WO2020170609A1 - 定着装置 - Google Patents

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WO2020170609A1
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fixing device
adhesive
adhesive layer
fixing belt
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鈴木　雅也
佐々木　憲司
亘 根本
秀知 向井
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Nok Corp
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Nok Corp
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    • G03G15/206—Structural details or chemical composition of the pressure elements and layers thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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Definitions

  • the present invention relates to a fixing device used in a fixing device of an image forming apparatus using an electrophotographic method.
  • a fixing device of an electrophotographic image forming apparatus presses charged toner on a moving sheet against the sheet to fix it. Therefore, the fixing device has a pair of rolls (a fixing roll and a pressure roll) or a fixing belt and a pressure roll.
  • a fixing device of a type having a fixing belt and a pressure roll toner is fixed on the sheet while the sheet passes through a nip between the fixing belt and the pressure roll (Patent Document 1).
  • the fusing belt is pressed against the pressure roll by the fusing roll or fusing pad and melts by heating the toner.
  • the fixing belt is reheated by the heating device and has a high temperature.
  • the present invention provides a fixing device capable of effectively suppressing electrostatic offset and fixing a positively charged toner image onto a sheet.
  • a fixing device is a cylindrical fixing device that contacts a sheet on which a positively charged toner image is formed while rotating to fix the toner image on the sheet.
  • the product C ⁇ R/A 2 of the electrostatic capacity C/A per unit area in the thickness direction of the fixing device and the electric resistance R/A per unit area in the thickness direction of the fixing device is 1.1. It is less than ⁇ 10 ⁇ 3 F ⁇ /cm 4 .
  • the dielectric relaxation time is sufficiently short so that the high polarization state after removal of the electric field can be rapidly changed to the low polarization state, and electrostatic offset can be effectively suppressed.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing an example of a fixing device including the fixing device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing another example of a fixing device including the fixing device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the fixing device according to the exemplary embodiment.
  • FIG. 9 is a partial cross-sectional view of a fixing device according to another embodiment.
  • 6A and 6B are schematic diagrams illustrating steps of manufacturing the fixing device according to the embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a step that follows the step of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a schematic diagram showing a step that follows the step of FIG. 6.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a step that follows the step of FIG. 7.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a step that follows the step of FIG. 5.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing a step that follows the step of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a step that follows the step of FIG. 9.
  • FIG. 11 is a schematic diagram showing a step that follows the step of FIG. 10.
  • 4 is a table showing various terms of various samples of the fixing device.
  • 3 is a table showing the electrical properties of the material of the layer of the fixing device.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a method of measuring electric resistance and electrostatic capacity in the thickness direction of the fixing device according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing a method for measuring the amount of charge attenuation in the surface layer of the fixing device according to the embodiment.
  • An image forming apparatus using an electrophotographic method forms an image (toner image) made of toner on a sheet of paper which is a recording medium to be conveyed.
  • the image forming apparatus includes a photosensitive drum, and a charger, an exposure device, a developing device, a transfer device, and a fixing device which are arranged around the photosensitive drum.
  • the toner is positively charged, so that the toner is attached to the sheet and the sheet is conveyed to the fixing device.
  • the fixing device has a movable fixing belt (fixing device) 1 and a rotatable pressure roll 2. While the sheet S passes through the nip between the fixing belt 1 and the pressure roll 2, the toner T is fixed on the sheet S. The fixing belt 1 and the pressure roll 2 press the toner T on the sheet S. The fixing belt 1 is melted by heating the toner T.
  • the pressure roll 2 has a core material 3, an elastic layer 4 that covers the outer circumference of the core material 3, and a release layer 5 that covers the outer circumference of the elastic layer 4.
  • the core material 3 is a hard round bar.
  • the material of the core material 3 is not limited, but may be a metal such as iron or aluminum or a resin material.
  • the core material 3 may be hollow or solid.
  • the elastic layer 4 is a cylinder fixed to the outer peripheral surface of the core material 3 over the entire circumference, and is made of a porous elastic material such as sponge.
  • the elastic layer 4 may be formed of an elastic material that is not porous.
  • the release layer 5 is a thin layer fixed to the outer peripheral surface of the elastic layer 4 over the entire circumference, and makes it easy for the pressure roll 2 to separate from the toner T fixed on the sheet P.
  • FIG. 1 shows how a toner image is formed on one surface of the sheet P, the toner T is fixed on one surface of the sheet P and then the toner T is fixed on the other surface of the sheet P. Note that there are cases. In this case, the toner T is brought into contact with the pressure roll 2 at the nip.
  • the release layer 5 is made of a synthetic resin material that is easily separated from the toner T.
  • the material of the release layer 5 is preferably a fluororesin.
  • fluororesin include perfluoroalkoxy fluororesin (PFA), polytetrafluoroethylene (PTFE), tetrafluoroethylene/hexafluoropropylene copolymer (FEP), or tetrafluoroethylene/ethylene copolymer ( ETFE).
  • the fixing belt 1 is a cylinder, and from a different point of view, it can be thought of as a roll having a cylindrical wall with a small thickness.
  • a fixing pad 6 made of resin is arranged inside the fixing belt 1. The fixing pad 6 presses the fixing belt 1 against the pressure roll 2 to appropriately maintain the width of the nip between the fixing belt 1 and the pressure roll 2. In the nip, the fixing belt 1 and the pressure roll 2 are slightly deformed by pressing each other.
  • a heating device 7 is arranged near the fixing belt 1.
  • the heating device 7 reheats the fixing belt 1 that has been cooled by being deprived of heat by the pressure roll 2 at the nip.
  • the heating device 7 has a known electromagnetic induction heating device 7A and a magnetic field absorbing member 7B, the electromagnetic induction heating device 7A is arranged outside the fixing belt 1, and the magnetic field absorbing member 7B is the fixing belt 1. Is located inside.
  • the type of heating device is not limited to the example shown in FIG.
  • a heat source such as a halogen heater 8 arranged inside the fixing belt 1 may be used as a heating device.
  • the fixing pad 6 is used, but a rotatable fixing roll may be arranged inside the fixing belt 1 instead of the fixing pad 6.
  • the fixing belt 1 has a base material 11, a sliding layer 12, a primer layer 13, a rubber layer 14, an adhesive layer 15, and a surface layer 16.
  • the base material 11 is a metal cylinder.
  • the material of the base material 11 may be, for example, nickel or stainless steel, or the base material 11 may be formed by sandwiching a copper layer between nickel layers.
  • the base material 11 secures the rigidity of the fixing belt 1 and enhances the thermal conductivity of the fixing belt 1.
  • the sliding layer 12 is a layer having a uniform thickness and coated on the inner circumference of the base material 11.
  • the sliding layer 12 slidably contacts the fuser pad 6 or other fuser components.
  • the sliding layer 12 is made of a material having a small friction coefficient, for example, fluororesin.
  • fluororesins are, for example, PTFE, PFA, FEP, or ETFE.
  • the primer layer 13 is a layer having a uniform thickness and coated on the outer periphery of the base material 11.
  • the primer layer 13 has a role of bonding the sliding layer 12 and the rubber layer 14.
  • the material of the primer layer 13 can be different depending on the material of the rubber layer 14.
  • the rubber layer 14 is a layer having a uniform thickness and coated on the outer periphery of the primer layer 13.
  • the rubber layer 14 is the thickest layer in the fixing belt 1, and the fixing layer 1 has appropriate elasticity useful for fixing the toner T by the rubber layer 14.
  • the rubber layer 14 is formed of, for example, silicone rubber.
  • the primer layer 13 is preferably formed of a silicone rubber adhesive.
  • the adhesive layer 15 is a layer having a uniform thickness and coated on the outer periphery of the rubber layer 14.
  • the adhesive layer 15 has a role of bonding the rubber layer 14 and the surface layer 16 together.
  • the adhesive layer 15 is a single layer formed of a fluororesin-based adhesive. It is also conceivable to form the adhesive layer 15 from a silicone rubber adhesive or a fluororubber adhesive.
  • the surface layer 16 is a layer having a uniform thickness and coated on the outer periphery of the adhesive layer 15.
  • the surface layer 16 makes it easier for the fixing belt 1 to separate from the toner T fixed on the sheet P.
  • the surface layer 16 is formed of a synthetic resin material that is easily separated from the toner T.
  • the material of the surface layer 16 is preferably a fluororesin. Preferred fluororesins are, for example, PFA, PTFE, FEP, or ETFE.
  • FIG. 4 shows a fixing belt 1 according to another embodiment.
  • the adhesive layer 15 is composed of two layers, that is, an inner layer 151 and an outer layer 152.
  • the other features are the same as those of the fixing belt 1.
  • the inner layer 151 is brought into close contact with the outer peripheral surface of the rubber layer 14, and the outer layer 152 is interposed between the inner layer 151 and the surface layer 16. That is, the outer layer 152 is in close contact with the outer peripheral surface of the inner layer 151 and is in close contact with the inner peripheral surface of the surface layer 16.
  • the inner layer 151 is made of a fluororesin adhesive
  • the outer layer 152 is made of a non-conductive silicone rubber adhesive.
  • the method described below relates to a fixing belt 1 having a single adhesive layer 15.
  • a cylindrical metal cylinder 11A is prepared.
  • the metal cylinder 11A corresponds to the base material 11 in the fixing belt 1 of the finished product, but has a length several times that of the fixing belt 1 of the finished product.
  • the metal cylinder 11A can be manufactured by electroforming, for example.
  • the spray nozzle 20 is inserted into the inside of the metal cylinder 11A, and while moving the spray nozzle 20, the material of the sliding layer 12 is supplied to the spray nozzle 20 by the pipe 21.
  • the material of the sliding layer 12 is sprayed from 20.
  • the sliding layer 12 is formed by heating and curing the material.
  • the material 13A of the primer layer 13 is sprayed onto the outer peripheral surface of the metal cylinder 11A by the spray nozzle 23. After that, the primer layer 13 is formed by heating and drying the material 13A.
  • the blade 25 having a linear tip is provided.
  • the material 14A of the rubber layer 14 is smoothed (that is, has a uniform thickness). In this way, the surface of the primer layer 13 is coated with the material of the rubber layer 14. After that, the rubber layer 14 is formed by heating and curing the material 14A.
  • the adhesive layer 15 is made of a fluororesin-based adhesive
  • the material of the adhesive layer 15 is next sprayed onto the outer peripheral surface of the rubber layer 14 by moving the spray nozzle as in FIG.
  • the adhesive layer 15 is formed of a silicone rubber adhesive or a fluororubber adhesive
  • the material of the adhesive layer 15 is coated around the rubber layer 14 as shown in FIG. Insert 11A into ring 26.
  • the material 15A is smoothed (that is, has a uniform thickness) on the inner peripheral surface of the ring 26.
  • a tube 16A is arranged around the material 15A of the adhesive layer 15. That is, the metal cylinder 11A is inserted into the tube 16A.
  • the tube 16A corresponds to the surface layer 16 in the finished fixing belt 1, but has a length several times that of the finished fixing belt 1.
  • the metal tube 11A is inserted into the ring 27 together with the tube 16A.
  • the tube 16A is pressed radially inward by the inner peripheral surface of the ring 27, and the adhesion between the material 15A of the adhesive layer 15 and the tube 16A is increased.
  • 9 and 10 only the tube 16A is shown as a cross section.
  • the material 15A is heated and cured to form the adhesive layer 15, and at the same time, the adhesive layer 15 and the tube 16A are fixed.
  • the long cylinder 1A shown in FIG. 11 is obtained.
  • the fixing belt 1 as a finished product is obtained by cutting the cylinder 1A in a direction perpendicular to the axial direction.
  • the outer layer 152 may be coated with a nozzle, and the periphery thereof may be coated with a material (non-conductive silicone rubber adhesive), and the material may be leveled with a ring as in FIG.
  • the Applicant has produced samples in which the thickness of several layers of the fixing belt 1 are different from the material and measured the electrical properties of these samples, and whether each sample effectively suppresses the electrostatic offset. investigated.
  • the specifications of the sample are shown in FIG.
  • the base material 11, the sliding layer 12, and the primer layer 13 are common to each sample.
  • the base material 11 was a nickel seamless cylinder manufactured by electroforming, and had a diameter of 40 mm and a thickness of 40 ⁇ m.
  • the sliding layer 12 was made of PTFE and had a thickness of 12 ⁇ m.
  • the primer layer 13 was manufactured from "DY 39-042" manufactured by Toray Dow Corning Co., Ltd. (Tokyo, Japan), which is a non-conductive silicone rubber adhesive. As described above, the material 13A of the primer layer 13 was coated on the metal cylinder 11A with the spray nozzle 20 and heated at 150° C. for 1 minute to dry the material 13A to form the primer layer 13. The thickness of the primer layer 13 was 2 ⁇ m.
  • the rubber layer 14 was manufactured from “X-34-2008-2” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. (Tokyo, Japan), which is a non-conductive silicone rubber. As described above, the material 14A of the rubber layer 14 was smoothed by the blade 25 and cured by heating at 150°C.
  • the thickness of the rubber layer 14 in each sample was as shown in FIG.
  • the thickness of the rubber layer 14 of the sample 3 is different from that of the other samples in order to examine the difference in the electrical characteristics due to the difference in the thickness of the rubber layer 14.
  • the thickness of the rubber layer 14 was 300 ⁇ m.
  • the rubber layer 14 had a thickness of 285 ⁇ m.
  • the layers other than the base material 11 are basically formed of a dielectric unless otherwise specified as a conductor.
  • the electrostatic capacity between the base material 11 and the surface of the fixing layer 1 in the fixing belt 1 can be considered to be an index indicating the easiness of charging of the fixing belt 1, and the electrostatic capacity between the base material 11 and the surface of the fixing layer 1 can be considered.
  • the thicker the dielectric the smaller the capacitance.
  • the adhesive layer 15 had a two-layer structure having an inner layer 151 and an outer layer 152.
  • the inner layer 151 was manufactured to a thickness of 2 ⁇ m from “PJ-CL990”, which is a non-conductive fluororesin-based adhesive having a low electric resistance and manufactured by Kemers Corp. (Delaware, USA).
  • the outer layer 152 was manufactured to a thickness of 15 ⁇ m from “KE-1880” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., which is a non-conductive silicone rubber adhesive.
  • the material of the inner layer 151 of the adhesive layer 15 was coated around the rubber layer 14, the material was leveled with a ring, and heated at 100° C. for 5 minutes to obtain a dried inner layer 151. Further, the material of the outer layer 152 was coated around the inner layer 151, and the material was leveled with a ring.
  • the adhesive layer 15 was a single layer and was manufactured from "PJ-CL990" manufactured by Kemmers Co., Ltd., which is a non-conductive fluororesin-based adhesive.
  • the adhesive layer 15 is a single layer, it was manufactured from “KE-1880” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., which is a non-conductive silicone rubber adhesive.
  • the adhesive layer 15 is a single layer, it was manufactured from "SIFEL2617” manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., which is a non-conductive fluororubber adhesive.
  • the material of the adhesive layer 15 was coated around the rubber layer 14, and the material was leveled with a ring.
  • the thickness of the adhesive layer 15 was as shown in FIG.
  • the material of the inner layer 151 of Sample 1 and the material of the adhesive layer 15 of Samples 2 to 4 are in an emulsion state, the cured inner layer 151 of Sample 1 and the adhesive layer 15 of Samples 2 to 4 have high purity. It is considered to contain fluorine.
  • the reason why the material of the adhesive layer 15 differs depending on the sample is that the difference in the electrical characteristics due to the difference in the material of the adhesive layer 15 was investigated. Since fluorine having high electronegativity (strong electron attracting force) exists between the base material 11 and the surface of the surface layer 16 of the fixing belt 1, in Samples 1 to 4 and 6 the surface layer close to the toner T is present. The applicant expected that the electrostatic charge on the surface of 16 would be suppressed and the electrostatic offset could be suppressed.
  • the electronegativity of fluorine is 3.98, which is the maximum among all atoms, whereas the electronegativity of silicon, which is the main component of silicone rubber, is 1.90.
  • C is a capacitance in the thickness direction of the fixing belt 1
  • R is an electric resistance in the thickness direction of the fixing belt 1.
  • the capacitance C can be calculated by the following formula.
  • C ⁇ S/d (Equation 2)
  • ⁇ is the imaginary part of the complex dielectric constant of the fixing belt 1
  • S is the area
  • d is the thickness.
  • FIG. 13 shows the electrical properties of the layer materials (methods for measuring these electrical properties are described below).
  • PJ-CL990 non-conductive fluororesin-based adhesive
  • the dielectric relaxation time ⁇ can be shortened and the electrostatic offset can be suppressed.
  • the surface layer 16 was manufactured from a PFA tube having a thickness of 30 ⁇ m.
  • Sample 1 is characterized in that the adhesive layer 15 has an inner layer 151 formed of a non-conductive fluororesin-based material and an outer layer 152 formed of a non-conductive silicone rubber-based material.
  • Samples 2, 3 and 4 are characterized in that the adhesive layer 15 is a single layer formed of a non-conductive fluororesin-based material.
  • the sample 2 is characterized in that the thickness of the adhesive layer 15 is smaller than that of the samples 3 and 4.
  • Samples 3 and 4 are characterized in that the thickness of the adhesive layer 15 is larger than that of the sample 2, and sample 4 is characterized in that the thickness of the rubber layer 14 is larger than that of the other samples.
  • the sample 5 is characterized in that the adhesive layer 15 is a single layer formed of a non-conductive silicone rubber-based material.
  • Sample 6 is characterized in that the adhesive layer 15 is a single layer formed of a non-conductive fluororubber-based material.
  • the electrical resistance R ( ⁇ ) and the electrostatic capacitance C (pF) in the thickness direction of the fixing belt 1 were measured by the method shown in FIG.
  • This method is a two-terminal measurement method, in which the two electrodes 28 and 29 are brought into contact with the inner peripheral surface (surface of the sliding layer 12) and the outer peripheral surface (surface of the surface layer 16) of the fixing belt 1, and the LCR meter 30 is used.
  • the electrical resistance and capacitance were measured by.
  • the LCR meter 30 used was “3522-50” manufactured by Hioki Electric Co., Ltd. (Nagano, Japan).
  • the frequency used for the measurement was 1 kHz.
  • the measured electric resistance is divided by the area A of the electrodes 28 and 29 (contact area to the fixing belt 1, 4.524 cm 2 ) to obtain a unit area in the thickness direction of the fixing belt 1.
  • the electric resistance R/A was calculated.
  • the measured capacitance was divided by the area A of the electrodes 28 and 29, and the capacitance C/A per unit area in the thickness direction of the fixing belt 1 was calculated.
  • FIG. 12 shows the electric resistance R/A ( ⁇ /cm 2 ) and the electrostatic capacitance C/A (pF/cm 2 ) per unit area in the thickness direction of the fixing belt 1.
  • the electric resistance R of the material of the layer shown in FIG. 13 was obtained by separately manufacturing films from these materials and measuring the electric resistance of these films in the same manner as described above.
  • the thickness of the film used for the measurement is shown in FIG.
  • the imaginary part ⁇ of the complex permittivity of the layer material shown in FIG. 13 was calculated according to Equation 2 after measuring the capacitance C of these films in the same manner as described above (in this case, S is the electrode 28). , 29, and d is the film thickness).
  • the charge attenuation amount ⁇ V (kV) in the surface layer 16 was measured by the method shown in FIG.
  • the fixing belt 1 in the environment of 23° C. and 55% (relative humidity), the fixing belt 1 is brought into contact with the charging roll 31, the fixing belt 1 is rotated at 60 rpm, and the fixing belt 1 is rotated from the DC power source 32 via the charging roll 31. 1 was charged.
  • the resistance value of the charging roll 31 was 5 ⁇ 10 6 ⁇ .
  • the DC power supply 32 was “610C” manufactured by Trek Corp. (New York, USA).
  • the probe 34 of the surface electrometer 33 was brought close to the outer peripheral surface (surface of the surface layer 16) of the fixing belt 1 to measure the surface potential.
  • the proximity position of the probe 34 on the fixing belt 1 is 90 degrees away from the position where the charging roll 31 contacts the fixing belt 1.
  • the surface electrometer 33 was “Model 244A” manufactured by Monroe Electronics Co., Ltd. (New York, USA), and the probe was a standard probe “1017A” attached to “Model 244A”.
  • the surface potential of the surface layer 16 was monitored by the surface electrometer 33, and the surface of the surface layer was kept charged to -1 kV for 60 seconds. Then, the charging roller 31 is separated from the fixing belt 1 to complete the charging. 120 seconds after the end of charging, the amount of charge attenuation ⁇ V (kV) on the surface of the surface layer 16 was measured.
  • the charge attenuation amount ⁇ V is an index indicating how difficult the fixing belt 1 is to be charged.
  • the charge attenuation amount ⁇ V is shown in FIG.
  • the dielectric relaxation time ⁇ which is the product of the electrostatic capacitance C in the thickness direction of the fixing belt 1 and the electric resistance R in the thickness direction of the fixing belt 1 was calculated.
  • the dielectric relaxation time ⁇ (msec) is also shown in FIG.
  • the unit msec in FIG. 12 can be replaced with the unit mF ⁇ .
  • the capacitance C/A (pF/cm 2 ) per unit area and the electric resistance R/A ( ⁇ /cm 2 ) per unit area in the thickness direction of the fixing belt 1 are determined.
  • the product C ⁇ R/A 2 (F ⁇ /cm 4 ) was calculated.
  • the unit F ⁇ /cm 4 in FIG. 12 can be replaced with the unit sec/cm 4 .
  • each sample was mounted on an image forming apparatus, and the electrostatic offset suppression effect of each sample was evaluated.
  • the image forming apparatus used is “TASKalfa 5550ci” manufactured by Kyocera Document Solutions Co., Ltd. (Osaka, Japan).
  • a white solid image is printed on a sheet of paper, and in order to determine the presence or absence of fog on the white solid image (which should be printed where it should not be printed), a color difference meter (chromameter, Konica Minolta) is used.
  • the L* value (L* value, brightness) was measured at 7 locations in the image using “CR-400” manufactured by Co., Ltd. (Tokyo, Japan).
  • Figure 12 shows the evaluation results. Samples 1 to 4 had a good effect of suppressing electrostatic offset, and Samples 5 and 6 had a bad effect of suppressing electrostatic offset.
  • the dielectric relaxation time ⁇ which is the product of the capacitance C in the thickness direction of the fixing belt 1 and the electric resistance R in the thickness direction of the fixing belt 1, is less than 22 msec (unit in the thickness direction of the fixing belt 1).
  • the product C ⁇ R/A 2 of the electrostatic capacity C/A (pF/cm 2 ) per area and the electric resistance R/A ( ⁇ /cm 2 ) per unit area is 1.1 ⁇ 10 ⁇ 3 F ⁇ /cm. It was found that the electrostatic offset can be effectively suppressed when it is less than 4 ). As is clear from FIG.
  • the capacitances C are almost the same for the samples 1 to 6, while the samples 5 and 6 in which the adhesive layer 15 contains silicone rubber and fluororubber having large electrical resistances have the electrical resistances.
  • the electric resistance R in the thickness direction of the fixing belt 1 is 3.3 ⁇ 10 8 ⁇ or less (the electric resistance R/A per unit area in the thickness direction of the fixing belt 1 is 7.2 ⁇ ). 10 7 ⁇ /cm 2 or less).
  • Sample 3 having a larger rubber layer 14 had a smaller capacitance C and a shorter dielectric relaxation time ⁇ than Sample 4. It is considered that this is because the rubber layer 14 has a larger thickness.
  • Sample 2 having a smaller thickness of adhesive layer 15 had a smaller electric resistance R and a shorter dielectric relaxation time ⁇ than Sample 4. It is considered that this is because the thickness of the adhesive layer 15 is smaller.
  • the charge attenuation amount ⁇ V after the surface of the surface layer 16 is charged to ⁇ 1 kV and 120 seconds have elapsed since the end of charging is 0.20 kV or more and 0.25 kV or less. It can be understood that if the charge attenuation effect is high, the dielectric relaxation time ⁇ is small and the electrostatic offset is suppressed even if the surface of the adhesive layer 15 is charged.
  • the sliding layer 12 is not always essential.
  • a cylindrical fixing device for rotatingly contacting a sheet on which a positively charged toner image is formed to fix the toner image on the sheet, A metal tubular base material, A rubber layer coated on the outer periphery of the base material, An adhesive layer coated on the outer periphery of the rubber layer, With a resin-made surface layer coated on the outer periphery of the adhesive layer,
  • the product C ⁇ R/A 2 of the electrostatic capacity C/A per unit area in the thickness direction of the fixing device and the electric resistance R/A per unit area in the thickness direction of the fixing device is 1.1.
  • a fixing device having a density of less than ⁇ 10 ⁇ 3 F ⁇ /cm 4 .
  • the electric resistance R/A per unit area in the thickness direction of the fixing device is 7.2 ⁇ 10 7 ⁇ /cm 2 or less.
  • the fixing device described in Clause 1 is characterized in that:
  • Clause 4 The fixing device according to Clause 1 or 2, wherein the adhesive layer contains a non-conductive fluororesin.
  • Clause 5 The fixing device according to Clause 3 or 4, wherein the adhesive layer is a single layer formed of a fluororesin-based adhesive.
  • the adhesive layer is an inner layer formed of a fluororesin-based adhesive that is in close contact with the outer peripheral surface of the rubber layer, and is in close contact with the outer peripheral surface of the inner layer and is in close contact with the inner peripheral surface of the surface layer.
  • the fixing device according to Clause 3 or 4 further comprising an outer layer formed of a non-conductive silicone rubber adhesive.
  • Clause 7. The surface of the surface layer is charged to -1 kV, and a charge attenuation amount ⁇ V after a lapse of 120 seconds from the end of charging is 0.20 kV or more and 0.25 kV or less, any one of Clauses 1 to 6 above.
  • Clause 8 The fixing device according to any one of Clauses 1 to 7, wherein the surface layer is made of an insulating perfluoroalkoxy fluororesin.
  • fixing belt fixing device
  • Base Material Sliding Layer 13 Primer Layer 14 Rubber Layer 15 Adhesive Layer 16 Surface Layer

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Abstract

筒状の定着装置は、プラスに帯電されたトナー像が形成されたシートに回転しながら接触して、トナー像をシートに定着させる。定着装置は、金属製の筒状の基材と、基材の外周に被覆されたゴム層と、ゴム層の外周に被覆された接着層と、接着層の外周に被覆された樹脂製の表層とを有する。この定着装置では、定着装置の厚さ方向での単位面積あたりの静電容量Ｃ／Ａと定着装置の厚さ方向での単位面積あたりの電気抵抗Ｒ／Ａの積Ｃ・Ｒ／Ａ２が１．１×１０－３ＦΩ／ｃｍ４未満である。

Description

定着装置
　本発明は、電子写真方式を利用した画像形成装置の定着器で使用される定着装置に関する。
　電子写真方式を利用した画像形成装置（例えば、複写機、プリンター）の定着器は、移動するシート上の帯電トナーをシートに対して加圧して定着させる。このため、定着器は、一対のロール（定着ロールと加圧ロール）または定着ベルトと加圧ロールを有する。定着ベルトと加圧ロールを有するタイプの定着器では、定着ベルトと加圧ロールの間のニップをシートが通過する間に、トナーがシートに定着させられる（特許文献１）。このタイプでは、定着ベルトは、定着ロールまたは定着パッドによって加圧ロールに向けて押圧され、トナーを加熱することにより溶融する。定着ベルトは、加熱装置によって再加熱され、高い温度を有する。
特開２０１８－１３６４１２号公報
　定着器の使用において、ニップをシートが通過する間に、トナー像が過不足なく、シートに定着することが望ましい。しかし、静電気の発生により、シート上に余計なトナーが吸着されたり、逆にシートからトナーが弾き飛ばされたりすることがある。このような現象は、静電オフセットと呼ばれ、形成される画像の乱れを引き起こす。
　静電オフセットを抑制する対策は、例えば特許文献１に記載されているように、試みられている。
　プラスに帯電されることでシートに付着したトナーをシートに定着させる定着装置について、静電オフセットをさらに有効に抑制することが望まれている。
　そこで、本発明は、静電オフセットを有効に抑制することが可能である、プラスに帯電されたトナー像をシートに定着させる定着装置を提供する。
　本発明のある態様に係る定着装置は、プラスに帯電されたトナー像が形成されたシートに回転しながら接触して、前記トナー像を前記シートに定着させる、筒状の定着装置であって、金属製の筒状の基材と、前記基材の外周に被覆されたゴム層と、前記ゴム層の外周に被覆された接着層と、前記接着層の外周に被覆された樹脂製の表層とを有する。前記定着装置の厚さ方向での単位面積あたりの静電容量Ｃ／Ａと前記定着装置の厚さ方向での単位面積あたりの電気抵抗Ｒ／Ａの積Ｃ・Ｒ／Ａ２が１．１×１０－３ＦΩ／ｃｍ４未満である。
　この態様においては、誘電緩和時間が十分に短いことにより、電界の除去後の高い分極状態が低い分極状態に迅速に変化し、静電オフセットを有効に抑制することが可能である。
本発明の実施形態に係る定着装置を備える定着器の一例を示す概略断面図である。 実施形態に係る定着装置を備える定着器の他の一例を示す概略断面図である。 実施形態に係る定着装置の一部の断面図である。 他の実施形態に係る定着装置の一部の断面図である。 実施形態に係る定着装置を製造する工程を示す概略図である。 図５の工程の後の工程を示す概略図である。 図６の工程の後の工程を示す概略図である。 図７の工程の後の工程を示す概略図である。 図８の工程の後の工程を示す概略図である。 図９の工程の後の工程を示す概略図である。 図１０の工程の後の工程を示す概略図である。 定着装置の各種のサンプルの諸言を示す表である。 定着装置の層の材料の電気的特性を示す表である。 実施形態に係る定着装置の厚さ方向での電気抵抗および静電容量を測定する方式を示す概略図である。 実施形態に係る定着装置の表層での電荷減衰量を測定する方式を示す概略図である。
　以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。
　電子写真方式を利用した画像形成装置は、搬送される記録媒体である紙のシート上にトナーからなる画像（トナー像）を形成する。画像形成装置の詳細は図示しないが、画像形成装置は、感光体ドラムと、感光体ドラムの周囲に配置された帯電器、露光器、現像器、転写器、および定着器を有する。この実施形態においては、トナーをプラスに帯電されることにより、シートにトナーが付着しており、このシートが定着器に搬送される。
　図１に示すように、定着器は、移動可能な定着ベルト（定着装置）１と回転可能な加圧ロール２を有する。定着ベルト１と加圧ロール２の間のニップをシートＳが通過する間に、トナーＴがシートＳに定着させられる。定着ベルト１と加圧ロール２は、シートＳ上のトナーＴを加圧する。定着ベルト１は、トナーＴを加熱することにより溶融する。
　加圧ロール２は、芯材３と、芯材３の外周を被覆する弾性層４と、弾性層４の外周を被覆する離型層５を有する。
　芯材３は、硬質の丸棒である。芯材３の材料は、限定されないが、例えば鉄、アルミニウム等の金属または樹脂材料であってよい。芯材３は、中空であっても、中実であってもよい。
　弾性層４は、芯材３の外周面に全周にわたって固着された円筒であり、例えばスポンジのような多孔質弾性材料から形成されている。弾性層４は、多孔質ではない弾性材料から形成されてもよい。
　離型層５は、弾性層４の外周面に全周にわたって固着された薄い層であり、シートＰに定着したトナーＴから加圧ロール２が離れやすくする。図１は、シートＰの１つの面にトナー像が形成される様子を示すが、シートＰの１つの面にトナーＴが定着された後に、シートＰの他の面にトナーＴが定着されることがあることに留意されたい。この場合、トナーＴはニップにおいて加圧ロール２に接触させられる。
　離型層５は、トナーＴから離れやすい合成樹脂材料から形成されている。離型層５の材料は、好ましくは、フッ素樹脂である。このようなフッ素樹脂は、例えば、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、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・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、またはテトラフルオロエチレン・エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）である。
　定着ベルト１は円筒であって、見方を変えれば、厚さが小さい円筒壁体を持つロールと考えることもできる。定着ベルト１の内部には、樹脂製の定着パッド６が配置されている。定着パッド６は、定着ベルト１を加圧ロール２に押し付けて、定着ベルト１と加圧ロール２の間のニップの幅を適切に維持する。ニップにおいて、定着ベルト１と加圧ロール２は、相互の押し付けにより、わずかに変形させられている。
　定着ベルト１の近傍には、加熱装置７が配置されている。加熱装置７は、ニップで加圧ロール２に熱を奪われて冷却された定着ベルト１を再加熱する。図１の例では、加熱装置７は、公知の電磁誘導加熱装置７Ａと磁場吸収部材７Ｂを有し、電磁誘導加熱装置７Ａは定着ベルト１の外側に配置され、磁場吸収部材７Ｂは定着ベルト１の内側に配置されている。
　但し、加熱装置のタイプは図１の例示に限定されない。例えば、図２に示すように、加熱装置として定着ベルト１の内部に配置されたハロゲンヒーター８などの発熱源が使用されてもよい。
　図１および図２の例では、定着パッド６が使用されているが、定着パッド６の代わりに定着ベルト１の内部に回転可能な定着ロールが配置されてもよい。
　図３に示すように、定着ベルト１は、基材１１、摺動層１２、プライマー層１３、ゴム層１４、接着層１５、および表層１６を有する。
　基材１１は金属製の円筒である。基材１１の材料は、例えば、ニッケル、ステンレス鋼でもよいし、ニッケルの層とニッケルの層の間に銅の層が挟まれて、基材１１が構成されていてもよい。基材１１は、定着ベルト１の剛性を確保し、定着ベルト１の熱伝導性を高める。
　摺動層１２は、基材１１の内周に被覆された一様な厚さの層である。摺動層１２は、定着パッド６またはその他の定着器の部品と摺動可能に接触する。摺動層１２は、摩擦係数が小さい材料、例えば、フッ素樹脂から形成されている。好ましいフッ素樹脂は、例えば、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ、またはＥＴＦＥである。
　プライマー層１３は、基材１１の外周に被覆された一様な厚さの層である。プライマー層１３は、摺動層１２とゴム層１４を接着する役割を有する。プライマー層１３の材料は、ゴム層１４の材料に依存して異なりうる。
　ゴム層１４は、プライマー層１３の外周に被覆された一様な厚さの層である。ゴム層１４は、定着ベルト１において最も厚い層であり、ゴム層１４によって、トナーＴの定着に有用な適切な弾性を定着ベルト１は有する。ゴム層１４は、例えばシリコーンゴムから形成されている。ゴム層１４がシリコーンゴム製である場合、プライマー層１３はシリコーンゴム系の接着剤から形成されることが好ましい。
　接着層１５は、ゴム層１４の外周に被覆された一様な厚さの層である。接着層１５は、ゴム層１４と表層１６を接着する役割を有する。この実施形態では、接着層１５は、フッ素樹脂系の接着剤から形成された単一の層である。接着層１５をシリコーンゴム系の接着剤またはフッ素ゴム系の接着剤から形成することも考えられる。
　表層１６は、接着層１５の外周に被覆された一様な厚さの層である。表層１６は、シートＰに定着したトナーＴから定着ベルト１が離れやすくする。表層１６は、トナーＴから離れやすい合成樹脂材料から形成されている。表層１６の材料は、好ましくは、フッ素樹脂である。好ましいフッ素樹脂は、例えば、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、またはＥＴＦＥである。
　図４は、他の実施形態に係る定着ベルト１を示す。定着ベルト１では、接着層１５は二層、すなわち内側層１５１と外側層１５２から構成されている。他の特徴は、定着ベルト１と同じである。
　内側層１５１はゴム層１４の外周面に密着させられ、外側層１５２は内側層１５１と表層１６の間に介在する。すなわち外側層１５２は、内側層１５１の外周面に密着させられ、表層１６の内周面に密着させられている。内側層１５１はフッ素樹脂系の接着剤から形成され、外側層１５２は非導電性シリコーンゴム系の接着剤から形成されている。
　図３および図４の実施形態において、上記の層の間に他の層が介在していてもよい。
　以下、定着ベルト１の製造方法を説明する。以下に述べる方法は、単一層の接着層１５を有する定着ベルト１に関する。
　まず、図５に示すように、円筒形の金属筒１１Ａを準備する。金属筒１１Ａは、完成品の定着ベルト１において基材１１に相当するが、完成品の定着ベルト１の数倍の長さを有する。金属筒１１Ａは、例えば電鋳によって製造することができる。
　次に、図５に示すように、金属筒１１Ａの内部にスプレイノズル２０を挿入し、スプレイノズル２０を移動させながら、スプレイノズル２０に管２１で摺動層１２の材料を供給し、スプレイノズル２０から摺動層１２の材料を噴射させる。この後、加熱して材料を硬化させることにより、摺動層１２を形成する。
　次に、図６に示すように、スプレイノズル２３を移動させながら、金属筒１１Ａの外周面にスプレイノズル２３によってプライマー層１３の材料１３Ａを噴射させる。この後、加熱して材料１３Ａを乾燥させることにより、プライマー層１３を形成する。
　次に、図７に示すように、金属筒１１Ａを軸線周りに回転させ、ゴム供給装置２４でゴム層１４の材料１４Ａをプライマー層１３の外周面に供給しながら、先端が直線状のブレード２５でゴム層１４の材料１４Ａを平滑に（すなわち一様な厚さを持つように）均す。このようにして、プライマー層１３の表面をゴム層１４の材料でコートする。この後、加熱して材料１４Ａを硬化させることにより、ゴム層１４を形成する。
　接着層１５がフッ素樹脂系の接着剤から形成される場合には、次に、図６と同様にスプレイノズルを移動させながら、ゴム層１４の外周面にスプレイノズルによって接着層１５の材料を噴射させる。
　一方、接着層１５がシリコーンゴム系の接着剤またはフッ素ゴム系の接着剤から形成される場合、図８に示すように、ゴム層１４の周囲に接着層１５の材料１５Ａをコートし、金属筒１１Ａをリング２６に挿入する。リング２６を金属筒１１Ａの軸線方向に沿って移動させることにより、リング２６の内周面で材料１５Ａを平滑に（すなわち一様な厚さを持つように）均す。
　次に、図９に示すように、接着層１５の材料１５Ａの周囲にチューブ１６Ａを配置する。すなわち金属筒１１Ａをチューブ１６Ａに挿入する。チューブ１６Ａは、完成品の定着ベルト１において表層１６に相当するが、完成品の定着ベルト１の数倍の長さを有する。
　次に、図１０に示すように、チューブ１６Ａとともに金属筒１１Ａをリング２７に挿入する。リング２７を金属筒１１Ａの軸線方向に沿って移動させることにより、リング２７の内周面でチューブ１６Ａを径方向内側に押圧し、接着層１５の材料１５Ａとチューブ１６Ａの密着性を高める。図９および図１０においては、チューブ１６Ａのみを断面として示す。この後、加熱して材料１５Ａを硬化させることにより、接着層１５を形成すると同時に、接着層１５とチューブ１６Ａを固定する。
　このようにして図１１に示す長尺の円筒１Ａが得られる。そして、図１１に示すように、円筒１Ａを軸線方向に対して垂直な方向に切断することにより、完成品の定着ベルト１が得られる。
　二層の接着層１５を有する定着ベルト１（図４参照）を製造する場合には、ゴム層１４の周囲に接着層１５の内側層１５１の材料（フッ素樹脂系の接着剤）を移動するスプレイノズルによってコートし、さらにその周囲に外側層１５２の材料（非導電性シリコーンゴム系の接着剤）をコートし、図８と同様にその材料をリングで均せばよい。
　出願人は、定着ベルト１のいくつかの層の材料と厚さが異なるサンプルを製造し、これらのサンプルの電気的特性を測定し、さらに各サンプルが静電オフセットを有効に抑制するか否かを調査した。サンプルの緒元を図１２に示す。
　各サンプルについて、基材１１と摺動層１２とプライマー層１３は共通である。具体的には、基材１１は、電鋳で製造されたニッケル製のシームレスな円筒であって、直径は４０ｍｍ、厚さは４０μｍであった。摺動層１２は、ＰＴＦＥから形成され、厚さは１２μｍであった。
　プライマー層１３は、非導電性シリコーンゴム系の接着剤である東レ・ダウコーニング株式会社（日本国東京）製の「ＤＹ　３９－０４２」から製造した。上記のように、プライマー層１３の材料１３Ａはスプレイノズル２０で金属筒１１Ａにコートされ、１５０℃で１分間、加熱して材料１３Ａを乾燥させることにより、プライマー層１３を形成した。プライマー層１３の厚さは２μｍであった。
　ゴム層１４は、非導電性シリコーンゴムである信越化学工業株式会社（日本国東京）製の「Ｘ－３４－２００８－２」から製造した。上記のように、ゴム層１４の材料１４Ａは、ブレード２５で平滑化され、１５０℃で加熱することにより硬化された。
　各サンプルにおけるゴム層１４の厚さは図１２に示す通りであった。ゴム層１４の厚さの相違による電気的特性の相違を調べるため、サンプル３のゴム層１４の厚さは、他のサンプルと異なる。サンプル３については、ゴム層１４の厚さは３００μｍであった。他のサンプルについては、ゴム層１４の厚さは２８５μｍであった。定着ベルト１において、基材１１以外の層は、特に導電体であると明記していない限り、基本的に誘電体から形成されている。定着ベルト１における基材１１と表層１６の表面の間の静電容量は、定着ベルト１の帯電しやすさを表す指標であると考えることができ、基材１１と表層１６の表面の間の誘電体の厚さが大きいほど、静電容量は小さい。そして、静電容量が小さいほど、トナーＴに近接する表層１６の表面での帯電が抑制され、静電オフセットを抑制することができると出願人は考えた。
　サンプル１について、接着層１５は、内側層１５１と外側層１５２を有する二層構造であった。内側層１５１は、電気抵抗が小さい非導電性フッ素樹脂系の接着剤であるケマーズ社（米国デラウェア）製の「ＰＪ－ＣＬ９９０」から厚さ２μｍに製造した。外側層１５２は、非導電性シリコーンゴム系の接着剤である信越化学工業株式会社製の「ＫＥ－１８８０」から、厚さ１５μｍに製造した。サンプル１の製造においては、ゴム層１４の周囲に接着層１５の内側層１５１の材料をコートし、その材料をリングで均し、１００℃で５分間加熱して乾燥した内側層１５１を得て、さらに内側層１５１の周囲に外側層１５２の材料をコートし、その材料をリングで均した。
　サンプル２～４について、接着層１５は、単一の層であり、非導電性フッ素樹脂系の接着剤であるケマーズ社製の「ＰＪ－ＣＬ９９０」から製造した。
　サンプル５について、接着層１５は、単一の層であるが、非導電性シリコーンゴム系の接着剤である信越化学工業株式会社製の「ＫＥ－１８８０」から製造した。
　サンプル６について、接着層１５は、単一の層であるが、非導電性フッ素ゴム系の接着剤である信越化学工業株式会社製の「ＳＩＦＥＬ２６１７」から製造した。
　サンプル２～６の製造においては、ゴム層１４の周囲に接着層１５の材料をコートし、その材料をリングで均した。接着層１５の厚さは、図１２に示す通りであった。
　サンプル１の内側層１５１の材料、およびサンプル２～４の接着層１５の材料はエマルションの状態であるが、サンプル１の硬化した内側層１５１、およびサンプル２～４の接着層１５は、高純度のフッ素を含有すると考えられる。
　接着層１５の材料がサンプルによって異なるのは、接着層１５の材料の相違による電気的特性の相違を調べたためである。定着ベルト１における基材１１と表層１６の表面の間に、電気陰性度が高い（電子を引き付ける力が強い）フッ素が存在することにより、サンプル１～４，６では、トナーＴに近接する表層１６の表面での帯電が抑制され、静電オフセットを抑制することができると出願人は予想した。フッ素の電気陰性度は、あらゆる原子の中で最大の３．９８であり、これに対して、シリコーンゴムの主成分であるシリコンの電気陰性度は１．９０である。
　また、定着ベルト１の厚さ方向での電気抵抗が静電オフセットに関係すると出願人は考えた。静電オフセットは、定着ベルト１に与えられた電界の除去の後に表層１６が高い分極状態から低い分極状態（誘電緩和状態）に迅速に変化することにより、抑制されると考えられる。つまり、誘電緩和時間τが小さいことが望ましい。竹内学，「トナーの帯電に及ぼす雰囲気の影響」，日本画像学会誌39巻3号，2000年，p.270-277によれば、誘電緩和時間τは、下式によって計算することができる。
　τ＝ＣＲ　　　（式１）
ここでＣは定着ベルト１の厚さ方向での静電容量であり、Ｒは定着ベルト１の厚さ方向での電気抵抗である。
　静電容量Ｃは下式によって計算することができる。
　Ｃ＝εＳ／ｄ　　　（式２）
ここでεは定着ベルト１の複素誘電率の虚部であり、Ｓは面積であり、ｄは厚さである。
　式１から静電容量Ｃおよび／または電気抵抗Ｒが小さいことが望ましい。図１３は、層の材料の電気的特性を示す（これらの電気的特性の測定方法は後述する）。電気抵抗が小さい非導電性フッ素樹脂系の接着剤（「ＰＪ－ＣＬ９９０」）を接着層１５に使用することにより、誘電緩和時間τを短縮し、静電オフセットを抑制することができると出願人は考えた。したがって、接着層１５がフッ素樹脂を含むサンプル１～４では、静電オフセットを抑制することができると出願人は予想した。
　各サンプルについて、表層１６は、厚さが３０μｍのＰＦＡ製のチューブから製造した。
　各サンプルの特徴を整理すると、以下の通りである。
　サンプル１は、接着層１５が、非導電性フッ素樹脂系材料から形成された内側層１５１と非導電性シリコーンゴム系材料から形成された外側層１５２を有することを特徴とする。
　サンプル２，３，４は、接着層１５が非導電性フッ素樹脂系材料から形成された単一の層であることを特徴とする。そして、サンプル２は接着層１５の厚さがサンプル３，４のそれより小さいことを特徴とする。サンプル３，４は、接着層１５の厚さがサンプル２のそれより大きいことを特徴とし、サンプル４はゴム層１４の厚さが他のサンプルのそれより大きいことを特徴とする。
　サンプル５は、接着層１５が、非導電性シリコーンゴム系材料から形成された単一の層であることを特徴とする。
　サンプル６は、接着層１５が、非導電性フッ素ゴム系材料から形成された単一の層であることを特徴とする。
　各サンプルについて、図１４に示す方式で、定着ベルト１の厚さ方向での電気抵抗Ｒ（Ω）および静電容量Ｃ（ｐＦ）を測定した。この方式は、二端子測定法であり、２つの電極２８，２９を定着ベルト１の内周面（摺動層１２の表面）と外周面（表層１６の表面）にそれぞれ接触させ、ＬＣＲメータ３０で電気抵抗と静電容量を測定した。使用したＬＣＲメータ３０は、日置電機株式会社（日本国長野）製の「３５２２－５０」であった。測定に使用された周波数は１ｋＨｚであった。さらに、汎用的考察のため、測定された電気抵抗を電極２８，２９の面積Ａ（定着ベルト１への接触面積、４．５２４ｃｍ２）で除算し、定着ベルト１の厚さ方向での単位面積あたりの電気抵抗Ｒ／Ａを計算した。さらに、汎用的考察のため、測定された静電容量を電極２８，２９の面積Ａで除算し、定着ベルト１の厚さ方向での単位面積あたりの静電容量Ｃ／Ａを計算した。定着ベルト１の厚さ方向での単位面積あたりの電気抵抗Ｒ／Ａ（Ω／ｃｍ２）および静電容量Ｃ／Ａ（ｐＦ／ｃｍ２）を図１２に示す。
　図１３に示す層の材料の電気抵抗Ｒは、これらの材料から膜をそれぞれ別個に製造し、これらの膜の電気抵抗を上記と同様の方式で測定することによって得た。測定に使用した膜の厚さを図１３に示す。図１３に示す層の材料の複素誘電率の虚部εは、これらの膜の静電容量Ｃを上記と同様の方式で測定した後、式２に従って、計算した（この場合、Ｓは電極２８，２９の面積であり、ｄは膜の厚さである）。
　また、各サンプルについて、図１５に示す方式で、表層１６での電荷減衰量ΔＶ（ｋＶ）を測定した。この測定では、２３℃、５５％（相対湿度）の環境下で、定着ベルト１に帯電ロール３１を接触させ、定着ベルト１を６０ｒｐｍで回転させ、直流電源３２から帯電ロール３１を介して定着ベルト１に電荷を供給した。帯電ロール３１の抵抗値は、５×１０６Ωであった。直流電源３２は、トレック社（米国ニューヨーク）製の「６１０Ｃ」であった。
　定着ベルト１の外周面（表層１６の表面）には、表面電位計３３のプローブ３４を近接させ、表面電位を測定した。定着ベルト１におけるプローブ３４の近接位置は、帯電ロール３１が定着ベルト１に接触する位置から９０度離れている。表面電位計３３は、モンローエレクトロニクス社（米国ニューヨーク）の「Ｍｏｄｅｌ　２４４Ａ」であり、プローブは「Ｍｏｄｅｌ　２４４Ａ」に付属の標準プローブ「１０１７Ａ」であった。
　以上の条件の下、表面電位計３３で表層１６の表面電位を監視し、表層の表面が－１ｋＶに帯電された状態を６０秒間維持した。その後、帯電ロール３１を定着ベルト１から離間させることにより、帯電を終了した。帯電終了から１２０秒経過後、表層１６の表面の電荷減衰量ΔＶ（ｋＶ）を測定した。電荷減衰量ΔＶは、定着ベルト１の帯電しにくさを表す指標である。電荷減衰量ΔＶを図１２に示す。
　また、式１に従って、定着ベルト１の厚さ方向での静電容量Ｃと定着ベルト１の厚さ方向での電気抵抗Ｒの積である誘電緩和時間τを計算した。誘電緩和時間τ（ｍｓｅｃ）も図１２に示す。図１２の単位ｍｓｅｃは単位ｍＦ・Ωに置換可能である。
　また、汎用的考察のため、定着ベルト１の厚さ方向での単位面積あたりの静電容量Ｃ／Ａ（ｐＦ／ｃｍ２）および単位面積あたりの電気抵抗Ｒ／Ａ（Ω／ｃｍ２）の積Ｃ・Ｒ／Ａ２（ＦΩ／ｃｍ４）を計算した。図１２の単位ＦΩ／ｃｍ４は単位ｓｅｃ／ｃｍ４に置換可能である。
　また、各サンプルを画像形成装置に装着し、各サンプルの静電オフセット抑制効果を評価した。使用した画像形成装置は、京セラドキュメントソリューションズ株式会社（日本国大阪）製の「ＴＡＳＫａｌｆａ　５５５０ｃｉ」である。この評価においては、紙のシートに白ベタ画像を印刷し、白ベタ画像にカブリ（印刷されるべきでない箇所に印刷されること）の有無を判断するため、色彩色差計（chroma meter、コニカミノルタ株式会社（日本国東京）製「ＣＲ－４００」）を用いて、画像内７箇所についてＬ*値（L* value、明度）を測定した。Ｌ*値が９５，５以上であれば、カブリがないか微小であり、静電オフセット抑制効果が良好であると評価した。Ｌ*値が９５，５未満であれば、カブリが無視できず、静電オフセット抑制効果が不良であると評価した。
　評価結果を図１２に示す。サンプル１～４については、静電オフセット抑制効果が良好であり、サンプル５，６については、静電オフセット抑制効果が不良であった。
　したがって、定着ベルト１の厚さ方向での静電容量Ｃと定着ベルト１の厚さ方向での電気抵抗Ｒの積である誘電緩和時間τが２２ｍｓｅｃ未満（定着ベルト１の厚さ方向での単位面積あたりの静電容量Ｃ／Ａ（ｐＦ／ｃｍ２）および単位面積あたりの電気抵抗Ｒ／Ａ（Ω／ｃｍ２）の積Ｃ・Ｒ／Ａ２が１．１×１０－３ＦΩ／ｃｍ４未満）である場合に、静電オフセットを有効に抑制することができることが分かった。図１２から明らかなように、静電容量Ｃはサンプル１～６についてほぼ同等であるのに対して、電気抵抗が大きいシリコーンゴムとフッ素ゴムを接着層１５が含むサンプル５，６は、電気抵抗が小さいフッ素樹脂を接着層１５が含むサンプル１～４よりも大きな電気抵抗Ｒを有し、このために長い誘電緩和時間τを要する。したがって、接着層１５がフッ素樹脂、より具体的には非導電性フッ素樹脂を含む場合に、静電オフセットを有効に抑制することができることが分かった。好ましくは、定着ベルト１の厚さ方向での電気抵抗Ｒは、３．３×１０８Ω以下（定着ベルト１の厚さ方向での単位面積あたりの電気抵抗Ｒ／Ａは、７．２×１０７Ω／ｃｍ２以下）である。
　ゴム層１４の厚さがより大きいサンプル３については、サンプル４に比べて静電容量Ｃが小さく、誘電緩和時間τが短かった。これは、ゴム層１４の厚さがより大きいためであると考えられる。
　接着層１５の厚さがより小さいサンプル２については、サンプル４に比べて電気抵抗Ｒが小さく、誘電緩和時間τが短かった。これは、接着層１５の厚さがより小さいためであると考えられる。
　二層の接着層１５を有するサンプル１については、サンプル２に比べて電気抵抗Ｒが小さく、誘電緩和時間τが短かった。
　また、評価結果から明らかなように、表層１６の表面が－１ｋＶに帯電されて帯電終了時点から１２０秒経過後の電荷減衰量ΔＶが０．２０ｋＶ以上、０．２５ｋＶ以下であることが好ましい。電荷減衰効果が高ければ、接着層１５の表面が帯電されても、誘電緩和時間τが小さく、静電オフセットが抑制されると理解することができる。
　以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。
　例えば、摺動層１２は必ずしも不可欠ではない。
　本発明の態様は、下記の番号付けされた条項にも記載される。
条項１．　プラスに帯電されたトナー像が形成されたシートに回転しながら接触して、前記トナー像を前記シートに定着させる、筒状の定着装置であって、
　金属製の筒状の基材と、
　前記基材の外周に被覆されたゴム層と、
　前記ゴム層の外周に被覆された接着層と、
　前記接着層の外周に被覆された樹脂製の表層と
を有し、
　前記定着装置の厚さ方向での単位面積あたりの静電容量Ｃ／Ａと前記定着装置の厚さ方向での単位面積あたりの電気抵抗Ｒ／Ａの積Ｃ・Ｒ／Ａ２が１．１×１０－３ＦΩ／ｃｍ４未満であることを特徴とする定着装置。
条項２．　前記定着装置の厚さ方向での単位面積あたりの電気抵抗Ｒ／Ａは、７．２×１０７Ω／ｃｍ２以下である。
ことを特徴とする条項１に記載の定着装置。
条項３．　前記接着層は、フッ素樹脂を含む
ことを特徴とする条項１または２に記載の定着装置。
条項４．　前記接着層は、非導電性フッ素樹脂を含む
ことを特徴とする条項１または２に記載の定着装置。
条項５．　前記接着層は、フッ素樹脂系の接着剤から形成された単一の層である
ことを特徴とする条項３または４に記載の定着装置。
条項６．　前記接着層は、前記ゴム層の外周面に密着させられたフッ素樹脂系の接着剤から形成された内側層と、前記内側層の外周面に密着させられ前記表層の内周面に密着させられた非導電性シリコーンゴム系の接着剤から形成された外側層を有する
ことを特徴とする条項３または４に記載の定着装置。
条項７．　　前記表層の表面が－１ｋＶに帯電されて帯電終了時点から１２０秒経過後の電荷減衰量ΔＶが０．２０ｋＶ以上、０．２５ｋＶ以下である
ことを特徴とする条項１から６のいずれか１項に記載の定着装置。
条項８．　前記表層は、絶縁性パーフルオロアルコキシフッ素樹脂から形成されている
ことを特徴とする条項１から７のいずれか１項に記載の定着装置。
条項９．　前記ゴム層は、非導電性シリコーンゴムから形成されている
ことを特徴とする条項１から８のいずれか１項に記載の定着装置。
１　定着ベルト（定着装置）
１１　基材
１２　摺動層
１３　プライマー層
１４　ゴム層
１５　接着層
１６　表層

Claims (9)

  1. 　プラスに帯電されたトナー像が形成されたシートに回転しながら接触して、前記トナー像を前記シートに定着させる、筒状の定着装置であって、
    　金属製の筒状の基材と、
    　前記基材の外周に被覆されたゴム層と、
    　前記ゴム層の外周に被覆された接着層と、
    　前記接着層の外周に被覆された樹脂製の表層と
    を有し、
    　前記定着装置の厚さ方向での単位面積あたりの静電容量Ｃ／Ａと前記定着装置の厚さ方向での単位面積あたりの電気抵抗Ｒ／Ａの積Ｃ・Ｒ／Ａ２が１．１×１０－３ＦΩ／ｃｍ４未満であることを特徴とする定着装置。
  2. 　前記定着装置の厚さ方向での単位面積あたりの電気抵抗Ｒ／Ａは、７．２×１０７Ω／ｃｍ２以下である。
    ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
  3. 　前記接着層は、フッ素樹脂を含む
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
  4. 　前記接着層は、非導電性フッ素樹脂を含む
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
  5. 　前記接着層は、フッ素樹脂系の接着剤から形成された単一の層である
    ことを特徴とする請求項３または４に記載の定着装置。
  6. 　前記接着層は、前記ゴム層の外周面に密着させられたフッ素樹脂系の接着剤から形成された内側層と、前記内側層の外周面に密着させられ前記表層の内周面に密着させられた非導電性シリコーンゴム系の接着剤から形成された外側層を有する
    ことを特徴とする請求項３または４に記載の定着装置。
  7. 　　前記表層の表面が－１ｋＶに帯電されて帯電終了時点から１２０秒経過後の電荷減衰量ΔＶが０．２０ｋＶ以上、０．２５ｋＶ以下である
    ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の定着装置。
  8. 　前記表層は、絶縁性パーフルオロアルコキシフッ素樹脂から形成されている
    ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の定着装置。
  9. 　前記ゴム層は、非導電性シリコーンゴムから形成されている
    ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の定着装置。
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