JP5911223B2

JP5911223B2 - 定着用部材とその製造方法、および定着装置

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Publication number: JP5911223B2
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Inventors: 祐二北野
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Description

本発明は電子写真画像形成装置においてトナーの定着に用いられる定着用部材とその製造方法、および定着装置に関するものである。

定着用部材の表面には高いトナー離型性が求められている。すなわち、紙などの記録材上に静電的に形成されたトナー画像を熱、圧力等を加えて定着させる際に、定着用部材の表面へのトナー付着を抑制することが求められている。トナーが定着用部材表面に付着すると、記録材上に形成されたトナー画像には部分的な欠けが生じてしまう。また、定着用部材の表面に付着したトナーは、次に搬送されてきた記録材に定着され、当該記録材の電子写真画像の品位を低下させる。したがって、定着用部材の表面を構成するトナー離型層のトナー離型性を如何に向上させるかが、定着用部材の性能上重要であるといえる。

一方、定着用部材の表面層に対しては、柔軟さが求められている。すなわち、柔軟な表面層は、紙繊維の凹凸に対する追従性が高いため、紙繊維の凹部に入り込んだトナーに対しても良く熱を伝えることができる。そのため、定着用部材の表面層にはゴムが含有されているものがある。
しかしながら、一般的にゴムはフッ素樹脂と比較して表面エネルギーが高いため、トナー離型性に劣る。そのため、カラーオイルレス定着においては、離型層に用いる材料として実用化されているのはフッ素樹脂のみであり、ゴムを含む離型層を有する定着用部材は現在のところ実用化されていない。このような状況の下、優れたトナー離型性と柔軟さとを兼ね備えた表面層を有する定着用部材を得るための提案がなされている。

特許文献１には、表面層の柔軟性とトナー離型性とを高いレベルで両立させることを目的として、分子内にエーテル結合を有するフッ素ゴムと、カラートナーのワックスに対する親和性に優れる、ポリエーテル構造を有するシリコーン系界面活性剤とを含む離型層を備えた定着用部材が提案されている。また、特許文献２には、表面層にフッ素ゴムと、非イオン性フッ素系界面活性剤とを含有させることによって、柔軟であり、かつ、トナー離型性に優れた表面層を備えた定着用部材が開示されている。

特開２００７−０５８１９７号公報特開２００５−２１５１５３号公報

しかしながら、本発明者らは、近年のトナーの低融点化の傾向に鑑み、フッ素ゴムを含む柔軟な表面層のトナー離型性の、より一層の改善が必要であるとの認識を得た。

そこで、本発明の目的は、トナー離型性の更なる改善が図られたフッ素ゴムを含むトナー離型層を備えた定着用部材およびその製造方法を提供することである。本発明の他の目的は、高品位な電子写真画像の形成に資する定着装置の提供にある。

本発明によれば、基材とトナー離型層とを有する定着用部材であって、該トナー離型層は、フッ素ゴム、シリコーン系界面活性剤、および、フッ素系界面活性剤の混合物の架橋物を含み、該フッ素ゴムは、ビニリデンフルオライドと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との三元共重合体からなり、かつ、フッ素濃度が６５質量％以上であり、該フッ素系界面活性剤は、親水基および親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が４〜６である定着用部材が提供される。

また、本発明によれば、上記の定着用部材の製造方法であって、ビニリデンフルオライドと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との三元共重合体からなり、かつフッ素濃度が６５質量％以上であるフッ素ゴムと、シリコーン系界面活性剤と、親水基および親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が４〜６であるフッ素系界面活性剤と、を含むトナー離型層形成用の塗工液の塗膜を硬化させてトナー離型層を形成する工程を有する定着用部材の製造方法が提供される。
更に本発明によれば、電子写真画像形成装置に用いられる定着装置であって、該定着装置は、上記の定着用部材を有する定着装置が提供される。

本発明によれば、柔軟で、かつ、高いトナー離型性を有するトナー離型層を有する定着用部材を得ることができる。また、本発明によれば、高画質な電子写真画像を形成することができる定着装置を得ることができる。

本発明に係る定着用部材の断面層構成の一例を示す模式図である。本発明に係る低加圧力タイプの定着装置の一例を示す断面模式図である。

本発明に係る定着用部材の断面層構成の一例を図１に示す。図１において、１はトナー離型層、２はシリコーンゴム等を含む柔軟な熱伝導層、３は基材である。
そして、本発明に係るトナー離型層は、フッ素ゴム、シリコーン系界面活性剤、および、フッ素系界面活性剤の混合物の架橋物を含む。

＜フッ素系界面活性剤＞
本発明においてフッ素系界面活性剤は、親水基と親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が４〜６である。親水基とは、エーテル基であり、例えばエーテル基を有する炭化水素としてエチレンオキサイド、プロピレンオキサイドのようなアルキレンオキサイドを挙げることができる。親油基とは、本発明においてワックスとの親和性を補助的に高める作用を有するものであり、具体的には炭化水素基を挙げることができる。また、パーフルオロアルキル基の炭素数はパーフルオロアルキル基の部材表面への露出に大きく影響するものであり、炭素数が８以上になるとパーフルオロアルキル基が部材表面に露出しやすくなる。その結果、パーフルオロアルキル基は本発明の離型層であるゴム表面に露出しやすくなり、シリコーン系界面活性剤によるワックスとの親和性を向上する効果を阻害してしまうので望ましくない。また、パーフルオロアルキル基の炭素数が４未満である場合にはフッ素ゴムにフッ素系界面活性剤を配合しても分散せずに凝集してしまうことがあるので好ましくない。したがって、本発明においてはパーフルオロアルキル基の炭素数は４以上、８未満、特に入手容易であることから６以下であることが望ましい。

また、フッ素系界面活性剤の配合量は後述するフッ素ゴムとシリコーン系界面活性剤の合計１００質量部に対して、１０質量部以下であることがより好ましい。配合量を１０質量部以下とすることで、フッ素濃度が高いフッ素ゴムによるトナー主成分の結着樹脂をはじく効果が確実に発現される。

＜フッ素ゴム＞
本発明に係るフッ素ゴムは、ビニリデンフルオライドと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との三元共重合体からなり、かつフッ素濃度が６５質量％以上のフッ素ゴムの架橋物である。

具体的には、該フッ素ゴムは、ビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体からなり、かつ分子鎖末端または側鎖にヨウ素または臭素で置換されたラジカル反応点を有する。そして、このフッ素ゴムは、有機過酸化物などのラジカル反応開始剤や、あるいは電子線を照射することによって、ヨウ素または臭素原子の引き抜き反応、および、例えばトリアリルイソシアヌレートのような架橋助剤のアリル基へのラジカル反応などにより、架橋が進行していく。

本発明においてフッ素ゴムのフッ素濃度は６５質量％以上である。これは、フッ素濃度が高いフッ素ゴムであることを意味している。このようにフッ素濃度の高いフッ素ゴムの架橋物をトナー離型層に含有させることにより、トナー離型層の表面の、トナーの主成分である結着樹脂をはじく作用を、より一層高めることができる。その結果として、トナー離型層に対して、より良好なトナー離型性を与え得る。

＜シリコーン系界面活性剤＞
本発明においてシリコーン系界面活性剤は、疎水基がジメチルポリシロキサン、親水基がポリアルキレンオキサイドから構成される非イオン系の界面活性剤である。シリコーン系界面活性剤は、ジメチル基によりワックスとの親和性を高め、ワックスの濡れ性向上の作用が得られると考えられる。

シリコーン系界面活性剤は、主に３種類の構造に分類することができる。すなわち、下記式（１）で表されるようなジメチルポリシロキサン骨格の側鎖にポリオキシアルキレンが結合した構造からなる側鎖変性型、下記式（２）で表されるようなジメチルポリシロキサン骨格の末端にポリオキシアルキレンが結合した構造からなる末端変性型、および下記式（３）で表されるようなジメチルポリシロキサンとポリオキシアルキレンが交互に繰り返し結合した構造からなる共重合型である。このなかで、式（３）で表されるような共重合型が、フッ素ゴムに対する分散性が最も優れているので、より好ましい。

シリコーン系界面活性剤の配合量としては、フッ素ゴム１００質量部に対して、２０〜４０質量部の範囲であることがより好ましい。配合量を上記範囲内とすることで、ワックスとの親和性向上効果が得られ、また、シリコーン系界面活性剤の凝集によるフッ素ゴムに対する分散性の低下を抑制し得る。

本発明に係るトナー離型層は、表面にフッ素ゴムとシリコーン系界面活性剤の架橋物とフッ素系界面活性剤の架橋物とが存在することが好ましい。かかる構成によれば、フッ素濃度が高いフッ素ゴムを含むことにより、トナーの主成分である結着樹脂をはじく作用が得られる。また、シリコーン系界面活性剤の架橋物およびフッ素系界面活性剤の架橋物を含むことにより、トナー中のワックス成分との親和性の向上作用が得られる。

また、本発明に係るフッ素系界面活性剤は、本発明のトナー離型層の形成工程において、フッ素濃度の高いフッ素ゴムとシリコーン系界面活性剤との分散性を向上する効果もある。
すなわち、本発明に係るトナー離型層は、上記したフッ素ゴムと、シリコーン系界面活性剤と、フッ素系界面活性剤とを有機溶剤に溶解させてトナー離型層形成用の塗工液の塗膜を熱伝導層上に形成し、当該塗膜を硬化させることにより形成することができる。

このとき、トナー離型層形成用の塗工液中にフッ素系界面活性剤を配合しない場合、当該塗工液の塗膜中において、フッ素濃度の高いフッ素ゴムに対してシリコーン系界面活性剤が分散せずに凝集し、層分離を生じる。その結果として得られるトナー離型層は、その表面が、ほぼすべてシリコーン系界面活性剤の架橋物のみで構成されるものとなる。しかし、トナー離型層形成用の塗工液中にフッ素系界面活性剤を配合した場合、フッ素系界面活性剤のパーフルオロアルキル基とフッ素濃度の高いフッ素ゴムとの親和性、および、フッ素系界面活性剤の親水基とシリコーン系界面活性剤の親水基との親和性とにより、塗膜中におけるシリコーン系界面活性剤の凝集が抑制される。その結果、フッ素濃度の高いフッ素ゴムのマトリクス（海相）中に、シリコーン系界面活性剤の架橋物のドメイン（島相）が分散された海島構造を有するトナー離型層となる。ここで、島相の直径としては、２０μｍ以下であることが好ましい。

本発明に係るトナー離型層の表面には、フッ素濃度が高いフッ素ゴムとシリコーン系界面活性剤の架橋物とフッ素系界面活性剤の架橋物とが存在することを特徴とする。フッ素ゴムのフッ素濃度が高いことにより、トナー主成分である結着樹脂をはじく作用は得られるが、シリコーン系界面活性剤によるワックスとの親和性向上効果をある程度阻害してしまう。しかしながら、フッ素系界面活性剤の親油基の作用により、ワックスとの親和性を補助的に向上し、フッ素ゴムのフッ素濃度を高くしても、結着樹脂をはじく作用を維持しながら、ワックスとの親和性を阻害しないことを本発明において見出した。

本発明では基材上に溶液コーティングにより塗工した層を形成した後、その層を架橋させ、硬化させて、トナー離型層を形成するのである。このとき、空気中に存在する酸素により硬化阻害を生じることがあるので、硬化阻害の原因となる酸素を遮断するために、窒素雰囲気で架橋することが好ましい。有機過酸化物を塗工液にあらかじめ配合しておき、加熱により有機過酸化物を分解させて架橋させることができるし、あるいは電子線を照射することによっても架橋させることができる。

本発明のトナー離型層は、表面エネルギーの観点から、各種充填剤、例えば補強性充填剤を全く含まないか、あるいは分子内にエーテル基を有するフッ素ゴムとシリコーン系界面活性剤との混合物１００質量部に対して補強性充填剤を５質量部以下配合することが好ましい。離型層があまりに多く充填剤を含有しすぎると、トナー離型性が低下してくることがあり、好ましくない。

本発明に係るトナー離型層を有する定着用部材は、例えば以下のようにして製造することができる。まず、ビニリデンフルオライドと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との三元共重合体からなり、かつフッ素濃度が６５質量％以上であるフッ素ゴムと、シリコーン系界面活性剤と、親水基および親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が４〜６であるフッ素系界面活性剤とを少なくとも有機溶剤に溶解させて、トナー離型層形成用の塗工液を調製する。次に、塗工液を、基材である、あらかじめ熱伝導性シリコーンゴム層と接着層とを形成したベルトまたはローラの表面上に塗工し、乾燥後、塗膜への電子線照射による架橋、通常の加熱オーブン中における二次架橋を経ることにより定着用部材を製造することができる。塗工の方法としては、特に限定されるものではないが、例えば、スプレーコーティング、スリットコーティング、ブレードコーティング、ロールコーティング、ディップコーティングなどを挙げることができる。トナー離型層の厚さは必要に応じて適宜決めればよいが、通常、十分な耐キズ・耐摩耗性を確保するために１０μｍ以上であることが好ましい。また、表面への熱伝導性などの点から１５０μｍ以下であることが望ましい。

また、熱伝導性シリコーンゴム層を形成する場合は、公知の方法、例えばシリコーンゴム材料を成形金型内に注入し、加熱硬化する方法、あるいはコーティングによりシリコーンポリマー層を形成し、加熱オーブンなどで硬化させる方法などで作製すればよい。シリコーンゴム層の厚さは、紙などの記録材に対する追従性を確保するためなどの理由から５０μm以上が好ましく、熱伝導性などの点から５ｍｍ以下であることが好ましい。接着層も公知の方法で形成すればよい。

また、本発明の定着用部材は定着ベルト、定着ローラ、加圧ベルト、あるいは加圧ローラなどいずれの形態のものでもよい。

次に、本発明の定着装置について説明する。本発明の定着装置は、電子写真画像形成装置に用いられる定着装置であって、本発明の定着用部材が定着ベルトあるいは定着ローラ、および／または加圧ベルトあるいは加圧ローラとして定着装置内に配置されているものである。電子写真画像形成装置としては、感光体、潜像を形成する手段、形成した潜像をトナーで現像する手段、現像したトナー像を記録材に転写する手段、および、記録材上のトナー像を定着する手段などを有する電子写真画像形成装置が挙げられる。

本発明に係る低加圧力タイプの定着装置の一例について図２に概略構成図を示す。図２において、４はエンドレスベルト状の定着ベルトであり、ベルトガイド部材５とステー６に対して周長に余裕を持たせて内接している。７は加熱体基板であり、アルミナ、セラミックなどからなる加熱体基板上に電流が流れることにより発熱する銀パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）などの電気抵抗材料をスクリーン印刷などにより線状あるいは帯状に塗工した層がある。さらにこの上に電気抵抗材料の保護と絶縁性を確保するために、厚み１０μｍ程度のガラスコーティング層を順次形成している。また、加熱体基板の裏面にはサーミスタが当接されており、このサーミスタの検知温度に従って、電気抵抗材料への電力制御を行うことで、定着ベルト４の表面温度を定着可能な温度に保つことができる。

加圧ローラ８は、定着ベルト４を介して加熱体基板に圧接されており、加圧ローラ駆動手段により回転駆動される。加圧ローラ８が回転駆動され、これに従動して定着ベルト４が回転する。定着ベルト４と加圧ローラ８の間に、未定着画像の形成された紙などの記録材が狭持搬送されることで、未定着画像は記録材に加熱定着される。この定着装置は、低加圧力タイプの定着装置である。

なお、ここでは、定着ベルトと加圧ローラとの定着装置を例としてあげたが、本発明の定着装置は本発明の定着用部材を定着ベルトあるいは定着ローラ、および／または加圧ベルトあるいは加圧ローラとして有していればよく、図２に示したものに限られない。

以下に、実施例により本発明の詳細を説明する。

なお、トナー離型層を構成するゴムの分散形態は、ゴム表面を走査型電子顕微鏡（ＪＳＭ−５６００ＬＶ、日本電子製）観察、エネルギー分散形Ｘ線分析（ＥＤＳ元素分析）を行うことにより調べた。本発明において島相の直径は、島相の最大径を長軸方向として固定し、短軸を新たに設定して、島相の面積と等しい楕円形を設定したときの、楕円形の長径と短径との平均値であり、５０個の島相の平均値として求めた。ゴムの分散形態は、以下のようにランク付けした。
○：フッ素ゴムからなる海相とシリコーン系界面活性剤の架橋物からなる島相とからなる海島構造の分散形態を確認
×：フッ素ゴムからなる海相とシリコーン系界面活性剤の架橋物からなる島相とからなる海島構造の分散形態を未確認

また、トナー主成分である結着樹脂およびトナーの離型剤成分であるワックスのゴム表面に対する接触角は、トナー離型性の評価に用いたカラートナーの結着樹脂およびワックス各々に関して、接触角計（ＤｒｏｐＭａｓｔｅｒ５００（温度コントローラ接続）、協和界面科学株式会社製）を用いて２００℃設定で加熱しながら５回測定し、その平均値より求めた。

トナー離型性の評価は、本発明のトナー離型層を構成するゴムを形成した定着ベルトをカラープリンター（ＬＢＰ５４００、キヤノン株式会社製）の定着装置に組み込み、トナー画像を定着させた結果で評価した。評価結果は、以下のようにランク付けした。
◎:３万枚通紙させた場合にも紙の巻きつきがなく、また、トナー付着も認められない。
○:２万枚通紙させた場合にも紙の巻きつきがなく、また、トナー付着も認められない。
△:通紙枚数が１０００枚未満でトナー付着が発生した。
×:１枚目でトナー付着が発生した。
××:１枚目で紙の巻きつきが発生した。

［実施例１］
ビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体からなり、かつフッ素濃度が６６．５質量％のフッ素ゴム（商品名ＬＴ２５２、ダイキン工業株式会社製）１４ｇ、シリコーン系界面活性剤（商品名ＦＺ２２０７、東レダウコーニングシリコーン株式会社製）４．２ｇ、親水基と親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が６であるフッ素系界面活性剤（メガファックＦ−５５８、ＤＩＣ株式会社製、有効成分約３０％）３．０ｇ、トリアリルイソシアヌレート（商品名タイク、日本化成株式会社製）０．９ｇを、有機溶剤であるメチルエチルケトン１８６ｇに溶解させて塗工液を調製した。この塗工液をプライマー処理したゴム被覆基材（ＳＵＳ製基材（厚み３５μｍ）上に熱伝導性シリコーンゴム厚み３００μｍ被覆）上にスプレー塗工し、乾燥させた。その後、窒素雰囲気下で電子線照射することにより架橋し、加熱オーブン内で１８０℃２４時間二次架橋することで、厚み３０μｍからなる本発明のゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

ゴムの分散形態は、フッ素ゴムが海相、シリコーン系界面活性剤の架橋物が島相の海島構造であり、島相の直径は１０μmであった。このゴムに対する結着樹脂の接触角は７３°、ワックスの接触角は６２°であった。

作製した定着ベルトのトナー離型性を評価した結果、初期トナーオフセットや紙巻きつきＪＡＭは発生せず、３万枚通紙しても実用上問題なく、高画質なトナー定着画像が得られた。

［実施例２］
フッ素系界面活性剤を、親水基と親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が４であるフッ素系界面活性剤（商品名ＰＦ−７００２、ＯＭＮＯＶＡＳｏｌｕｔｉｏｎｓ社製、有効成分約１００％）０．９１ｇ配合した。それ以外は実施例１と同様にして、本発明のゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

ゴムの分散形態は、フッ素ゴムが海相、シリコーン系界面活性剤の架橋物が島相の海島構造であり、島相の直径は２０μmであった。このゴムに対する結着樹脂の接触角は７３°、ワックスの接触角は６４°であった。

［実施例３］
フッ素ゴムを、ビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体からなり、かつフッ素濃度６６．０質量％のフッ素ゴム（商品名バイトンＧＦＬＴ、デュポン株式会社製）１４ｇにした。それ以外は実施例２と同様にして、本発明のゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

ゴムの分散形態は、フッ素ゴムが海相、シリコーン系界面活性剤の架橋物が島相の海島構造であり、島相の直径は１５μmであった。このゴムに対する結着樹脂の接触角は７２°、ワックスの接触角は６３°であった。

［実施例４］
フッ素ゴムを、ビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体からなり、かつフッ素濃度６５．０質量％のフッ素ゴム（商品名ＬＴ３０４、ダイキン工業株式会社製）１４ｇにした。それ以外は実施例２と同様にして、本発明のゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

ゴムの分散形態は、フッ素ゴムが海相、シリコーン系界面活性剤の架橋物が島相の海島構造であり、島相の直径は１０μmであった。このゴムに対する結着樹脂の接触角は７１°、ワックスの接触角は６２°であった。

作製した定着ベルトのトナー離型性を評価した結果、初期トナーオフセットや紙巻きつきＪＡＭは発生せず、２万枚通紙しても実用上問題なく、高画質なトナー定着画像が得られた。

［実施例５］
親水基と親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が６であるフッ素系界面活性剤（メガファックＦ−５５８、ＤＩＣ株式会社製、有効成分約３０％）の配合量を６．１ｇにした。それ以外は実施例１と同様にして、本発明のゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

ゴムの分散形態は、フッ素ゴムが海相、シリコーン系界面活性剤の架橋物が島相の海島構造であり、島相の直径は１０μmであった。このゴムに対する結着樹脂の接触角は７２°、ワックスの接触角は６０°であった。

［実施例６］
親水基と親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が６であるフッ素系界面活性剤（メガファックＦ−５５８、ＤＩＣ株式会社製、有効成分約３０％）の配合量を９．１ｇにした。それ以外は実施例１と同様にして、本発明のゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

ゴムの分散形態は、フッ素ゴムが海相、シリコーン系界面活性剤の架橋物が島相の海島構造であり、島相の直径は１０μmであった。このゴムに対する結着樹脂の接触角は７１°、ワックスの接触角は５８°であった。

［実施例７］
シリコーン系界面活性剤（商品名ＦＺ２２０７、東レダウコーニングシリコーン株式会社製）の配合量を２．８ｇにすること以外は実施例１と同様にして、本発明のゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

ゴムの分散形態は、フッ素ゴムが海相、シリコーン系界面活性剤の架橋物が島相の海島構造であり、島相の直径は５μmであった。このゴムに対する結着樹脂の接触角は７４°、ワックスの接触角は６５°であった。

［実施例８］
シリコーン系界面活性剤（商品名ＦＺ２２０７、東レダウコーニングシリコーン株式会社製）の配合量を５．６ｇにすること以外は実施例１と同様にして、本発明のゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

ゴムの分散形態は、フッ素ゴムが海相、シリコーン系界面活性剤の架橋物が島相の海島構造であり、島相の直径は２０μmであった。このゴムに対する結着樹脂の接触角は７３°、ワックスの接触角は６０°であった。

［比較例１］
フッ素系界面活性剤を、親水基と親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が８であるフッ素系界面活性剤（商品名メガファックＦ−４８２、ＤＩＣ株式会社製、有効成分約２０％）４．６ｇ配合した。それ以外は実施例１と同様にして、本発明のゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

ゴムの分散形態は、フッ素ゴムが海相、シリコーン系界面活性剤の架橋物が島相の海島構造であり、島相の直径は２０μmであった。このゴムに対する結着樹脂の接触角は７５°、ワックスの接触角は６９°であった。

作製した定着ベルトのトナー離型性を評価した結果、１枚目でトナーオフセットが発生した。

［比較例２］
フッ素系界面活性剤を、親水基と親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が２であるフッ素系界面活性剤（商品名ＰｏｌｙＦｏｘ６５２０、ＯＭＮＯＶＡＳｏｌｕｔｉｏｎｓ社製、有効成分約１００％）０．９１ｇを配合した。それ以外は実施例１と同様にして、本発明のゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

ゴムの分散形態は、フッ素ゴムとシリコーン系界面活性剤が分散しておらず、ゴム表面はほとんどシリコーン系界面活性剤の架橋物であった。このゴムに対する結着樹脂の接触角は６５°、ワックスの接触角は５０°であった。

作製した定着ベルトのトナー離型性を評価した結果、１枚目で紙巻きつきＪＡＭが発生した。

［比較例３］
フッ素ゴムを、ビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体からなり、かつフッ素濃度６４．５質量％のフッ素ゴム（商品名ＬＴ３０２、ダイキン工業株式会社製）にした。それ以外は実施例２と同様にして、本発明のゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

ゴムの分散形態は、フッ素ゴムが海相、シリコーン系界面活性剤の架橋物が島相の海島構造であり、島相の直径は１μmであった。このゴムに対する結着樹脂の接触角は６９°、ワックスの接触角は６２°であった。

作製した定着ベルトのトナー離型性を評価した結果、１０００枚通紙するまでにトナーオフセットが発生した。

［比較例４］
ビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体からなり、かつフッ素濃度が６６．５質量％のフッ素ゴム（商品名ＬＴ２５２、ダイキン工業株式会社製）１４ｇ、トリアリルイソシアヌレート（商品名タイク、日本化成株式会社製）０．５６ｇを、有機溶剤であるメチルエチルケトン８６ｇに溶解させて塗工液を調製した。この塗工液をプライマー処理したゴム被覆基材（ＳＵＳ製基材（厚み３５μｍ）上に熱伝導性シリコーンゴム厚み３００μｍ被覆）上にスプレー塗工し、乾燥させた。その後、窒素雰囲気下で電子線照射することにより架橋し、加熱オーブン内で１８０℃２４時間二次架橋することで、厚み３０μｍからなるゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

このゴムに対する結着樹脂の接触角は７６°、ワックスの接触角は７１°であった。

［比較例５］
ビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体からなり、かつフッ素濃度が６６．５質量％のフッ素ゴム（商品名ＬＴ２５２、ダイキン工業株式会社製）１４ｇ、親水基と親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が６であるフッ素系界面活性剤（メガファックＦ−５５８、ＤＩＣ株式会社製、有効成分約３０％）２．３ｇ、トリアリルイソシアヌレート（商品名タイク、日本化成株式会社製）０．５６ｇを、有機溶剤であるメチルエチルケトン１８６ｇに溶解した。この溶解した溶液をプライマー処理したゴム被覆基材（ＳＵＳ製基材（厚み３５μｍ）上に熱伝導性シリコーンゴム厚み３００μｍ被覆）上にスプレー塗工し、乾燥させた。その後、窒素雰囲気下で電子線照射することにより架橋し、加熱オーブン内で１８０℃２４時間二次架橋することで、厚み３０μｍからなるゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

このゴムに対する結着樹脂の接触角は７６°、ワックスの接触角は６６°であった。

［比較例６］
ビニリデンフルオライドとテトラフルオロエチレンとパーフルオロメチルビニルエーテルとの三元共重合体からなり、かつフッ素濃度が６６．５質量％のフッ素ゴム（商品名ＬＴ２５２、ダイキン工業株式会社製）１４ｇ、シリコーン系界面活性剤（商品名ＦＺ２２０７、東レダウコーニングシリコーン株式会社製）４．２ｇ、トリアリルイソシアヌレート（商品名タイク、日本化成株式会社製）０．９ｇを、有機溶剤であるメチルエチルケトン１８６ｇに溶解した。この溶解した溶液をプライマー処理したゴム被覆基材（ＳＵＳ製基材（厚み３５μｍ）上に熱伝導性シリコーンゴム厚み３００μｍ被覆）上にスプレー塗工し、乾燥させた。その後、窒素雰囲気下で電子線照射することにより架橋し、加熱オーブン内で１８０℃２４時間二次架橋することで、厚み３０μｍからなるゴムからなるトナー離型層を形成し、定着ベルトを作製した。

ゴムの分散形態は、フッ素ゴムとシリコーン系界面活性剤が分散しておらず、ほとんど層分離しており、ゴム表面はほとんどシリコーン系界面活性剤の架橋物であった。このゴムに対する結着樹脂の接触角は６５°、ワックスの接触角は５０°であった。

実施例１〜８および比較例１〜６の材料配合量を表１に示す。

表１に記載される＊は、フッ素ゴム１００質量部に対するシリコーン系界面活性剤の配合量（質量部）を示している。＊＊は、パーフルオロアルキル基の炭素数を示している。＊＊＊は、フッ素ゴムとシリコーン系界面活性剤との合計１００質量部に対するフッ素系界面活性剤の配合量（質量部）を示している。

例えば、フッ素系界面活性剤の種類が「Ｃ６」で、配合量が「５部」とは、パーフルオロアルキル基の炭素数が６で、フッ素系界面活性剤の配合量がフッ素ゴムとシリコーン系界面活性剤との合計１００質量部に対して５質量部であることを示している。

次に、実施例１〜８および比較例１〜６の評価結果を表２に示す。

以下、実施例と比較例の評価結果について説明する。

フッ素系界面活性剤のパーフルオロアルキル基の炭素数に関して比較すると、実施例１と２は、炭素数が６または４であり、ワックスの濡れ性が良好であることがわかる。それに対して炭素数が８の比較例１は、パーフルオロアルキル基がゴム表面に露出しやすく、シリコーン系界面活性剤を配合していることによるワックスの濡れ性向上効果を阻害しているために、ワックスの濡れ性が良好でないと考えられる。

なお、比較例４と５を比較すると、パーフルオロアルキル基の炭素数が６であるフッ素系界面活性剤をフッ素ゴムに配合することにより、ワックス濡れ性向上効果があることがわかる。

ただし、フッ素系界面活性剤の配合量に関しては、実施例１、５、６から、配合量を増やすとワックスの濡れ性がやや向上するが、結着樹脂をはじく効果がやや小さくなることがわかる。

フッ素ゴムのフッ素濃度に関して比較すると、実施例２〜４はフッ素濃度が６５質量％以上であり、６５質量％未満の比較例３と比較して、結着樹脂をはじく効果があることがわかる。

シリコーン系界面活性剤に関して比較すると、配合していない比較例４と５に対して、実施例１、７、８は２０〜４０質量部配合することで、ワックスの濡れ性が向上していることがわかる。

以上の結果から、実施例１〜８は、トナー離型層を有する定着用部材であって、そのトナー離型層が、ビニリデンフルオライドと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との三元共重合体からなり、かつフッ素濃度が６５質量％以上であるフッ素ゴムと、シリコーン系界面活性剤と、親水基および親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が４〜６であるフッ素系界面活性剤との少なくとも３種の混合物の架橋ゴムであることを特徴とする定着用部材である。この定着用部材は、トナーの主成分である結着樹脂をはじきつつ、トナーの離型剤成分であるワックスの濡れ性が良好であることから、トナー離型性が良好であると考えられる。

それに対して、比較例１は、フッ素系界面活性剤のパーフルオロアルキル基の炭素数が８であるためにパーフルオロアルキル基がゴム表面に露出しやすく、シリコーン系界面活性剤を配合していることによるワックスの濡れ性向上効果を阻害している。そのために、トナー離型性が良好でないと考えられる。比較例２は、フッ素系界面活性剤のパーフルオロアルキル基の炭素数が２であり、フッ素濃度の高いフッ素ゴムとシリコーン系界面活性剤が分散せず凝集しており、ゴム表面がほとんどシリコーン系界面活性剤である。そのために、トナー主成分の結着樹脂をはじく効果が得られず、トナー離型性が良好でないと考えられる。比較例３は、フッ素ゴムのフッ素濃度が６５質量％未満であり、トナー主成分の結着樹脂をはじく効果が不十分であるために、トナー離型性が良好でないと考えられる。比較例４と５はシリコーン系界面活性剤が配合されておらず、トナーの離型剤成分であるワックスの濡れ性がよくないために、トナー離型性が良好でないと考えられる。比較例６は、フッ素系界面活性剤が配合されておらず、フッ素濃度の高いフッ素ゴムとシリコーン系界面活性剤が分散せず凝集しており、ゴム表面がほとんどシリコーン系界面活性剤である。そのために、トナー主成分の結着樹脂をはじく効果が得られず、トナー離型性が良好でないと考えられる。

１トナー離型層
２熱伝導層
３基材
４定着ベルト
５ベルトガイド部材
６ステー
７加熱体基板
８加圧ローラ

Claims

基材とトナー離型層とを有する定着用部材であって、
該トナー離型層は、フッ素ゴム、シリコーン系界面活性剤、および、フッ素系界面活性剤の混合物の架橋物を含み、
該フッ素ゴムは、ビニリデンフルオライドと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との三元共重合体からなり、かつ、フッ素濃度が６５質量％以上であり、
該フッ素系界面活性剤は、親水基および親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が４〜６であることを特徴とする定着用部材。
請求項１に記載の定着用部材の製造方法であって、
ビニリデンフルオライドと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との三元共重合体からなり、かつ、フッ素濃度が６５質量％以上であるフッ素ゴムと、
シリコーン系界面活性剤と、
親水基および親油基を有し、かつパーフルオロアルキル基の炭素数が４〜６であるフッ素系界面活性剤と、
を含むトナー離型層形成用の塗工液の塗膜を硬化させてトナー離型層を形成する工程を有することを特徴とする定着用部材の製造方法。
前記塗膜に対して電子線を照射することによって、該塗膜を硬化させる請求項２に記載の定着用部材の製造方法。
電子写真画像形成装置に用いられる定着装置であって、該定着装置は、請求項１に記載の定着用部材を有することを特徴とする定着装置。