JP6478702B2 - 電子写真用部材および定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真装置に用いる電子写真用部材および定着装置に関する。

一般に、レーザープリンターや複写機等の電子写真方式に用いられる定着装置においては、記録材上の未定着トナー像を加熱するための定着部材と、該定着部材に対向配置された加圧部材とを有する。そして、定着部材と加圧部材とで形成された定着ニップに、未定着トナー像が形成された記録材を導入し、該未定着トナーを加熱することで、該記録材上にトナー像が定着される。

ここで、定着部材や加圧部材に用いられる電子写真用部材は、ローラ形状やベルト形状を有するものが一般的である。また、このような電子写真用部材の代表的な構成として、円筒状または円柱状の基体、該基体上に形成された弾性層及び該弾性層上に形成された表面層を有する構成がある。

表面層は、電子写真用部材の表面へのトナーや紙粉等の付着を抑制するためのものである。そして、特許文献１は、このような構成を有する電子写真用部材の形成方法として、基体周面に形成された弾性層の周面を、フッ素樹脂チューブで被覆する方法を開示している。

ここで、フッ素樹脂チューブを用いて形成された電子写真用部材においては、フッ素樹脂チューブの表面に、電子写真用部材の長手方向に沿う方向に亀裂が生じやすいという課題があった。

これは、フッ素樹脂チューブは、一般的には、環状ダイスからフッ素樹脂を押出し成形することによって形成され、押出方向に平行にフッ素樹脂の分子が配向していることに起因するものである。押出し成形によって形成されたフッ素樹脂チューブは、通常、押出し方向に平行な方向の配向度は３５〜７５％程度である。

ところで、電子写真用部材の表面層には導電性が求められることがある。具体的には、定着ニップに導入された記録材（紙）の後端部分が定着部材から剥離する際に、記録材と定着部材や加圧部材との摩擦によって定着部材や加圧部材の表面が局所的に帯電されることがある。定着部材や加圧部材の表面が局所的に帯電した状態の定着ニップに、次の記録材が導入されたとき、当該記録材上の未定着トナー像が、定着部材や加圧部材の表面電荷により乱れ、電子写真画像に欠陥を生じさせることがある。以下、かかる現象を「剥離オフセット」と称することがある。

剥離オフセットを抑制するためには、定着部材や加圧部材の表面の電荷を除去することが有効である。そして、そのためには、定着部材及びこれに対向配置されている加圧部材のいずれか一方または両方の表面層を導電化し、表面層を除電することが有効である。

そこで、本発明者らは、電子写真用部材の表面層を構成するフッ素樹脂チューブとして、導電粒子であるカーボンブラックを分散させたフッ素樹脂チューブを用いることを検討した。その結果、カーボンブラックを分散させて導電化したフッ素樹脂チューブは、電子写真用部材の長手方向への亀裂が特に生じ易いという新たな課題を見出した。この課題は、電子写真用部材が、柔軟性を求められる薄いエンドレスベルト形状を有する定着ベルトや加圧ベルトの場合には特に顕著であった。

特開２０１０−１４３１１８号公報

そこで、本発明は、カーボンブラックを含む導電性のフッ素樹脂チューブで構成された表面層を有する電子写真用部材において、表面層への亀裂が生じ難い電子写真用部材を提供することを目的とする。

また、本発明は、高品位な電子写真画像の形成に資する定着装置を提供することを他の目的とする。

本発明の一態様によれば、エンドレスベルト形状を有し、基体、該基体の周面を被覆しているゴム弾性層、及び該ゴム弾性層の周面を被覆しているフッ素樹脂チューブを有し、該フッ素樹脂チューブは、該基体の略軸方向に結晶配向しており、フッ素樹脂および該フッ素樹脂中に分散しているカーボンブラックを含み、かつ、該カーボンブラックの一次平均粒子径が５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下である電子写真用部材が提供される。

また、本発明の他の態様によれば、定着部材と、該定着部材に対向配置されており、該定着部材と定着ニップを形成している加圧部材とを備え、該定着部材及び該加圧部材のいずれか一方または両方が、上記の電子写真用部材である定着装置が提供される。

フッ素樹脂チューブの結晶状態模式図である。 本発明に係る定着装置の一態様の断面図である。 本発明に係る定着装置の他の態様の断面図である。 本発明に係る電子写真用部材の概略断面図である。

本発明者らは、カーボンブラックを分散させたフッ素樹脂チューブへの亀裂の発生の原因について検討を行った。その結果、フッ素樹脂チューブ内のカーボンブラックの凝集塊の部分が起点となって亀裂が生じていることを見出した。

図１に示すように、電子写真用部材に用いられるフッ素樹脂の代表例である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共重合体（以下、「ＰＦＡ」と記すことがある）においては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）骨格が整列して結晶化した結晶部分と、側鎖の存在により結晶化しにくいパーフルオロアルキルビニルエーテル骨格部分とがある。ここで、パーフルオロアルキルビニルエーテルの具体例としては、例えば、パーフルオロメチルビニルエーテル［ＣＦ_２＝Ｃ（Ｆ）−Ｏ−ＣＦ_３］、パーフルオロエチルビニルエーテル［ＣＦ_２＝Ｃ（Ｆ）−Ｏ−ＣＦ_２ＣＦ_３］及びパーフルオロプロピルビニルエーテル［ＣＦ_２＝Ｃ（Ｆ）−Ｏ−ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_３］が挙げられる。

そして、カーボンブラックは、分子鎖が緻密に配列している結晶部には存在し難く、非晶部分に偏在する傾向にある。このため、カーボンブラック同士の粒子間距離が近くなりやすい。そのため、非晶部において、フッ素樹脂チューブの亀裂の発生の起点となるカーボンブラックの凝集塊が形成されやすくなるものと考えられる。

そこで、フッ素樹脂チューブへの亀裂の発生を抑制するためには、カーボンブラックがフッ素樹脂の非晶部に偏在した場合においても、カーボンブラックの凝集塊が形成され難くすることが重要であると認識した。このような認識に基づき、本発明者らは、フッ素樹脂チューブに分散させるカーボンブラックについて検討を重ね、カーボンブラックとして、その一次平均粒子径が、５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下のものを用いることが有効であることを見出した。

一般に、粒子間の凝集力は一次平均粒子径が小さいほど大きく、粒子径が大きくなるほど凝集力は小さくなり、凝集しにくくなる。

そして、カーボンブラックとして、一次平均粒子径が５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下のものを用いた場合、ＰＦＡの非晶部にこれらのカーボンブラックが偏在した場合にも、粒子間の相互作用が弱いため、凝集塊が形成されにくくなっている。そのため、カーボンブラックの凝集部分を起点とした亀裂の発生を抑制することができると考えられる。

本発明に係る電子写真用部材とその電子写真用部材を備えた定着装置について、以下に一例を用いて具体的に示す。

（１）定着装置
図２は、定着ベルトと、該定着ベルトに対向配置された加圧ベルトとを備えた、いわゆるツインベルト方式の定着装置の断面図である。定着ベルト及び加圧ベルトは、互いに圧接されており、定着ニップを構成している。

なお、ここで、定着装置Ａまたはこれを構成している部材について、長手または長手方向とは電子写真用部材の基体軸方向、すなわち、図２の紙面に垂直な方向をいう。定着装置について正面とは記録材導入側の面である。左右とは装置を正面から見て左または右である。ベルトの幅とはベルト基体軸方向のベルト寸法（＝ベルト長手方向の寸法）である。また記録材の幅とは記録材面において長手方向の記録材寸法である。また上流または下流とは記録材の搬送方向に関して上流または下流である。

この定着装置Ａは、詳しくは後述するが第１のエンドレスベルトとしての定着ベルト２０と、第２のエンドレスベルトとしての電子写真用部材３０とを備えている。

定着ベルト２０の加熱手段として、エネルギー効率の高い電磁誘導加熱方式の加熱源（誘導加熱部材、励磁コイル）を採用している。誘導加熱部材５７は、誘導コイル５７ａと、励磁コア５７ｂと、それらを保持するコイルホルダー５７ｃと、から構成される。誘導コイル５７ａは、長円状に扁平巻きされたリッツ線を用い、誘導コイルの中心と両脇に突起した横Ｅ型の励磁コア５７ｂの中に配置されている。励磁コア５７ｂはフェライト、パーマロイといった高透磁率で残留磁束密度の低いものを用いるので、誘導コイル５７ａや励磁コア５７ｂでの損失を抑えられ、効率的に定着ベルト２０を加熱する事ができる。

励磁回路６４から誘導加熱部材５７の誘導コイル５７ａに高周波電流が流されると、定着ベルト２０の金属層が誘導発熱して定着ベルト２０が加熱される。定着ベルト２０の表面温度がサーミスタ等の温度検知素子６２により検知される。この温度検知素子６２で検知される定着ベルト２０の温度に関する信号が制御回路部６３に入力する。制御回路部６３は温度検知素子６２から入力する温度情報が所定の定着温度に維持されるように、励磁回路６４から誘導コイル５７ａに対する供給電力を制御して、定着ベルト２０の温度を所定の定着温度に温調する。

定着ベルト２０は、ベルト懸架部材であるローラ５１及びローラ５２との間に張架されている。ローラ５１とローラ５２はそれぞれ装置の不図示の左右の側板間に回転自由に軸受させて支持させてある。

ローラ５１は、外径が２０ｍｍで、内径が１８ｍｍである厚さ１ｍｍの鉄製の中空ローラであり、定着ベルト２０に張りを与えるテンションローラとして機能している。

ローラ５２は、外径が２０ｍｍで、内径が１８ｍｍである鉄合金製の芯金に、弾性層としてのシリコーンゴム層が設けられた高摺動性の弾性ローラである。このローラ５２は駆動ローラとして駆動源（モータ）Ｍから不図示の駆動ギア列を介して駆動力が入力されて、矢印の時計方向に所定の速度で回転駆動される。このローラ５２に上記のように弾性層を設けることで、ローラ５２に入力された駆動力を定着ベルト２０へ良好に伝達することができるとともに、定着ベルト２０からの記録材の分離性を確保するための定着ニップを形成できる。シリコーンゴム層によって、内部への熱伝導も少なくなるためウォーミングアップタイムの短縮にも効果がある。

定着ベルト２０は、ローラ５２が回転駆動されると、ローラ５２のシリコーンゴム表面と定着ベルト２０の内面ポリイミド層との摩擦によってローラ５２と共に回転する。定着ベルトの外径は５５ｍｍである。

電子写真用部材３０は、ベルト懸架部材としてのテンションローラ５４と加圧ローラ５５によって張架されている。電子写真用部材の外径は５５ｍｍである。この張架テンションは、電子写真用部材３０の基体回転方向に力が加わることとなり、長時間使用時に電子写真用部材が長手方向へ亀裂が入りやすくなる。テンションローラ５４と加圧ローラ５５はそれぞれ装置の不図示の左右の側板間に回転自由に軸受させて支持させてある。

テンションローラ５４は、外径が２０ｍｍで、内径が１６ｍｍである鉄合金製の芯金に、熱伝導率を小さくして電子写真用部材３０からの熱伝導を少なくするためにシリコーンスポンジ層を設けてある。

加圧ローラ５５は、外径が２０ｍｍで、内径が１６ｍｍである厚さ２ｍｍの鉄合金製の低摺動性の剛性ローラである。

ここで、定着ベルト２０と電子写真用部材３０との間にニップ部６０を形成するために、加圧ローラ５５は、回転軸の左右両端側が不図示の加圧機構により矢印Ｆの方向に所定の加圧力にてローラ５２に向けて加圧されている。

また、装置を大型化することなく幅広いニップ部６０を得るために、加圧パッドを採用している。すなわち、定着ベルト２０を電子写真用部材３０に向けて加圧する第１の加圧パッドとしての定着パッド５３と、電子写真用部材３０を定着ベルト２０に向けて加圧する第２の加圧パッドとしての加圧パッド５６である。定着パッド５３及び加圧パッド５６は装置の不図示の左右の側板間に支持させて配設してある。加圧パッド５６は、不図示の加圧機構により矢印Ｇの方向に所定の加圧力にて定着パッド５３に向けて加圧されている。第１の加圧パッドである定着パッド５３はパッド基体とベルトに接する摺動シート（低摩擦シート）５８を有する。第２の加圧パッドである加圧パッド５６もパッド基体とベルトに接する摺動シート５９を有する。ベルトとパッド基体の間に、摺動シート５８と５９を介在させることで、パッドの削れを防止し、摺動抵抗も低減できるので、良好なベルト走行性、ベルト耐久性を確保できる。

なお、定着ベルトには非接触の除電ブラシ（不図示）、電子写真用部材には接触の除電ブラシ（不図示）を各々設けている。

制御回路部６３は、少なくとも画像形成実行時にはモータＭを駆動する。これによりローラ５２が回転駆動され、定着ベルト２０が同じ方向に回転駆動される。電子写真用部材３０は、定着ベルト２０に従動して回転する。ここで、定着ニップ最下流の部分をローラ対５２・５５により定着ベルト２０と電子写真用部材３０を挟んで搬送する構成としたことで、ベルトのスリップを抑制することができる。定着ニップ最下流の部分は定着ニップでの圧分布（記録材搬送方向）が最大となる部分である。

定着ベルト２０が所定の定着温度に立ち上がって温調された状態において、定着ベルト２０と電子写真用部材３０との間の定着ニップ６０に、未定着トナー画像ｔを有する記録材Ｓが矢印方向に搬送される。記録材Ｓは、未定着トナー画像ｔを担持した面を、定着ベルト２０側に向けて導入される。
そして、記録材Ｓの未定着トナー画像ｔが定着ベルト２０の外周面に密着したまま挟持搬送されていくことにより、定着ベルト２０から熱が付与され、また加圧力を受けて記録材Ｓの表面に定着される。その後、記録材Ｓは、分離部材６１によって、定着ベルトと分離して、搬送される。

図３は一対の加熱された定着ローラと電子写真用部材を有する定着装置の一例であり、本発明に係る電子写真用部材を備えた定着装置の別の一例の横断面模式図である。

図３に示すように、定着ローラ１０１には、中央部に配置されるメインサーミスタ１０２が当接している。電子写真用部材１０３には、ベルトサーミスタ１０４が当接される。エンドレスベルト形状の電子写真用部材１０３は、複数のローラ１０５〜１０７にて回転自在に支持張架されている。この電子写真用部材１０３は、定着ローラ１０１に当接される。また、電子写真用部材１０３の内側から摺動部材（不図示）を介して、加圧パッド１０８および加圧パッド支持部１０９を有する加圧部材で、電子写真用部材１０３を定着ローラ１０１に加圧して定着ニップ部を形成したベルト定着方式の定着装置となっている。また、定着ローラ１０１は矢印の時計方向に回転駆動される。電子写真用部材１０３は定着ローラ１０１の回転に従動して矢印の方向に回転する。定着ローラ１０１の内部には、加熱源であるハロゲンヒータ１１０が配設されている。
また、定着ローラ１０１には通紙部（定着ローラの長手方向略中央部）にメインサーミスタ１０２が接触配設されており、温度調節回路（ＣＰＵ）を介してヒータへの供給電圧を制御することによって、定着ローラ１０１の表面の温度が１８０℃となるように温度調整が行われる。また、定着ローラ１０１の長手方向端部の非通紙部（使用可能な最大幅の記録材が通過する領域よりも端部側の領域）には、サブサーミスタ（不図示）が当接している。電子写真用部材１０３を懸回させたローラ１０５〜１０７のうちの、ローラ１０６は、金属からなる分離ローラである。ローラ１０６は、電子写真用部材１０３を介して定着ローラ１０１に食い込むように加圧することにより、定着ローラ１０１の弾性体を変形させて、記録材Ｐを定着ローラ１０１表面から分離している。
また、ローラ１０６は、ローラ１０５を回動中心にして矢印Ｘ方向へ回動自在とされている。ローラ１０５の内部には電子写真用部材を加熱するためのヒータが内蔵されており、ベルトサーミスタ１０４により検出された電子写真用部材の温度に応じて温度調節回路（ＣＰＵ）を介してこのヒータへの供給電圧が制御される。加圧パッド１０８は金属の台座の上にシリコーンゴムやフッ素ゴムなどの弾性体を配置した構成をとり、電子写真用部材１０３を介して定着ローラ１０１を加圧している。
なお、加圧パッド１０８と電子写真用部材１０３との間の摺動抵抗を軽減させるためには、加圧パッドと電子写真用部材との間に樹脂シートを設け、電子写真用部材１０３の内面に潤滑材を塗布するのが好ましい。以上のように、定着ローラ１０１と、エンドレスベルト形状の電子写真用部材１０３および加圧パッド１０８とによって定着ニップ部を形成することにより、電子写真用部材１０３によって定着ローラ１０１の外周に巻きつくように幅広い定着ニップ部を形成することが可能となり、高速化を実現可能になるとともに、厚紙などの定着に対して有利になる。冷却ファン１１１は、電子写真用部材１０３を冷却する位置に配置され、制御回路（ＣＰＵ）によりその動作が制御される。

（２）電子写真用部材
図４は本発明に係る電子写真用部材の概略断面図である。本発明に係る電子写真用部材はエンドレスベルト形状であり、構成として少なくとも、円筒状の基体１、ゴム弾性層２、フッ素樹脂チューブ３を有している。各層同士の接着については、適宜接着層を設けても良い。また、基体の内面には摺動性を付与する目的で摺動層を設けても良い。以下に詳細を示す。

（２−１）基体
基体１は、例えばアルミニウム、鉄、ステンレス、電鋳ニッケルなどの金属やポリイミドなどの耐熱性に優れた樹脂からなるエンドレスベルト形状の基体が用いられる。基体１の厚みは３０μｍ以上７０μｍ以下が好ましい。

（２−２）ゴム弾性層
ゴム弾性層２は、定着時にトナーを過度に押しつぶすことがないように、弾性を定着部材に担持させるものである。このような機能を発現させる上で、ゴム弾性層２は、付加硬化型シリコーンゴムの硬化物で構成することが好ましい。シリカおよびアルミナなどのフィラーの種類や添加量に応じて、弾性を調整することができるからである。また、その架橋度を調整することで、弾性を調整することもできる。ゴム弾性層２の厚みは、１００μｍ以上１０００μｍ以下、特には２００μｍ以上４００μｍ以下が好ましい。層形成の方法は、特に限定されないが、一般的なリングコート法の後に、架橋硬化する方法が挙げられる。

（２−３）フッ素樹脂チューブ
フッ素樹脂チューブ３の厚みについては、フッ素樹脂チューブの柔軟性の観点から、３５μｍ以上５５μｍ以下とすることが好ましい。

（２−３−１）フッ素樹脂材料
フッ素樹脂チューブを構成するフッ素樹脂としては、耐熱性に優れたテトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）が好適に用いられる。ＰＦＡチューブは、押し出し成形により成形するものを用いる。原料となるＰＦＡの共重合の形式は特に限定されず、例えば、ランダム共重合、ブロック共重合、グラフト共重合などが挙げられる。また、原料となるＰＦＡにおけるテトラフルオロエチレン（ＴＦＥ）とパーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＡＶＥ）の含有モル比は特に限定されるものではない。ＰＦＡは^１９Ｆ‐ＮＭＲで確認することができる。

（２−３−２）カーボンブラック
フッ素樹脂に導電性を付与し、電子写真用部材の表面抵抗を低下させるために、フッ素樹脂チューブ３はカーボンブラックを含有している。カーボンブラックの種類は特に限定されず、例としてアセチレンブラック、ファーネスブラック、チャンネルブラック等を挙げることができる。カーボンブラックはラマン分光法で確認することができる。

フッ素樹脂チューブ３に含有するカーボンブラックの平均粒子径は５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。本発明に係るカーボンブラックの平均粒子径とは後述する測定で得ることができる一次粒子の平均粒子径、すなわち、一次平均粒子径のことである。平均粒子径が５０ｎｍより小さい場合、カーボンブラックが凝集しやすくなるため、これを起点として亀裂を生じやすくなる。平均粒子径が１００ｎｍより大きい場合、電子写真用部材のフッ素樹脂チューブ３の表面性の悪化に伴い、両面印刷時の二面目定着の際に、既定着画像面が電子写真用部材に接触するので画像のグロスの低下が懸念される。

カーボンブラックの一次平均粒子径は以下の様な方法で測定することができる。
まず本発明の電子写真用部材を切り出し、断面が出るように樹脂に包埋した後、この試料を粗機械研磨から鏡面機械研磨により鏡面状の断面を作成する。次にフラットミリング装置（例えば（株）日立ハイテクノロジーズ社製Ｅ−３２００型）を用いてアルゴンイオンビームでエッチングすることによりカーボンブラック粒子を必要最小限露出させる。この試料の表面に電子顕微鏡観察時の帯電防止のため、必要に応じてスパッタリングや蒸着により金、白金等の薄膜を付与する。ここまでの前処理を行った試料を電子顕微鏡（製品名：ＸＬ-３０、ＦＥＩ社製）で倍率５００倍の観察を行い、フッ素樹脂チューブ断面の観察画像をデジタルデータとして記録する。画像解析では、当該画像から、任意の５０個のカーボンブラックの一次粒子を選択し、その粒径を測定した。なお、ここで、粒径とは、当該画像における一次粒子の面積と等しい面積を有する円の直径、すなわち、円相当径をいう。
同様の操作を電子写真用部材の任意の計１０カ所の断面について測定し、平均した値を一次平均粒子径とする。画像解析には市販の種々の解析ソフトを使うことが可能であり、必要な解析が可能であれば限定されるものではない。本実施例ではＩｍａｇｅ−Ｐｒｏ Ｐｌｕｓ ５．０Ｊ（Ｍｅｄｉａ Ｃｙｂｅｒｎｅｔｉｃｓ社製）を使用した。

（２−３−３）フッ素樹脂チューブの結晶配向度
押し出し成形方法により形成されたフッ素樹脂チューブは、通常、押し出し方向（電子写真用部材の基体の長手方向）に沿う方向の結晶配向度が３５％以上７５％以下の範囲にある。
本発明に係るフッ素樹脂チューブとしては、押し出し方向に沿う方向の結晶配向度が５０％以下のフッ素樹脂チューブを用いることが好ましい。
押出し方向に沿う方向の結晶配向度が５０％以下のフッ素樹脂チューブは、フッ素樹脂分子の押出し方向に沿う方向の配向が過度に進んでいない。そのため、押出方向に直交する方向、すなわち、フッ素樹脂チューブの周方向への亀裂が相対的に生じ難い。一方、上記したように、押し出し成型により成形されたフッ素樹脂チューブの押出し方向に沿う方向の結晶配向度は、通常３５％以上となる。そのため、本発明に係るフッ素樹脂チューブとしては、押出方向に沿う方向の結晶配向度が、３５％以上、５０％以下のものを好適に用いることができる。

なお、フッ素樹脂チューブの結晶配向度は、以下のように広角Ｘ線回折法による結晶配向度の算出で求めることができる。すなわち、結晶配向試料ではデバイ環に沿って強度分布があり、結晶配向度の測定にはＸ線回折像を利用する。繊維用試料台を用いて、２θを１８°付近のＰＴＦＥ結晶由来のピークに固定し、３６０°回転（β回転）させ、デバイ環に沿っての強度分布を測定し、下記数式（１）でその結晶配向度を求めた。なお、Ｘ線回折装置はリガク社製回転対陰極型Ｘ線回折装置ＲＩＮＴ２５００型（Ｘ線：ＣｕＫα）を用いた。
数式（１）
Ｈ＝〔（３６０−ΣＷ／３６０）〕×１００
上記数式（１）中、Ｈは、結晶配向度を表し、Ｗは、半値幅を表す。

（２−３−４）表面抵抗
フッ素樹脂チューブ３の表面抵抗については、１×１０^７Ω／ｍ^２以上１×１０^１２Ω／ｍ^２以下が適している。表面抵抗を上記範囲内とすることによって、剥離オフセットを有効に抑制することができる。
なお、表面抵抗値はハイレスタＵＰ ＭＣＰ−ＨＴ４５０（三菱化学製、プローブ：ＵＡ）にて印加電圧５００Ｖ、測定時間２５秒、測定温度２０℃、湿度５０％での表面抵抗率を測定した。測定はベルト外周面に関して１６点測定し、この平均値をベルトの表面抵抗率とした。

（２−３−５）フッ素樹脂チューブの製法
フッ素樹脂チューブ３は、押し出し成形によって形成することができる。すなわち、フッ素樹脂及びカーボンブラックを含むフッ素樹脂混合物を、押し出し機に供給して加熱溶融させ、所定のサイズのリング形状を持った金型（ダイス）を通して押し出し、冷却させることにより成形品を得るものである。
例えば、直径が３０ｍｍのフッ素樹脂チューブを押出し成形で製造する場合、まず、ペレット状の材料は押し出し機シリンダー部（押し出しスクリュー部）に供給され、押し出し速度４０〜６０ｇ／ｍｉｎで加熱しながら練りを加えて押し出される。この時、シリンダー部の温度は徐々に上げられる。そして、押し出し機のサイズ、滞留時間にもよるが通常３２０℃〜４００℃で完全に溶融した状態で内径５０ｍｍギャップ５ｍｍのリング状吐出口を通してチューブ状に押し出され、引き取られながらサイジングダイを通して冷却、内径が整えられる。

フッ素樹脂チューブの膜厚は、引落率（型の吐出口面積／成形チューブの断面積）で制御され、押出し速度と、引き取り速度で調整される。引き取り速度は２．０ｍ／ｍｉｎ〜８．０ｍ／ｍｉｎ、引落率１３０〜４５０で膜厚２０〜７０μｍのチューブが得られる。成形温度が高い方が、或いは、引き取り速度が遅いほうが冷却時間が長くなり、結晶化度は高くなる。また、配向度は押出し速度が遅く、引き取り速度が高い方が高くなる。
上記したような押し出し成形方法により形成されたフッ素樹脂チューブは、結晶化度が２０〜５５、長手方向の配向度が３５〜７５％の範囲にあるのが通常である。フッ素樹脂チューブの厚みは、先に述べたように、定着効率を向上させるために、５０μｍ以下が好ましい。その理由は積層した際に下層のシリコーンゴム層の弾性を維持し、定着部材としての表面硬度が高くなりすぎることを抑制できるからである。一方、フッ素樹脂チューブの強度を維持する観点から、その厚みは、１０μｍ以上が好ましい。

フッ素樹脂チューブの内径は、後述する改質工程に供するために、円筒状弾性層の外径よりも小さくすることが好ましい。具体的には、円筒状弾性層を挿入後の該フッ素樹脂チューブの内径と挿入前の内径との差が、挿入前の内径を基準として、４％以上７％以下の範囲となるような内径となるように成形することが好ましい。

また、フッ素樹脂チューブの内面は、予め、ナトリウム処理やエキシマレーザ処理、アンモニア処理等を施すことで、接着性を向上させることが出来る。

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明を適用できる実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではなく、本発明の思想の範囲内において種々の変形が可能である。

［実施例１］
＜フッ素樹脂チューブの作製＞
以下の方法に従って、本実施例に用いるフッ素樹脂チューブを作製した。
まず、ＰＦＡ（商品名：ＡＰ２０１、ダイキン工業社製）１００質量部、およびカーボンブラック（製品名：デンカブラック、電気化学工業社製、一次平均粒径９５ｎｍ）８．５質量部を混合、熔融混練して、次いで、ペレット化した。得られたペレットを、内径が７５ｍｍ、ダイギャップが０．８ｍｍのリング形状を有するダイを取り付けた押出成形機に導入した。該押出成形機にて、該ペレットを３９０℃で加熱し、該ダイから押出し速度５３ｇ／分で押し出して、カーボンブラックが分散されたＰＦＡのチューブを得た。押し出されたＰＦＡのチューブを、引き取り速度２．５ｍ／分で引き取って、厚みが５６μｍ、内径が５３ｍｍの、導電性のフッ素樹脂チューブを得た。
得られたフッ素樹脂チューブについて、カーボンブラックの一次平均粒子径、結晶配向度および表面抵抗の各々を前記した方法により測定した。また、該フッ素樹脂チューブの厚みも測定した。それらの結果を表１に示す。
次いで、上記の方法で得られたフッ素樹脂チューブの内周面を、表面処理剤（商品名：テトラエッチ、潤工社製）で処理した。

＜電子写真用部材の作製＞
次いで、電鋳ニッケルベルト外面にプライマー（製品名：ＤＹ３９−０５１、東レ・ダウコーニング社製）を塗布し、加熱処理した。その上に、付加硬化型シリコーンゴムをリングコート法を用いて塗布し、加熱、硬化させてゴム弾性層を形成した。次いで、接着剤（製品名：ＳＥ１８１９ＣＶ、東レ・ダウコーニング社製）を塗布したゴム弾性層上に上記で作製した導電性のフッ素樹脂チューブを被せて、該接着剤を硬化させて、本実施例に係る電子写真用部材を得た。

［実施例２〜９］
実施例２〜９に係る電子写真用部材の製造に用いるフッ素樹脂チューブを作製した。作製方法としては、リング形状を有するダイを、表２に示す内径およびダイギャップを有するものに変更し、また、ＰＦＡの押し出し速度および押出されたＰＦＡチューブの引き取り速度を表２に示したように変更した。また、カーボンブラックを、以下に示したものに変更した。それら以外は、実施例１に係るフッ素樹脂チューブの製造方法と同様とした。
得られた各実施例に用いるフッ素樹脂チューブについて、カーボンブラックの一次平均粒子径、結晶配向度および表面抵抗の各々を前記した方法により測定した。また、それの厚みを測定した。それらの結果を表１に示す。
また、得られた各実施例に係るフッ素樹脂チューブを用いて、実施例１と同様にして各実施例に係る電子写真用部材を得た。
＜実施例２のカーボンブラック＞
製品名：「シーストＦＭ ＦＥＦ‐ＨＳ」（東海カーボン社製）
一次平均粒径５０ｎｍ
＜実施例３、５、６、７、８、９のカーボンブラック＞
製品名：「シーストＦＹ ＳＲＦ‐ＨＳ」（東海カーボン社製）
一次平均粒径７２ｎｍ
＜実施例４のカーボンブラック＞
製品名：「♯３０３０Ｂ」（三菱化学社製）
一次平均粒径５５ｎｍ

［比較例１］
比較例１に係る電子写真用部材の製造に用いるフッ素樹脂チューブを作製した。作製方法としては、リング形状を有するダイを、表２に示す内径およびダイギャップを有するものに変更し、また、ＰＦＡの押し出し速度および押出されたＰＦＡチューブの引き取り速度を表２に示したように変更した。
また、カーボンブラックを、平均粒子径が小さいカーボンブラックとして、一次平均粒径が、３５ｎｍである、電気化学工業社製の「デンカブラック」（商品名）、）を使用した。それら以外は、実施例１に係るフッ素樹脂チューブの製造方法と同様とした。
得られた本比較例に用いるフッ素樹脂チューブについて、カーボンブラックの一次平均粒子径、結晶配向度および表面抵抗の各々を前記した方法により測定した。また、その厚みを測定した。それらの結果を表１に示す。
次いで、本比較例に係るフッ素樹脂チューブを用いて、実施例１と同様にして本比較例に係る電子写真用部材を得た。

［比較例２］
比較例２に係る電子写真用部材の製造に用いるフッ素樹脂チューブを作製した。作製方法としては、リング形状を有するダイを、表２に示す内径およびダイギャップを有するものに変更し、また、ＰＦＡの押し出し速度および押出されたＰＦＡチューブの引き取り速度を表２に示したように変更した。また、カーボンブラックは、添加しなかった、それら以外は、実施例１に係るフッ素樹脂チューブの製造方法と同様とした。
そして、得られた本比較例に用いるフッ素樹脂チューブについて、結晶配向度および表面抵抗の各々を前記した方法により測定した。また、その厚みを測定した。それらの結果を表１に示す。
次いで、本比較例に係る素樹脂チューブを用いて、実施例１と同様にして本比較例に係る電子写真用部材を得た。

（評価）
実施例１〜９、比較例１〜２の電子写真用部材を上記ツインベルト方式の定着装置に搭載し、その定着装置をＩＭＡＧＥ ＲＵＮＮＥＲ ＡＤＶＡＮＣＥ Ｃ７０６５（商品名、キヤノン株式会社製）に設置して、以下のように、耐亀裂性の評価、剥離オフセットの評価を行った。

（評価１：耐亀裂性の評価方法）
各実施例及び各比較例で作製した電子写真用部材を上記定着装置に搭載した。プロセススピードは３４８ｍｍ／ｓｅｃとした。Ａ４サイズの上質カラーレーザーコピア用紙（キヤノン社製；坪量：８０ｇ／ｍ^２）を、印刷面の短辺を記録材搬送方向にした向きで連続して、毎分７０枚供給した。該上質カラーレーザーコピア用紙を３００万枚通紙した。引き続いて、長さ４５０ｍｍ幅３２０ｍｍのコート紙（商品名：ＯＫトップコート；王子製紙製、坪量＝１２８ｇ／ｍ^２）を１枚供給し、該コート紙に、シアンのハーフトーン画像を形成した。このハーフトーン画像を第１のハーフトーン画像と称する。そして、第１のハーフトーン画像を目視で観察し、傷、スジ、ムラの如き画像欠陥の有無を観察した。また、第１のハーフトーン画像を形成した時点における電子写真用部材の表面の亀裂の有無を目視で観察した。
第１のハーフトーン画像に欠陥が認められず、また、フッ素樹脂チューブへの亀裂が発生していなかった場合には、該上質カラーレーザーコピア用紙を、さらに１００万枚通紙し、引き続いて、コート紙（（商品名：ＯＫトップコート）を１枚供給して、該コート紙にシアンのハーフトーン画像を形成した。このハーフトーン画像を第２のハーフトーン画像と称する。そして、第２のハーフトーン画像を目視で観察し、傷、スジ、ムラの如き欠陥の有無を観察した。また、第２のハーフトーン画像を形成した時点における電子写真用部材の表面の亀裂の有無を目視で観察した。
第２のハーフトーン画像に欠陥が認められず、また、フッ素樹脂チューブへの亀裂が発生していなかった場合には、該上質カラーレーザーコピア用紙を、さらに１００万枚通紙し、引き続いて、コート紙（（商品名：ＯＫトップコート）を１枚供給して、該コート紙にシアンのハーフトーン画像を形成した。このハーフトーン画像を第３のハーフトーン画像と称する。そして、第３のハーフトーン画像を目視で観察し、傷、スジ、ムラの如き欠陥の有無を観察した。また、第３のハーフトーン画像を形成した時点における電子写真用部材の表面の亀裂の有無を目視で観察した。
こうして、第１〜第３のハーフトーン画像の欠陥の有無、及び各ハーフトーン画像を形成した時点における電子写真用部材のフッ素樹脂チューブへの亀裂の発生の有無を、下記の基準に基づき評価した。
なお、評価ランクＤを、本発明においては、耐亀裂性が不十分と判定した。

（評価２：剥離オフセットの評価方法）
各実施例及び各比較例で作製した電子写真用部材を上記定着装置に搭載した。プロセススピードは３４８ｍｍ／ｓｅｃとした。
記録材としては、坪量が２０９ｇ／ｍ^２の長さ４５０ｍｍ幅３２０ｍｍサイズのカット紙（以降、「第１のカット紙」と称する）と、坪量が２２０ｇ／ｍ^２のＡ３サイズのカット紙（以降、「第２のカット紙」と称する）を用意した。
評価は、室温２３℃、相対湿度１５％で行った。
まず、画像形成装置と記録材を、室温２３℃、相対湿度１５％の環境下に２４時間置いた。その後に、第１のカット紙を連続して１００枚通紙して、電子写真用部材の紙が接する領域の電位を一定とした。引き続いて、第２のカット紙を連続して５枚供給し、該第２のカット紙の各々にハーフトーン画像を形成した。５枚目の第２のカット紙上のハーフトーン画像について、スジ、グロスムラの如き画像不良の有無を、５人が目視で観察した。そして、下記の基準で評価した。
ランクＡ：５人とも画像不良の存在を確認できない。
ランクＢ：１人が、画像不良の存在を認めた。
ランクＣ：２人が画像不良の存在を認めた。
ランクＤ：３人以上が、画像不良の存在を認めた。
ランクＤは、明らかに画像不良が発生していると見做し、剥離オフセットによる画像不良が起きていると判断した。

（結果）
耐亀裂性の評価、剥離オフセットの評価結果を以下の表１に示した。

以上説明したように、エンドレスベルト形状の電子写真用部材であって、円筒状または円柱状の基体、該基体の周面を被覆しているゴム弾性層、及び該ゴム弾性層の周面を被覆しているフッ素樹脂チューブを有し、該フッ素樹脂チューブは、該基体の略軸方向に結晶配向しており、フッ素樹脂および該フッ素樹脂中に分散しているカーボンブラックを含み、かつ、該カーボンブラックの一次平均粒子径が５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることを特徴とする電子写真用部材を得ることができた。

これにより、剥離オフセットを抑制しつつ、高い耐亀裂性を高度に両立する電子写真用部材、及び、該電子写真用部材を具備する定着装置を提供できる。

１ 基体
２ ゴム弾性層
３ フッ素樹脂チューブ

Claims (7)

1. エンドレスベルト形状の電子写真用部材であって、
   基体、
   該基体の周面を被覆しているゴム弾性層、及び
   該ゴム弾性層の周面を被覆しているフッ素樹脂チューブを有し、
   該フッ素樹脂チューブは、
   該基体の略軸方向に結晶配向しており、
   フッ素樹脂および該フッ素樹脂中に分散しているカーボンブラックを含み、かつ、
   該カーボンブラックの一次平均粒子径が５０ｎｍ以上、１００ｎｍ以下であることを特徴とする電子写真用部材。
2. 前記フッ素樹脂チューブの前記基体の略軸方向の結晶配向度が、３５％以上、５０％以下である請求項１に記載の電子写真用部材。
3. 前記フッ素樹脂がポリ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共重合体である請求項１または２に記載の電子写真用部材。
4. 前記フッ素樹脂チューブの厚みが３５μｍ以上５５μｍ以下である請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
5. 前記電子写真用部材の表面抵抗が１×１０^７Ω／ｍ^２以上１×１０^１２Ω／ｍ^２以下である請求項１乃至４のいずれか一項に記載の電子写真用部材。
6. 加熱部材と、
   該加熱部材に対向配置されており、該加熱部材と共にニップを形成しているエンドレスベルト形状の電子写真用部材とを備えている定着装置であって、
   該電子写真用部材が、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電子写真用部材であることを特徴とする定着装置。
7. 前記電子写真用部材が、少なくとも２つのローラの間に張架されている請求項６に記載の定着装置。

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