルヘキサノイルパーオキサイド、ラウロイルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、ｐ−クロロベンゾイルパーオキサイドなどのような
【００５２】
【化１７】
【００５３】
また、ジクミルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキサン、１，３−ビス−（ｔ−ブチルパーオキシ−イソプロピル）−ベンゼン、ｔ−ブチルクミルパーオキサイド、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）−ヘキサン−３、トリス−（ｔ−ブチルパーオキシ）トリアジンなどのようなＲ−ＯＯ−Ｒで表わされるジアルキルパーオキサイド類が挙げられる。
【００５４】
また、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−３，３，５−トリメチルシクロヘキサン、１，１−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキサン、２，２−ジ−（ｔ−ブチルパーオキシ）−ブタン、４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシバレニックアシド−ｎ−ブチルエステル、２，２−ビス（４，４−ジ−ｔ−ブチルパーオキシシクロヘキシル）プロパンなどのようなＲ−ＯＯ−Ｒ’−ＯＯ−Ｒで表わされるパーオキシケタール類が挙げられる。
【００５５】
また、２，４，４−トリメチルペンチルパーオキシネオデカノエート、α−クミルパーオキシネオデカノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−ネオデカノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−ネオヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−パイバレート２，４，４−トリメチルペンチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−アミルパーオキシ２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−２−エチルヘキサノエート、ｔ−ブチルパーオキシ−イソブチレート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシ−ヘキサハイドロテレフタレート、ｔ−ブチルパーオキシ−３，５，５−トリメチルヘキソエート、ｔ−ブチルパーオキシアセテート、ｔ−ブチルパーオキシベンゾエート、ジ−ｔ−ブチルパーオキシパーオキシ−トリメチルアジペートなどのような
【００５６】
【化１８】
【００５７】
また、ジ−３−メトキシブチルパーオキシジカーボネート、ジ−２−エチルへキシルパーオキシジカーボネート、ビス（４−ｔ−ブチルシクロヘキシル）パーオキシジカーボネート、ジイソプロピルパーオキシジカーボネート、ｔ−ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、１，６−ビス（ｔ−ブチルパーオキシカーボニロキシ）ヘキサン、ジエチレングリコール−ビス（ｔ−ブチルパーオキシカーボネート）などの
【００５８】
【化１９】
【００５９】
しかし、これはあくまでラジカル開始剤の一例であり、開始剤の種類が本発明を左右するものではなく、また、本発明の実施例ではラジカル重合で樹脂の合成を行なったが、最終的に所望のポリシロキサン構造の側鎖部分を有する耐熱樹脂が得られれば良いわけで、可能であればイオン重合等の方法をとっても差し支えない。
また、重合時にはバルク重合、溶液重合、懸濁重合、乳化重合などの形態もとることが可能である。
【００６０】
なお、本実施例に使用したマクロモノマーはアクリル酸やα−メチルアクリル酸とシラノールやシランカルビノールなどをエステル化した形のものをマレイミドと共重合したが、特にこれにこだわるものではなく、ポリエーテルイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリイミド等に直接水素引き抜き反応によりこれらモノマーをグラフトしても良いし、また片末端がエチレンオキサイドになったようなものを使用してポリエーテルイミドに組み込んだり、片末端がアミノ基になったものを使用し重縮させたりするのも一つの手法として考えられ、あくまで、幹となる樹脂構造に対してポリシロキサン構造の側鎖部分を有する耐熱樹脂の形の構造であれば使用できる。
【００６１】
本発明による加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトを構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、その樹脂が含窒素耐熱樹脂を幹とし、枝としてはジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂であるか、加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトを構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、その含窒素耐熱樹脂は、含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂を少なくとも一種以上混合した定着用加熱ローラあるいは加熱用無端ベルト及びこれらを用いた定着装置及びこれを用いた電子写真装置や加熱ローラあるいは加熱用の無端ベルトに対向した加圧ローラの表層あるいは加圧用無端ベルトを構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、その含窒素耐熱樹脂は、含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂であるか、加熱ローラあるいは加熱用の無端ベルトに対向した加圧ローラの表層あるいは加圧用無端ベルトを構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、その含窒素耐熱樹脂は、含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂を少なくとも一種以上混合した定着用加熱ローラあるいは加熱用無端ベルト及びこれらを用いた定着装置及びこれを用いた電子写真装置の場合、この含窒素耐熱樹脂を架橋することにより、さらに性能を向上させることができる。
【００６２】
即ち、加熱用の無端ベルトを構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、その樹脂が含窒素耐熱性の主鎖部分を幹とし、含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する枝としてはジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂であるか、加熱ローラの表層あるいは加熱用の無端ベルトを構成する樹脂が少なくとも一種以上の含窒素耐熱樹脂からなり、その樹脂が含窒素耐熱性の主鎖部分を幹とし、含窒素耐熱性の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する枝としてはジメチルポリシロキサンあるいはジフェニルポリシロキサンあるいはメチルフェニルポリシロキサンなどのポリシロキサン構造の側鎖部分を有する形態の樹脂を少なくとも一種以上混合した形態においてこれら樹脂分子が架橋することにより、樹脂層が更に強固になり機械的強度が上昇する。また、表面にポリシロキサン構造の側鎖部分を有する含窒素耐熱樹脂分子単位が機械的に脱落し性能劣化することを防止できる。
具体的には過酸化物による水素引き抜き反応やメラミンによる架橋、イソシアネートによる架橋などが考えられるが、本発明は架橋方法に左右されるものではない。
【００６３】
また、本発明において、粒子径が２０μｍ以下のシリコン系やフッ素系あるいは含窒素耐熱樹脂系の樹脂粒子を一種以上分散して使用することもできる。これら樹脂微粒子をかかる樹脂層へ分散することで、表面に微粒子が飛び出し、真空状態の密着を防ぐことができ、密着によるマシンジターや微妙な周速の違いによるねじれによるしわ等を防止できる。但し、粒子径はあまりに細かすぎると効果がなくなるので、好ましくは０．１〜１０μｍ、より好ましくは０．２〜１０μｍ、更に好ましくは０．３〜８μｍの粒子が望ましい。
【００６４】
また、本発明においては、１０７Ω以下の導電物質を併用することができる。具体的にはカーボンブラック、ポリアセチレン、ＴＣＮＱ、イオン系の界面活性剤、三酸化アンチモン、酸化スズ、酸化鉄等の導電物質を一種以上分散して使用することもできる。これら導電物質を掛かる樹脂層へ分散することで、摩擦による異常帯電を防ぐことができ、スパークによる電子写真素子の誤動作や、定着デバイスの帯電によるトナーのチリ等異常画像を防止できる。この導電物質の粒子径について、好ましくは０．０１〜２μｍ程度が良い。
【００６５】
本発明の加熱ローラの表層と加圧ローラの表層はディッピングや吹き付け、ノズルによる塗布など所謂コーティングによって作ることができる。また本発明の加熱用の無端ベルトや加圧用無端ベルトについても型を使ってディッピングするか、吹き付け、ノズルによる塗布など所謂コーティングによって作ることができ、更には中空の型を回転させることによる遠心法によっても作ることができる。
【００６６】
【実施例】
以下、本発明を実施例をもとに具体的に説明する。
実施例１
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製） ９．０
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１） １．０
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液をアルミローラにディッピングによりコーティングし１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のＴｇは４３０℃以上であった。
その結果、５μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱ローラをリコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
【００６７】
実施例２
ポリイミド樹脂ワニス
（新日本理化製、リカコートＰＮ−２０） ９．０
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１） １．０
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液をアルミローラにディッピングによりコーティングし１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後、３００℃にて２時間焼きつけ処理を施した。このとき製膜された樹脂のＴｇは２２０℃以上であった。
その結果、５μｍのポリイミドとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱ローラをリコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
【００６８】
実施例３
ポリイミド樹脂ワニス ９．０
（新日本理化製、リカコートＰＮ−２０）
シリコンマクロモノマー ２．０
（東レ・ダウコーニング製、ＢＸ１６−１９２）
【００６９】
【化２０】
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液をアルミローラにディッピングによりコーティングし１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後、３００℃にて２時間焼きつけ処理を施した。このとき製膜された樹脂のＴｇは２２０℃以上であった。
その結果、５μｍのポリイミドとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱ローラをリコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
【００７０】
実施例４
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製） ９．０
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１） １．０
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液を中空型で遠心成型１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のＴｇは４３０℃以上であった。
その結果、４０μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱用の無端ベルトと加圧用無端ベルトを図１に示す定着機に装填し、リコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
【００７１】
実施例５
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製） ９．０
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１） １．０
カヤアシル ＩＢ−Ｃ２０（化薬アクゾ製、過酸化物） ２．０
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液を中空型で遠心成型１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のＴｇは４３０℃以上であった。
その結果、４０μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱用の無端ベルトと加圧用無端ベルトを図１に示す定着装置に装填し、リコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
【００７２】
実施例６
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製） ９．０
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１） １．０
ルブロンＬ−２ １０．０
（ダイキン製、ポリテトラフロロエチレン性粉末）
カヤアル ＩＢ−Ｃ２０（化薬アクゾ製、過酸化物） ２．０
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液を中空型で遠心成型１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のＴｇは４３０℃以上であった。
その結果、４０μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱用の無端ベルトと加圧用無端ベルトを図１に示す定着機に装填し、リコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
また、他の実施例１〜５は時々シワの発生が観られたが、実施例６では殆どシワの発生がなかった。
【００７３】
実施例７
ポリベンゾイミダゾール（クラリアント社製） ９．０
シリコングラフトポリイミド
＝アクリル系ビニルシリコン／マレイミド共重合物
（綜研化学製、ＬＢＩ−１０１−１） １．０
導電性カーボン
（ライオンアクゾ製、ケッチェンブラック ＥＣ） ４．０
カヤアシル ＩＢ−Ｃ２０（化薬アクゾ製、過酸化物） ２．０
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（溶媒） ９０．０
に調整した液を中空型で遠心成型１７０℃にて８時間乾燥させた。
その後３００℃で２時間焼きつけ処理を行なった。このとき製膜された樹脂のＴｇは４３０℃以上であった。
その結果、４０μｍのポリベンゾイミダゾールとシリコン樹脂グラフトポリイミドの混合皮膜が形成された。このようにして得られた加熱用の無端ベルトと加圧用無端ベルトを図１に示す定着機に装填し、リコー製ｉｍａｇｉｏ７０７０に装着し、定着温度を１８５℃に設定して耐久性試験を行なった。
その結果、目標５０００００枚のところ８０００００枚の通紙テストでローラへの巻き付きやオフセットなどの異常画像の問題は発生せず、画像上ツメ跡などの見た目で直ぐわかるような問題もなく、初期の画像と殆ど変わらないことがわかった。また、８０００００枚の通紙テストで試験後ローラ表面の観察を行なったが殆ど磨耗しておらず、特にツメの当たっている部分についても表面の艶も殆ど変化していなかった。なお１００００００枚ではツメ部分に多少の磨耗があり、ローラ表面の艶が多少変わっており、画像上良く観察するとツメが当たっている部分に対応して多少艶に違いが観られたが問題になるレベルではなかった。
また、他の実施例１〜６は低温低湿時にスパークによる誤動作やトナーのチリ等の異常画像が観られたが、実施例７においては全くこのような問題の発生はなかった。
【００７４】
比較例１
なお、オリジナルのｉｍａｇｉｏ７０７０のＰＦＡコート定着ローラでは４０００００枚で磨耗してしまい、特にローラ表面のツメ部分は表層が削れてローラの地肌の金属が露出し、その部分にトナーが付着してしまった。またツメ跡部分以外にも微量のオフセットの発生が多くなった。このときの画像はツメ跡に対応した部分で顕著な光沢ムラの発生があり、また微量オフセットがたまってトナーの塊となったものが黒斑点として画像上に現れた。
【００７５】
【発明の効果】
以上、詳細且つ具体的な説明より明らかなように、本発明によれば、耐熱性、耐磨耗性に優れ、かつ離型性（又は忌避性）にも優れた加熱媒体及び／又は加圧媒体が提供され、また、それを使用し著しく改善された定着装置及びこの定着装置を搭載した電子写真装置が提供されるという極めて優れた効果が発揮される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に用いる定着装置の一例を示す図である。
【符号の説明】
Ｈ１ 発熱体
Ｐ１ トナー像担体
Ｒ１ 定着ロ―ラ
Ｒ２ 冷却ローラ
Ｒ３ 加圧ロ―ラ
Ｒ３ 加圧ロ―ラ
Ｂ１ 定着ベルト
Ｂ２ 補助ベルト
Claims (12)
- 主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有し、該主鎖部分が、ポリベンゾイミダゾール構造である耐熱性樹脂を含み、ポリイミド構造の耐熱性樹脂、ポリアミド構造の耐熱性樹脂からなる群から選ばれた樹脂を含んでもよい定着用加熱媒体及び／又は加圧媒体であって、
前記ポリベンゾイミダゾール構造が、ポリ−２，２’−（ｍ−フェニレン）−５，５’−ビベンゾイミダゾールであることを特徴とする定着用加熱及び／又は加圧媒体。 - 前記ポリベンゾイミダゾール構造が、ベンゾイミダゾール環を構成する２級アミン性の窒素原子に結合する水素原子の５０％以上がアルキル基で置換されてＮ−アルキル置換されたものであることを特徴とする請求項１に記載の定着用加熱及び／又は加圧媒体。
- 主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有し、該主鎖部分が、ポリイミド構造である耐熱性樹脂を含み、ポリベンゾイミダゾール構造の耐熱性樹脂、ポリアミド構造の耐熱性樹脂からなる群から選ばれた樹脂を含にでもよい定着用加熱媒体及び／又は加圧媒体であって、
前記ポリイミド構造の主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分が、主鎖部分のマレイミドの第２級アミンから垂下した以下の構造のものであることを特徴とする定着用加熱及び／又は加圧媒体。
【化１】
枝の主構造
（Ｒ１：フェニル、ベンジル、メチル、エチル、プロポキシル、シクロへキシル等の置換体
Ｒ２：水素、メチル、フェニル等の置換体
Ｒ３：水素、メチル
ｌ，ｍ，ｎは添字＝正の整数）。 - 主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有し、該主鎖部分が、ポリイミド構造である耐熱性樹脂を含み、ポリベンゾイミダゾール構造の耐熱性樹脂、ポリアミド構造の耐熱性樹脂からなる群から選ばれた樹脂を含にでもよい定着用加熱媒体及び／又は加圧媒体であって、
前記ポリイミド構造の主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分が、主鎖部分のマレイミドの第２級アミンから垂下した以下の構造のものであることを特徴とする請求項１または２に記載の定着用加熱及び／又は加圧媒体。
【化２】
枝の主構造
（Ｒ１：フェニル、ベンジル、メチル、エチル、プロポキシル、シクロへキシル等の置換体
Ｒ２：水素、メチル、フェニル等の置換体
Ｒ３：水素、メチル
ｌ，ｍ，ｎは添字＝正の整数）。 - ポリベンゾイミダゾール構造、ポリイミド構造、ポリアミド構造の主鎖部分と、該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する前記耐熱樹脂が、前記ポリベンゾイミダゾール構造である耐熱性樹脂、前記ポリイミド構造の耐熱性樹脂、前記ポリアミド構造の耐熱性樹脂に、ラジカル反応性シリコンマクロモノマーを水素引き抜き反応により構造中にグラフトし、シリコングラフト含窒素耐熱樹脂としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着用加熱及び／又は加圧媒体。
- 前記ポリシロキサン構造の側鎖部分が、ジメチルポリシロキサン、メチルフェニルポリシロキサン又はジフェニルポリシロキサン構造の側鎖部分であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着用加熱及び／又は加圧媒体。
- 前記ポリベンゾイミダゾール構造、前記ポリイミド構造、前記ポリアミド構造の主鎖部分と該主鎖部分から垂下したポリシロキサン構造の側鎖部分を有する前記耐熱樹脂が、１種類以上の他の樹脂の混合物として用いられ、該他の樹脂もポリイミド構造、ポリベンゾイミダゾール構造、又はポリアミド構造の主鎖部分を有するものであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着用加熱及び／又は加圧媒体。
- 前記耐熱樹脂、又は前記耐熱樹脂と１種類以上の他の樹脂とが架橋されてなるものであることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の定着用加熱及び／又は加圧媒体。
- 前記耐熱樹脂中に、シリコン系樹脂粒子、フッ素系樹脂粒子又は含窒素耐熱樹脂系樹脂粒子が一種以上分散混合されていることを特徴とする請求項１乃８のいずれかに記載の定着用加熱及び／又は加圧媒体。
- 前記耐熱樹脂中に、導電物質が一種以上分散混合されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の定着用加熱及び／又は加圧媒体。
- 前記請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着用加熱及び／又は加圧媒体を用いた定着装置。
- 前記請求項１１記載の定着装置を装着した電子写真装置。
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