JP2012068479A - 定着部材、定着装置、および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】
弗素樹脂層が厚くても平滑な表面を有する定着部材を提供する。
【解決手段】
定着部材において、層内に弗素樹脂粒子を含み、この層の表面には弗素樹脂粒子に起因する凹凸を有する第1の粒子層と、第1の粒子層に含まれる弗素樹脂粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含み、第1の粒子層の上に積層されて第1の粒子層の表面の凹凸を埋め、第1の粒子層の表面よりも滑らかな表面を有する第2の粒子層とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図4
弗素樹脂層が厚くても平滑な表面を有する定着部材を提供する。
【解決手段】
定着部材において、層内に弗素樹脂粒子を含み、この層の表面には弗素樹脂粒子に起因する凹凸を有する第1の粒子層と、第1の粒子層に含まれる弗素樹脂粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含み、第1の粒子層の上に積層されて第1の粒子層の表面の凹凸を埋め、第1の粒子層の表面よりも滑らかな表面を有する第2の粒子層とを備えたことを特徴とする。
【選択図】 図4
Description
本発明は、定着部材、定着装置、および画像形成装置に関する。
加熱定着ロールに定着ベルトを接触面が形成されるように圧接させ、加熱定着ロールと定着ベルトとの間にシートを通過させることで未定着トナー像を加熱定着する画像定着装置が知られている(例えば、特許文献1参照。)。
また、定着ベルトおよび加熱ロールの表面層において、無機充填剤粒子を配合した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(PFA)からなる弗素樹脂からなる、互いに粒径の異なる2種以上のPFA粒子が混合された構成が知られている(例えば、特許文献2参照。)。
また、メルトフローレート(溶融時粘度)の互いに異なる複数種類の弗素樹脂からなる最外層を有する定着ベルトにおいて、これら複数種類の弗素樹脂が、分子鎖中の酸素原子数/炭素原子数の比率が1/60以上のPFAであり、372℃、5kgf荷重におけるメルトフローレートが7[g/10min]以上の弗素樹脂と、3[g/10min]以下の弗素樹脂からなり、粒子径が互いに異なる複数の弗素樹脂からなる構成が知られている(例えば、特許文献3参照。)。
また、平均粒径が0.5μm〜2μmの小粒子弗素樹脂群と、平均粒径が5μm〜30μmの大粒子弗素樹脂群が混合された塗料を塗布することで設けられた最外層を有する定着用回転体が知られている(例えば、特許文献4参照。)。
さらに、メルトフローレートが1〜5g/分の第1の弗素樹脂粒子とメルトフローレートが10〜22g/分の第2の弗素樹脂粒子と、ガラス粒子を含む塗料であって、第2の弗素樹脂粒子の含量が、第1および第2の弗素樹脂の合計量の10〜55重量%、ガラス粒子の含量が弗素樹脂合計量の0.5〜30重量%である塗料を塗布することで設けられた弗素樹脂層を有する定着回転体が知られている(例えば、特許文献5参照。)。
さらに、平均粒径0.01μm以上1.0μm以下の小粒子と3.0μm以上80μm以下の大粒子とからなる双峰性の粒子径分布を有する弗素樹脂分散液中に基材を浸漬し、弗素樹脂分散液中で少なくとも基材表面に接触する弗素樹脂分散液のチキソトロピー係数を低下させながら弗素樹脂分散液を塗布し乾燥、焼成した弗素樹脂被膜形成物が知られている(例えば、特許文献6参照。)。
本発明は、弗素樹脂層が厚くても平滑な表面を有する定着部材を提供するものである。
請求項1に係る定着部材は、
層内に弗素樹脂粒子を含み、この層の表面には弗素樹脂粒子に起因する凹凸を有する第1の粒子層と、
上記第1の粒子層に含まれる弗素樹脂粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含み、この第1の粒子層の上に積層されてこの第1の粒子層の表面の凹凸を埋め、この第1の粒子層の表面よりも滑らかな表面を有する第2の粒子層とを備えたことを特徴とする。
層内に弗素樹脂粒子を含み、この層の表面には弗素樹脂粒子に起因する凹凸を有する第1の粒子層と、
上記第1の粒子層に含まれる弗素樹脂粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含み、この第1の粒子層の上に積層されてこの第1の粒子層の表面の凹凸を埋め、この第1の粒子層の表面よりも滑らかな表面を有する第2の粒子層とを備えたことを特徴とする。
請求項2に係る定着部材は、上記第1の粒子層における表面の凹凸の差が、この第1の粒子層に含まれた弗素樹脂粒子の粒径よりも大きいものであることを特徴とする。
請求項3に係る定着部材は、上記第1の粒子層が、複数の連続した突出部が互いに並んで延びた凹凸構造を有するものであることを特徴とする。
請求項4に係る定着装置は、
外周面の周回移動が自在な第1の周回移動体;および
層内に弗素樹脂粒子を含み、この層の表面には弗素樹脂粒子に起因する凹凸を有する第1の粒子層と、この第1の粒子層に含まれる弗素樹脂粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含み、この第1の粒子層の上に積層されてこの第1の粒子層の表面の凹凸を埋め、この第1の粒子層の表面よりも滑らかな表面を有する第2の粒子層とを有し、この第2の粒子層を上記第1の周回移動体のこの周面と接しながら周回移動する第2の周回移動体;を備えたことを特徴とする。
外周面の周回移動が自在な第1の周回移動体;および
層内に弗素樹脂粒子を含み、この層の表面には弗素樹脂粒子に起因する凹凸を有する第1の粒子層と、この第1の粒子層に含まれる弗素樹脂粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含み、この第1の粒子層の上に積層されてこの第1の粒子層の表面の凹凸を埋め、この第1の粒子層の表面よりも滑らかな表面を有する第2の粒子層とを有し、この第2の粒子層を上記第1の周回移動体のこの周面と接しながら周回移動する第2の周回移動体;を備えたことを特徴とする。
請求項5に係る画像形成装置は、
トナー像を形成し、記録媒体上にこのトナー像を転写する画像形成部;
外周面の周回移動が自在な第1の周回移動体;および
層内に弗素樹脂粒子を含み、この層の表面には弗素樹脂粒子に起因する凹凸を有する第1の粒子層と、この第1の粒子層に含まれる弗素樹脂粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含み、この第1の粒子層の上に積層されてこの第1の粒子層の表面の凹凸を埋め、この第1の粒子層の表面よりも滑らかな表面を有する第2の粒子層とを有し、この第2の粒子層と上記第1の周回移動体との間に上記記録媒体を挟んで周回移動する第2の周回移動体;を備えたことを特徴とすることを特徴とする。
トナー像を形成し、記録媒体上にこのトナー像を転写する画像形成部;
外周面の周回移動が自在な第1の周回移動体;および
層内に弗素樹脂粒子を含み、この層の表面には弗素樹脂粒子に起因する凹凸を有する第1の粒子層と、この第1の粒子層に含まれる弗素樹脂粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含み、この第1の粒子層の上に積層されてこの第1の粒子層の表面の凹凸を埋め、この第1の粒子層の表面よりも滑らかな表面を有する第2の粒子層とを有し、この第2の粒子層と上記第1の周回移動体との間に上記記録媒体を挟んで周回移動する第2の周回移動体;を備えたことを特徴とすることを特徴とする。
請求項1に係る定着部材は、弗素樹脂層が厚くても平滑な表面を有する。
請求項2に係る定着部材は、第1の粒子層における表面の凹凸の差が粒子の粒径以下の場合に比べて、摩耗に対する強度が増す。
請求項3に係る定着部材は、本構成を有さない場合に比べて突出部が延びた方向に交わる方向のエッジに対する強度が強い。
請求項4に係る定着装置、および請求項5に係る画像形成装置は、本構成の第2の周回移動体を備えていない場合に比べ、弗素樹脂層の磨滅に伴う装置寿命が長く、かつ、記録媒体の光沢のムラが少ない。
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
[画像形成装置]
図1は、本発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
図1は、本発明の一実施形態である画像形成装置を示す概略構成図である。
図1に示す画像形成装置1は、中間転写方式のプリンタである。画像形成装置1は、電子写真方式により各色成分のトナー像を形成する複数の画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kと、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(1次転写)させる1次転写部10と、中間転写ベルト15上に転写された重畳トナー画像を記録媒体である用紙Pに一括転写(2次転写)させる2次転写部20と、2次転写された画像を用紙P上に定着させる定着装置60と、を備えている。画像形成装置1には、各装置各部の動作を制御する制御部40も備えられている。ここで、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1K、中間転写ベルト15、1次転写部10、および2次転写部20の組合せが、本発明にいう画像形成部の一例に相当する。
画像形成装置1は、いわゆるタンデム型のプリンタであり、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、中間転写ベルト15の上流側から、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)が並列的に配置されている。画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kは、使用するトナーの色が異なる以外は互いに同様の構成を有している。イエローを担当する画像形成ユニット1Yに代表させて符号を付して説明すると、画像形成ユニット1Yは、矢印A方向に回転する感光体ドラム11と、感光体ドラム11を帯電する帯電器12と、感光体ドラム11上に露光ビームBmを照射して静電潜像を書き込むレーザ露光器13と、イエローのトナーが収容されて感光体ドラム11上の静電潜像をトナーにより現像する現像器14と、感光体ドラム11上に形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に転写する1次転写部10と、感光体ドラム11上の残留トナーを除去するドラムクリーナ17と有する。
中間転写ベルト15は、樹脂に帯電防止剤を含有させた材料からなるフィルム状の無端のベルトである。中間転写ベルト15は、複数のロールに架け渡されており、図1に示すB方向に周回移動している。中間転写ベルト15が架け渡されるロールは、中間転写ベルト15を駆動する駆動ロール31と、中間転写ベルト15が感光体ドラム11の配列に沿って延びた領域の両端を支持する支持ロール32と、中間転写ベルト15に対して一定の張力を与える張力ロール33と、2次転写部20に設けられる背面ロール25と、クリーニング部35に設けられたクリーニング部背面ロール34である。駆動ロール31は、モータ(図示せず)により駆動されて、中間転写ベルト15を予め定められた速度で周回移動させる。張力ロール33は、中間転写ベルト15の蛇行を防止する補正ロールとしても機能する。
1次転写部10は、中間転写ベルト15を挟んで感光体ドラム11に対向して配置された1次転写ロール16を有する。1次転写ロール16は、感光体ドラム11との間に中間転写ベルト15を挟み付けている。1次転写ロール16には、トナーの帯電極性(ここの例では、マイナス極性。以下同様。)とは逆極性の電圧(1次転写バイアス)が印加される。
2次転写部20は、中間転写ベルト15のトナー像保持面側に配置される2次転写ロール22と、背面ロール25と、背面ロール25に2次転写バイアスを印加する給電ロール26とを備えている。背面ロール25は、中間転写ベルト15の内周面側、すなわち、中間転写ベルト15を挟んで2次転写ロール22の反対側に配置されており、2次転写ロール22の対向電極をなしている。また、黒の画像形成ユニット1Kよりも下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ43が配設されている。
また、中間転写ベルト15の2次転写部20よりも下流側には、2次転写後の中間転写ベルト15上の残留トナーや紙粉を除去することで、中間転写ベルト表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ35が設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット1Yよりも上流側には、各画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kにおける画像形成タイミングをとるための基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)42が配設されている。
さらに、画像形成装置1は、用紙搬送系として、用紙Pを収容する用紙収容部50と、この用紙収容部50に集積された用紙Pを繰り出すピックアップロール51と、用紙Pを搬送する搬送ロール52と、搬送ロール52により搬送された用紙Pを2次転写部20へと案内する案内部材53と、2次転写ロール22により2次転写された後の用紙Pを定着装置60へと搬送する搬送ベルト55と、用紙Pを定着装置60に導く定着入口ガイド56と、を備えている。
定着装置60は、定着ロール61と定着ベルト62とを有している。定着ロール61は加熱されるとともに回転する。定着ベルト62は、定着ロール61に従動して周回移動する。定着ロール61および定着ベルト62は、用紙Pを間に挟んで加熱および加圧することによって、未定着トナー像を用紙P上に定着する。定着装置60のより詳細な構成については、後に説明する。
次に、画像形成装置1の基本的なプロセスについて説明する。
画像形成装置1は、図示しない画像読取装置やパーソナルコンピュータ(PC)から出力された画像データに画像処理を施した後、画像データをY、M、C、Kの4色の色材階調データに変換し、画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kのレーザ露光器13に供給する。レーザ露光器13は、供給された色材階調データに応じて、例えば、半導体レーザから出射された露光ビームBmを画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各々の感光体ドラム11に照射する。画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの各感光体ドラム11は、帯電器12によって表面が帯電された後、このレーザ露光器13によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの現像器14によって、Y、M、C、Kの各色のトナー像として現像される。
画像形成ユニット1Y,1M,1C,1Kの感光体ドラム11上に形成されたトナー像は、1次転写部10において、中間転写ベルト15上の表面に順次重ね合わせて転写される。トナー像は、中間転写ベルト15の表面に順次転写された後、中間転写ベルト15の移動に伴って2次転写部20に搬送される。この一方で、用紙搬送系では、トナー像が2次転写部20に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール51が用紙収容部50に収容された用紙Pを繰り出す。ピックアップロール51によって繰り出された用紙Pは、搬送ロール52により搬送され、トナー像が保持された中間転写ベルト15の移動タイミングに合わせて2次転写部20に到達する。
2次転写部20は、中間転写ベルト15上に保持されたトナー像を、中間転写ベルト15と2次転写ロール22との間に挟み込まれた用紙P上に転写する。トナー像が静電転写された用紙Pは、搬送ベルト55によって定着装置60まで搬送される。定着装置60は、用紙P上のトナー像に熱および圧力を加え、用紙P上にトナー像を定着する。定着画像が形成された用紙Pは排紙部(図示しない)に排出される。
一方、2次転写部20で中間転写ベルト15から用紙Pに転写しきれず中間転写ベルト15上に残った残留トナーは、中間転写ベルトクリーナ35によって中間転写ベルト15上から除去される。
[定着装置]
ここで、図1に示す画像形成装置1を構成する定着装置60について説明する。定着装置60は、本発明の定着装置の一実施形態である。
ここで、図1に示す画像形成装置1を構成する定着装置60について説明する。定着装置60は、本発明の定着装置の一実施形態である。
図2は、図1に示す定着装置60の構成を示す断面図である。また、図3は、図2に示す定着装置60を、用紙が搬送される方向から見た断面図である。
図2および図3に示す定着装置60は、定着ロール61と、定着ベルト62と、定着ベルト62を定着ロール61に押し付ける圧力パッド64と、シート状の低摩擦シート68を備えている。また、定着装置60の接触領域Nより下流には、用紙Pを定着ロール61から剥離する補助手段として剥離補助部材70が配設されている。剥離補助部材70は、定着ロール61と近接する状態で配置される剥離バッフル71と、剥離バッフル71を保持するバッフルホルダ72を備えている。
ここで、定着ロール61が、本発明にいう第1の周回移動体の一例に相当し、定着ベルト62が、本発明にいう第2の周回移動体の一例に相当する。定着ベルト62はまた、本発明にいう定着部材の一実施形態でもある。
定着ロール61は、金属製のコア(円筒状芯金)611の周囲に耐熱性弾性体層612、および離型層613が積層された円筒状ロールである。コア611の材料は、例えばアルミニウム、SUS(ステンレス鋼)、または鉄製である。コア611の外径は、通常20mm以上40mm以下であり、肉厚は、例えば、コア611がアルミニウム製の場合は1mm以上3mm以下、SUSまたは鉄製の場合は0.15mm以上1.5mm以下程度である。耐熱性の弾性体層612の材料は、例えば、硬度が15°以上45°以下(JIS−A)程度のシリコーンゴム、フッ素ゴムである。離型層613の材料は、例えばフッ素樹脂である。離型層613の材料は、より具体的には、例えば、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)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、または、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)である。また、それら樹脂の複合材料や、それらの樹脂に例えばカーボン、アルミニウムナ、硫酸バリウムに代表される充填剤を配合した材料も採用され得る。離型層の厚みは、望ましくは5μm以上50μm以下、より望ましくは10μm以上40μm以下である。本実施形態では、厚さ30μmのPFAチューブを被覆している。定着ロール61は、定着装置60本体に回転自在に支持されており、定着ロール61の外周面61aは、定着ロール61の回転に伴い周回移動する。外周面61aの移動速度は、例えば、194mm/secである。
定着ロール61の内部には、発熱源として、例えばハロゲンヒータ66が配設されている。一方、定着ロール61の外側には温度センサ69が接触して配置されている。温画像形成装置の制御部40(図1参照)は、温度センサ69による温度計測値に基づいてハロゲンヒータ66の点灯を制御し、定着ロール61の外周温度を、予め定められた温度(例えば、170℃)に維持している。
定着ベルト62は、周回移動の方向に無端な帯状のベルトである。定着ベルト62は、定着ベルト62の内部に配置された圧力パッド64とベルト走行ガイド63と、さらに図3に示すように、両端部に配置された蛇行防止部材80とに、周回移動が自在に支持されている。定着ベルトの構造については後述する。ベルト走行ガイド63は低摩擦材料で形成されており、定着ベルト62の内周面との摺擦抵抗が低減されている。また、ベルト走行ガイド63は低熱伝導性材料で形成され、定着ベルト62からの熱伝導を抑制している。
定着ベルト62は、接触領域Nにおいて定着ロール61と外周面同士が接触しており、定着ロール61の回転方向Cへの回転に伴い、周回移動方向Dに周回移動する。定着ベルト62は、定着ロール61に対して相対的に加圧して配置されている。接触領域Nには、定着入口ガイド56を介し用紙Pが供給される。なお、接触領域Nに供給する記録媒体は、用紙Pに限られず、例えば樹脂フィルム等のシートであってもよい。
圧力パッド64は、定着ベルト62の内側に配置されており、定着ベルト62を介して定着ロール61に押し付けられている。定着ベルト62が定着ロール61に押し付けられることで接触領域Nが形成されている。圧力パッド64は、ホルダ65に支持されている。
圧力パッド64は、プレニップ用の弾性圧力パッド64aおよび高剛性パッド64bを有する。弾性圧力パッド64aは、接触領域Nの入口側(用紙の搬送方向における上流側)で定着ロール61に押し付けており、幅の広い接触領域Nを確保している。高剛性パッド64bは、定着ベルト62を接触領域Nの出口側(下流側)で定着ロール61に押し付けて、定着ロールに歪みを与えている。弾性圧力パッド64aは、例えばシリコーンゴム、フッ素ゴムに代表される弾性体であり、板バネも採用され得る。また、弾性圧力パッド64aの定着ロール61に向いた面は、定着ロール61の外周面形状に沿った凹面状を有している。高剛性パッド64bの材料は、例えばポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミドに代表される耐熱性樹脂であるが、それらの樹脂に例えばガラスファイバーを添加し強化した材料も採用され得る。また、材料には鉄、アルミニウム、SUSに代表される金属も採用され得る。
弾性圧力パッド64aおよび高剛性パッド64bのうちの、定着ベルト62と接する面には、低摩擦シート68が設けられている。低摩擦シート68は、定着ベルト62の内周面と圧力パッド64との摺動抵抗を低減している。低摩擦シート68の材料は、例えば、焼結成型したPTFE樹脂シート、弗素素樹脂を含浸させたガラス繊維シート、または、ガラス繊維に弗素樹脂のフィルムシートを加熱融着して挟み込んだ積層シートである。圧力パッド64と定着ロール61との間には、バネ等の部材(図示せず)によって荷重が負荷され、その荷重は、例えば、A4サイズ対応(A4SEF通紙幅対応)の装置で100N以上350N以下、A3サイズ対応(A4LEF通紙幅対応)の装置で150N以上450N以下程度である。
また、ホルダ65の下には、潤滑剤塗布部材67が配置されている。潤滑剤塗布部材67は、図3に示す、定着ベルト62の周回移動の方向と交わる幅方向Wに延びた形状を有し、定着ベルト62の内周面に接している。潤滑剤塗布部材67は、例えばアミノ変性シリコーンオイルからなる潤滑剤を定着ベルト62の内周面に供給する。これにより、定着ベルト62と低摩擦シート68の間に潤滑剤を供給し、低摩擦シート68を介した定着ベルト62と圧力パッド64との摩擦抵抗がさらに低減される。
また、図3に示すように、定着装置60には、定着ベルト62の端面に接触し、その蛇行を防止する一対の蛇行防止部材80が備えられている。蛇行防止部材80は、支持部801と、フランジ部802と、挿入部803とを有する。一対の蛇行防止部材80は、挿入部803が定着ベルト62の両端部から挿入されており、フランジ部802が、定着ベルト62の蛇行の際にその端面と突き当たる程度の距離で互いに離間させた状態で配置される。
定着ベルト62はベルト走行ガイド63の外周面に沿って周回移動する。また、定着ベルト62は圧力パッド64よって定着ロール61に押され、その力による定着ロール61からの摩擦力で従動して周回移動する際に、部品寸法のバラツキや接触領域Nを通過する用紙Pの影響を受ける。そして、定着ロール61からの摩擦力が幅方向Wで不均一になると、定着ベルト62には、軸の方向幅すなわち方向Wに移動する力が働き、いずれかの端部に片寄る、いわゆるベルトウォークが発生する。蛇行防止部材80を備えることにより定着ベルト62の蛇行が抑制される。蛇行防止部材80の材料には、例えばPPS、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、液晶ポリマー(LCP)に代表される耐熱性樹脂や、更にこの耐熱性樹脂に、耐久性や摩擦係数を下げるための充填剤を加えた材料が採用され得る。
図2および図3に示す定着装置60では、未定着のトナー像を有する用紙Pが、定着ロール61と定着ベルト62とが接触する領域Nを通過する時に、未定着のトナー像を有する面は定着ロール61に、反対側の面は定着ベルト62にそれぞれ接触して加圧されるとともに、ハロゲンヒータ66によって定着ロール61を介して用紙P上の未定着のトナー像が加熱されて用紙Pに定着される。
[定着ベルト]
図4は、図2に示す定着ベルト62の一部を切り取って示した拡大斜視図である。
図4は、図2に示す定着ベルト62の一部を切り取って示した拡大斜視図である。
本実施形態の定着ベルト62は、図2を参照して説明したように無端のベルトであり、全体形状は筒状となっている。定着ベルト62は、図4に示すように、複数の層からなる層構造を有している。定着ベルト62は、内周層となる基層621と、この基層621上に積層された、外周層となる表面層622とを有する。
<基層>
基層621を構成する材料は、例えば公知の樹脂材料または金属材料が採用され得る。樹脂材料は、例えばエンジニアリングプラスチックである。エンジニアリングプラスチックは、例えば、弗素樹脂、ポリイミド(PI)(熱硬化性ポリイミド、熱可塑性ポリイミド)、フッ化ポリイミド、ポリアミドイミド(PAI)、ポリベンズイミダゾール(PBI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリサルフォン(PSU)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルイミド(PEI)、全芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)である。これらの中でも、ポリイミド、弗化ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドに代表される弗素樹脂は、機械的強度、耐熱性、耐摩耗性、および耐薬品性に優れるので望ましい。また、金属材料としては、例えば、SUS、ニッケル、銅、およびアルミニウムに代表されるの各種金属が採用され得る。また、基層621には、前述した各種樹脂材料と各種金属材料とを積層した構造も採用され得る。
基層621を構成する材料は、例えば公知の樹脂材料または金属材料が採用され得る。樹脂材料は、例えばエンジニアリングプラスチックである。エンジニアリングプラスチックは、例えば、弗素樹脂、ポリイミド(PI)(熱硬化性ポリイミド、熱可塑性ポリイミド)、フッ化ポリイミド、ポリアミドイミド(PAI)、ポリベンズイミダゾール(PBI)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリサルフォン(PSU)、ポリエーテルスルホン(PES)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルイミド(PEI)、全芳香族ポリエステル(液晶ポリマー)である。これらの中でも、ポリイミド、弗化ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミドに代表される弗素樹脂は、機械的強度、耐熱性、耐摩耗性、および耐薬品性に優れるので望ましい。また、金属材料としては、例えば、SUS、ニッケル、銅、およびアルミニウムに代表されるの各種金属が採用され得る。また、基層621には、前述した各種樹脂材料と各種金属材料とを積層した構造も採用され得る。
定着ベルト62における強度を確保するとともに柔軟性も確保するため、基層621の厚さは20μm以上200μm以下であり、より望ましくは40μm以上100μm以下の範囲である。
また、基層621には、表面の全面または一部にゴム材料を積層した構造も採用され得る。ゴム材料は、例えば、ウレタンゴム、エチレン・プロピレンゴム(EPM)、シリコーンゴム、およびフッ素ゴム(FKM)である。特に、シリコーンゴムは、耐熱性、加工性に優れるので望ましい。ゴム材料の積層構造を採用する場合における、ゴム材料の厚さは、例えば30μm以上500μm以下であり、100μm以上300μm以下がより好ましい。
<表面層>
表面層622は、基層621の外周に積層した層であり、全体形状は管状である。表面層622の厚さは20μm以上100μm以下である。表面層622は、弗素樹脂を含む弗素樹脂層であり、図4に示すように、基層621の上に積層された第1の粒子層623と、第1の粒子層623のさらに上に積層された第2の粒子層624とを備えている。定着ベルト62は、第2の粒子層624を、図2に示す定着ロール61の周面61aと接しながら周回移動する。
表面層622は、基層621の外周に積層した層であり、全体形状は管状である。表面層622の厚さは20μm以上100μm以下である。表面層622は、弗素樹脂を含む弗素樹脂層であり、図4に示すように、基層621の上に積層された第1の粒子層623と、第1の粒子層623のさらに上に積層された第2の粒子層624とを備えている。定着ベルト62は、第2の粒子層624を、図2に示す定着ロール61の周面61aと接しながら周回移動する。
第1の粒子層623は、層内に弗素樹脂からなる弗素樹脂粒子を主要な成分として含み、層の表面、すなわち第2の粒子層624との界面には凹凸を有している。第2の粒子層624も弗素樹脂からなる弗素樹脂粒子を主要な成分として含んでいる。但し、第2の粒子層624は、第1の粒子層623に含まれる粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含み、第1の粒子層623の表面の凹凸を埋め、第1の粒子層623の表面よりも滑らかな表面を有する。それぞれの層の弗素樹脂粒子は、互いに隣接するもの同士が融着しており、表面層全体として一体化している。
本実施形態に係る第1の粒子層623および第2の粒子層624を構成する弗素樹脂粒子は、同じ種類の弗素樹脂で形成されているが、両者の弗素樹脂が、互いに異なる種類の弗素樹脂で形成された構成も採用し得る。例えば、メルトフローレートの高い弗素樹脂を採用すると、表面層622の製造の焼成過程において、表面の平滑性が高められるが、通常、メルトフローレート(溶融時の粘度)が高い弗素樹脂は分子量が低く耐久性に劣っていることから、第2の粒子層624の弗素樹脂粒子のみに採用することが好ましい。
第1の粒子層623の弗素樹脂粒子、および第2の粒子層624の弗素樹脂粒子に使用される弗素樹脂としては、例えば、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)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体(MFA)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体(EFA)、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)、ポリエチレン−テトラフルオロエチレン(ETFE)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリクロロ三フッ化エチレン(PCTFE)、フッ化ビニル(PVF)等が挙げられる。これらの中でも特に、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−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体(MFA)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体(EFA)または偏性PTFEなどを始めとするこれらの変性体あるいは架橋PTFEが好適であり、中でも特に、耐熱性および耐久性に優れたPFAやPTFEが好ましい。
第1の粒子層623および第2の粒子層624は、ともに弗素樹脂で形成された弗素樹脂粒子を有するが、両者を構成する弗素樹脂粒子の粒径の分布および平均粒径が互いに異なっており、第2の粒子層624は、第1の粒子層623に含まれる粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含んでいる。
第1の粒子層623は、小粒径の弗素樹脂粒子Qと大粒径の弗素樹脂粒子Rが混合した組成となっている。ここで、小粒径の弗素樹脂粒子Qは、粒径が3μm未満のものであり、平均粒径が1μm以下のものが好ましい。大粒径の弗素樹脂粒子Rは粒径が3μm以上のものであり、粒径が3μm以上50μm以下の範囲のものが好ましい。また小粒径と大粒径の配合比率は、成膜する表面層622の膜厚に合わせて選択されるが、1μm以下の弗素樹脂粒子100質量部に対して大粒径の弗素樹脂粒子Rが20質量部以上配合されることが好ましい。
表面層622の製造工程では、弗素樹脂粒子が分散した塗布液を基層621の上に塗布し、乾燥して分散媒を蒸発させた後に焼成し、弗素樹脂粒子の少なくとも一部を溶融させて層を一体化するが、乾燥時には塗布膜面に沿った面方向の収縮によって塗膜表面にひび割れ(マッドクラック)が発生する可能性がある。ひび割れは、弗素樹脂粒子からなる層が厚いほど、発生する可能性が高い。
本実施形態に係る第1の粒子層623は、大粒径の弗素樹脂粒子Rが混合され弗素樹脂粒子の平均粒径が大きいため、乾燥時において塗膜面に垂直方向の収縮に比べ塗布膜面に沿った面方向の収縮が小さくなり、塗膜表面のひび割れの発生が抑えられる。ここで大粒径の弗素樹脂粒子Rの割合が高く平均粒径が大きいほど、乾燥時に塗膜面に垂直方向の収縮に比べた塗布膜面に沿った面方向の収縮は小さくなり、塗膜表面にひび割れを生じさせない膜厚の限度が厚くなる。但し、小粒径の弗素樹脂粒子Qが少なくとも10質量部以上含まれることで、大粒径の弗素樹脂粒子Rのみからなる場合に比べて、塗膜の均一性や作製する際の塗布性を向上する。
大粒径の弗素樹脂粒子Rの配合比率が高くまたその粒径が大きいほど、塗布および乾燥から焼成までの成膜結果として、第1の粒子層623の表面における凹凸の差が大きくなり、表面平滑性は低くなる。すなわち塗布方法によって多少差はあるものの塗料中に含まれる大粒径の弗素樹脂粒子Rの割合が高くまた粒径が大きくなるほど大粒径の弗素樹脂粒子Rが塗膜表面に露出する割合が高く、また突出する高さが高くなり表面粗さは大きくなる。そこで、本実施形態の表面層622では、第1の粒子層623の上に、この第1の粒子層623の凹凸を埋める第2の粒子層624が積層されている。
第2の粒子層624は、第1の粒子層623に含まれる粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子Q’を含んでいる。第2の粒子層624の弗素樹脂粒子Q’としては、粒径が3μm未満であり、平均粒径が1μm以下の小粒径の弗素樹脂粒子が単独使用されている。本実施形態では、第2の粒子層624に含まれる弗素樹脂粒子Q’は、第1の粒子層623に含まれる小粒径の弗素樹脂粒子Qと同じ種類でかつ同じ粒径のものである。本実施形態では、第2の粒子層624の弗素樹脂粒子Q’は、第1の粒子層623に対し大粒径の弗素樹脂粒子Rが混合されていない分、平均粒径が小さい。第2の粒子層624は、第1の粒子層623の表面に露出した大粒子の弗素樹脂粒子Rにより生じた凹凸や、第1の粒子層623自体のうねりにより生じた凹凸を埋めており、表面が、第1の粒子層623の表面よりも滑らかとなっている。第2の粒子層624に含まれる弗素樹脂粒子Q’は、第1の粒子層623に含まれる小粒径の弗素樹脂粒子Qと同じ種類でかつ同じ粒径のものであるため、本実施形態に係る表面層622の断面を観察した場合、第1の粒子層623は大粒径の弗素樹脂粒子Rが散在した層として、大粒径の弗素樹脂粒子Rを有しない第2の粒子層624と区別される。
第2の粒子層624は、第1の粒子層623の表面の凹凸を覆い隠す程度の厚さで、第1の粒子層623を被覆している。つまり、第2の粒子層624は、最も厚い部分の層厚が、第1の粒子層623の表面の凹凸の差よりも厚い。この一方で、第2の粒子層624は、弗素樹脂粒子Q’の平均粒径が小さいため表面平滑性は高いものの、大粒径の粒子が含まれないため、成膜過程における乾燥時にひび割れが発生しやすい。第2の粒子層624は、塗布膜厚が20μm程度を超えるとひび割れ(クラック)が発生しやすくなる。したがって、第2の粒子層624の層の厚みは、最も厚い部分で20μm程度以内であり、ひび割れ発生に対する余裕を見込んで最も厚い部分で15μm程度以内であることが好ましい。
また、表面層622として、トナーに対する離型性を損なわない程度の充填剤を添加した構成も採用され得る。充填剤は、例えば公知の無機粉末材料、および耐熱樹脂粉末であるが、これらに限られず各種の材料が採用され得る。充填剤の粒径は、平均粒径1μm以上20μm以下程度が望ましく、2μm以上10μm以下の範囲がより望ましい。また、充填剤の形状は特に限定されず、不定形、燐片状、針状、繊維状等のものが使用され得るが、摩耗耐久性の点からは不定形がより望ましい。また、弗素樹脂のマイクロカプセルに充填剤を封入したものを大粒径の弗素樹脂粒子として使用し得る。補強用充填剤の粒径は、弗素樹脂粒子の場合と同様に、粒径が小さいほど表面平滑性が高く、粒径が大きいほどクラック限界膜厚は高くなる。一方、摩耗耐久性に対する影響は、粒径が大きい方が塗膜中から脱落しにくく摩耗耐久性が高い。また充填剤の形状に関しては、板状あるいは燐片状などの扁平度合い(縦横比)の高いものは塗布膜表面に水平に配列しやすくクラック限界膜厚が向上し表面平滑性も向上するが、表面から脱落しやすく摩耗耐久性が低下する傾向がある。このため、表面層622のうち、第1の粒子層623に添加する補強用充填剤は平均粒径が5〜10μm程度で、形状は不定型のものが好ましく、第2の粒子層624に添加する補強用充填剤としては表面平滑性の点から平均粒径5μm以下のものが好ましい。
上記の無機粉末材料としては、例えば、二硫化モリブデン、六方晶窒化硼素、マイカ、グラファイト、タルク、黒鉛等の層状構造を有する潤滑性充填材;酸化アルミニウム、酸化チタン、酸化鉄、酸化ケイ素、酸化セリウム、複合金属酸化物等の金属酸化物;炭化珪素、炭化ホウ素等の炭化物;立方晶窒化硼素、窒化珪素等の窒化物;さらに、ガラス粉末、珪酸アルミニウム、ホウ酸アルミニウム、金属粉末、炭素繊維、チタン酸カリウム、硫酸バリウム、ケイ酸塩化合物が挙げられる。また、上記の耐熱性樹脂粉末を形成する耐熱性樹脂としては、例えば、(弗化)ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール、全芳香族ポリエステル系樹脂が挙げられる。無機粉末材料および耐熱性樹脂は、フッ素樹脂との密着性を向上させるために、フッ素系のカップリング剤で表面処理されたものも採用され得る。
また、表面層622に含まれる耐熱性樹脂中には、静電オフセットを防止してトナーの離型性を高めるため、各種導電剤を添加した構成も採用され得る。導電剤には、例えば、電子伝導性系導電剤およびイオン伝導性系導電剤が挙げられる。電子伝導性系導電剤としては、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウム、ニッケル、銅合金に代表される金属または合金;酸化錫、酸化亜鉛、チタン酸カリウム、酸化錫−酸化インジウムや酸化錫−酸化アンチモン複合酸化物に代表される金属酸化物が挙げられる。また、イオン伝電性導電剤としては、スルホン酸塩、アンモニア塩、および、カチオン系、アニオン系、ノニオン系に代表される各種の界面活性剤等が挙げられる。
表面層622の耐熱性樹脂を補強する補強材部として使用する材料としては、公知の各種樹脂材料から選択されるが、基層621を構成する材料として示したものと同一のものが好適に使用可能である。
また、表面層622には、トナーに対する離型性の向上や静電オフセットの防止のための各種フィラーや導電化剤を添加した構成も採用され得る。添加剤としては、トナーに対して離型性を有する耐熱性樹脂に使用するフッ素樹脂や弗化ポリイミドおよび前記耐熱性樹脂部に添加可能な各種フィラーや導電化剤などが使用可能である。
また、定着ベルトの表面層622以外の層、例えば基層621においても、導電性、熱伝導性、絶縁性、剥離性、摺動性、補強の各目的に応じた充填材を添加してもよい。各種添加材としては表面層622に添加されるものを使用してもよい。
本実施形態に係る定着ベルト62は、表面層622において、第1の粒子層623の上に積層された第2の粒子層624が第1の粒子層623の表面の凹凸を埋めているため、弗素樹脂層である表面層622が厚くても表面が平滑である。したがって、定着後の用紙の光沢のムラや画像のムラが抑えられる。しかも、定着ベルト62は、第1の粒子層623が、第2の粒子層624の弗素樹脂粒子Q’よりも平均粒径が大きい弗素樹脂粒子Q,Rを含んでいるため、クラックの発生を回避しつつ20μmより厚く形成されている。したがって、弗素樹脂粒子を含む表面層622全体の厚みが、例えば小粒径の弗素樹脂粒子のみの単層から形成される場合の2倍を超える厚さに形成されており、磨滅に対する耐久性が高い。すなわち、単層から形成される場合に比べ、用紙の端部に接触して摩耗しても、短期間で基層621が表面に露出することが回避され、基層621の露出によるトナーの固着や用紙の巻き付きが回避される。よって、本実施形態の定着ベルト62を備えた定着装置60および画像形成装置1も、この定着ベルト62の表面層622の摩耗に伴う装置の寿命が長い。
[定着ベルトの製造方法]
図2および図4に示す定着ベルト62は例えば以下の方法によって製造される。まず、第1の粒子層623を形成するための弗素性樹脂塗料(第1の塗布液)と、第2の粒子層624を形成するための弗素樹脂塗料(第2の塗布液)の2種の塗布液を調製する。塗布液は、それぞれの粒子層を形成する弗素樹脂粒子を、分散媒(例えば界面活性剤を添加した水)に分散させて調製する。次に、これら2種の塗布液を、それぞれに塗液吐出口を備えた2つの塗液圧送供給容器に入れる。また、円筒状の金型表面に、後に基層621となるポリイミド前駆体が塗布された円筒形状の基材を用意する。続いて、これら2つの塗液圧送供給容器を、円筒形状の基材の軸方向に一定の間隔で互いに隣接させて配置し、それぞれの塗液吐出口が、例えば、基材の表面近傍に配置されるように塗液圧送供給容器を装着する。
図2および図4に示す定着ベルト62は例えば以下の方法によって製造される。まず、第1の粒子層623を形成するための弗素性樹脂塗料(第1の塗布液)と、第2の粒子層624を形成するための弗素樹脂塗料(第2の塗布液)の2種の塗布液を調製する。塗布液は、それぞれの粒子層を形成する弗素樹脂粒子を、分散媒(例えば界面活性剤を添加した水)に分散させて調製する。次に、これら2種の塗布液を、それぞれに塗液吐出口を備えた2つの塗液圧送供給容器に入れる。また、円筒状の金型表面に、後に基層621となるポリイミド前駆体が塗布された円筒形状の基材を用意する。続いて、これら2つの塗液圧送供給容器を、円筒形状の基材の軸方向に一定の間隔で互いに隣接させて配置し、それぞれの塗液吐出口が、例えば、基材の表面近傍に配置されるように塗液圧送供給容器を装着する。
次に、円筒管状の基材を回転させ、基材の軸方向に塗液圧送供給容器を移動しつつ、基材表面上にそれぞれの塗液吐出口から第1の塗布液と第2の塗布液を予め定めた間隔をおいて吐出させる。この間隔は第1の塗布液が塗布後に流動してうねりがほぼ平坦になる時間であり、塗料の粘性挙動や塗布膜厚やうねり間隔などによって変化するため塗料に合わせて調整される。第1の塗布液と第2の塗布液とを塗布、積層後、基材をさらに回転し、塗布液を乾燥させる。
次に、加熱処理を行うことによって、金型表面の基層621の上に表面層622が形成される。このような製造方法によって、第1の粒子層623からなる弗素樹脂層の上に、第2の粒子層624からなる弗素樹脂層が積層された2層構造の表面層622が形成される。
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の第2実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。
次に、本発明の第2実施形態について説明する。以下の第2実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。
図5は、第2実施形態の定着ベルトの一部を切り取って示した拡大斜視図である。
図5に示す定着ベルト92は、第1実施形態の定着ベルト62(図4参照)と同様に、基層621と、基層621の上に積層された表面層922とを備え、表面層922はさらに、第1の粒子層923と、第1の粒子層923の上に積層された第2の粒子層924とを備えている。表面層922の厚さは、20μm以上100μm以下である。これら基層621、第1の粒子層923、および第2の粒子層924の組成も、第1実施形態の定着ベルト62と同じである。
図5に示す定着ベルト92は、第1の粒子層923の表面の凹凸の差h1が、第1の粒子層923に含まれた粒子Rの粒径よりも大きいことが第1実施形態の定着ベルト62と異なる。より詳細には、第1の粒子層923は、複数の連続した突出部である畝923Aが、互いに並んで延びた凹凸構造を有する。第1の粒子層923が有する複数の畝923Aは、筒状の定着ベルト92の幅方向Mに並んでおり、定着ベルト92が周回移動する移動方向Dに延びている。
図6は、図5に示す定着ベルトの全体形状を示す斜視図である。
図6に示す定着ベルト92は筒状であり、内周側には基層621が配置され、外周側には表面層922が配置されている。表面層922のうちの第1の粒子層923(図5参照)が有する畝923Aの峰に対応する部分が、破線で示されている。
第1の粒子層923の畝923Aは、筒状の定着ベルト92に螺旋状に延びている。つまり、第1の粒子層923の幅方向Mに並んだ複数の畝923Aは1列に繋がっている。図5に戻って説明を続けると、定着ベルト92は、第1の粒子層923の層厚が厚く第2の粒子層924の層厚が薄い部分と、第1の粒子層923の層厚が薄く第2の粒子層924の層厚が厚い部分とが、幅方向Mに沿って交互に配列されている。第1の粒子層923は、厚みが薄い部分でも切れ目なく繋がっており、幅方向Mに連続している。第2の粒子層924の層厚が薄い部分、すなわち、第1の粒子層923の畝923Aの谷間における第2の粒子層924の層厚h2すなわち最大の層厚は、ひび割れの発生を回避するため20μm程度以内が好ましく、余裕を見込んで15μm程度以内がより好ましい。また、第2の粒子層924の層厚が厚い部分、すなわち、第1の粒子層923の畝923Aの峰における第2の粒子層924の層厚は、表面平滑性の点から1μm〜10μmの範囲が好ましく、2〜6μmの範囲がより好ましい。また、ひび割れの回避と表面平滑性の両立を図る点から、第1の粒子層623に対する第2の粒子層624の比率は周方向に沿った断面の断面積で1/2程度以下が好ましい。また、畝923Aの配置間隔は0.5mm以上5mm以下程度の範囲が望ましく、1.0mm以上4mm以下程度の範囲がより望ましい。
図5および図6に示す定着ベルト92では、第1の粒子層923が第1の粒子層923に含まれた粒子Rの粒径よりも大きい凹凸構造を有するため、第1の粒子層923を構成する、粒径が大きく強度の強い弗素樹脂粒子が、表面層922近傍まで配置されている。したがって、定着ベルト92は、例えば図4に示す定着ベルト62のような第1の粒子層923の凹凸の差が粒子の粒径以下の構造に比べて、摩耗に対する強度が増している。また、定着ベルト92では、第1の粒子層923の畝923Aが移動方向Dに延びた凹凸構造を有するため、強度が移動方向Dに揃っているため、移動方向Dと交わる方向に延びる用紙のエッジに対する強度が強い。したがって、用紙のエッジが定着ベルト92に対して移動方向Dにずれて滑るときの摩耗が抑えられる。
[第2実施形態における定着ベルトの製造方法]
図5および図6に示す定着ベルト92の製造は、上述した第1実施形態の定着ベルトの製造と同様の装置および方法で実施される。但し、図5および図6に示す定着ベルト92の製造では、第1の塗布液が基層621への塗布後に流動して平坦になる前に、第2の塗布液が塗布される。具体的には、第1の塗布液と第2の塗布液の塗布間隔を短くしたり、更には第1の塗布液の流動特性を抑えて、平滑化時間を長くしたりする。例えば、基層621となる円筒基材を回転させ、円筒基材の軸方向に沿って塗液圧送供給容器を移動しつつ、それぞれの塗液吐出口から第2の塗布液に比べ平滑化性を抑えた流動挙動を有する第1の塗布液と第1の塗布液に比べ塗料の平滑化性の高い流動挙動を有する第2の塗布液を同時あるいは所定の間隔をおいて吐出させる。そして、円筒基材の表面に、第1の塗布液と第2の塗布液とを、円筒基材の軸方向(幅方向M)について交互に塗布しつつ、円筒基材をさらに回転し、加熱状態で塗布液を乾燥させる。さらに、加熱処理を行うことで、基層621上に表面層622が形成される。このような製造方法によって、表面層922は、第1の粒子層923と第2の粒子層924の、層厚が厚い部分と薄い部分が、幅方向Mに沿って交互に配置され、そして周方向である移動方向Dに延びた形状に形成される。但し、第1の粒子層623用の塗料に対して第2の粒子層624用の塗料は流動性が高く、吐出量も低く、かつ第1の粒子層623後の後から塗布されるため、第2の粒子層624の最厚部分は、表面側に向かって広がる楔状に形成される。
図5および図6に示す定着ベルト92の製造は、上述した第1実施形態の定着ベルトの製造と同様の装置および方法で実施される。但し、図5および図6に示す定着ベルト92の製造では、第1の塗布液が基層621への塗布後に流動して平坦になる前に、第2の塗布液が塗布される。具体的には、第1の塗布液と第2の塗布液の塗布間隔を短くしたり、更には第1の塗布液の流動特性を抑えて、平滑化時間を長くしたりする。例えば、基層621となる円筒基材を回転させ、円筒基材の軸方向に沿って塗液圧送供給容器を移動しつつ、それぞれの塗液吐出口から第2の塗布液に比べ平滑化性を抑えた流動挙動を有する第1の塗布液と第1の塗布液に比べ塗料の平滑化性の高い流動挙動を有する第2の塗布液を同時あるいは所定の間隔をおいて吐出させる。そして、円筒基材の表面に、第1の塗布液と第2の塗布液とを、円筒基材の軸方向(幅方向M)について交互に塗布しつつ、円筒基材をさらに回転し、加熱状態で塗布液を乾燥させる。さらに、加熱処理を行うことで、基層621上に表面層622が形成される。このような製造方法によって、表面層922は、第1の粒子層923と第2の粒子層924の、層厚が厚い部分と薄い部分が、幅方向Mに沿って交互に配置され、そして周方向である移動方向Dに延びた形状に形成される。但し、第1の粒子層623用の塗料に対して第2の粒子層624用の塗料は流動性が高く、吐出量も低く、かつ第1の粒子層623後の後から塗布されるため、第2の粒子層624の最厚部分は、表面側に向かって広がる楔状に形成される。
なお、塗料の流動性や平滑化性に関わる特性としては、一般的に粘度や粘度比あるいは降伏値などがあり、粘度比あるいは降伏値を小さくするほど平滑化性は向上する、またこれらの特性は塗料の固形分や溶媒、増粘剤、各種表面調整剤、界面活性剤などの種類や添加量などによって制御することが出来る。
[第3実施形態]
これまで説明した実施形態では、定着ベルトが、用紙のトナー像が形成された側とは反対側に接触する定着装置を説明したが、次に、定着ベルトが、用紙のトナー像が形成された側に接触する、本発明の第3実施形態について説明する。以下の第3実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。
これまで説明した実施形態では、定着ベルトが、用紙のトナー像が形成された側とは反対側に接触する定着装置を説明したが、次に、定着ベルトが、用紙のトナー像が形成された側に接触する、本発明の第3実施形態について説明する。以下の第3実施形態の説明にあたっては、これまで説明してきた実施形態における各要素と同一の要素には同一の符号を付けて示し、前述の実施形態との相違点について説明する。
図7は、第3実施形態の定着装置60の構成を示す断面図である。
図7に示す定着装置200は、定着ロール261と、定着ベルト262と、定着ベルト262を定着ロール61に押し付ける圧力パッド264およびホルダ265と、加熱装置266とを有している。
定着装置200では、加熱装置266が定着ベルト262を外周面から加熱する。定着ベルト262は用紙のトナー像が形成された側に接触してトナー像を加熱する。
定着ベルト262は、図4に示す第1実施形態の定着ベルト62と同じ構成を有している。本実施形態の定着ベルト262も、第1実施形態の定着ベルト62と同様、例えば大粒径の弗素樹脂を含んだ第1の粒子層のみの単層からなる構造に比べて表面が滑らかであり、定着後の用紙の光沢のムラや画像のムラが抑えられる。しかも、弗素樹脂粒子を含む表面層622全体の厚みが、例えば小粒径の弗素樹脂粒子のみの単層から形成される場合の2倍を超える厚さに形成されており、磨滅に対する耐久性が高い。またさらに、図4に示す定着ベルト62は、第1の粒子層623の表面に形成された凹凸の差が、第1の粒子層623が有する大粒径の弗素樹脂粒子よりも小さいため、第1の粒子層623の上に形成された第2の粒子層624の表面に現れる凹凸の影響が、例えば図5に示す第2実施形態の定着ベルト92の場合に比べて小さく、第2の粒子層624の表面がより滑らかである。このため、定着ベルト262は、本実施形態のような用紙のトナー像が形成された側に接触するように配置されても、定着された用紙における光沢のムラや、定着したトナー像のムラがより少ない。
[実施例]
以下、実施例に基づき本実施形態をさらに具体的に説明する。なお、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
以下、実施例に基づき本実施形態をさらに具体的に説明する。なお、本実施形態は、以下の実施例に限定されるものではない。
<画像形成装置による試験>
後述する実施例1から4と比較例1から3で作製した無端ベルトを、図2に示す定着装置に定着ベルトとして装着し、さらに、この定着装置を図1に示す画像形成装置に取り付け、まず初期の画像欠陥の評価を行った。用紙は富士ゼロックス製C2紙を使用し、画像密度は全面黒ベタ画像の両面印字としたのち、目視確認により確認した。
後述する実施例1から4と比較例1から3で作製した無端ベルトを、図2に示す定着装置に定着ベルトとして装着し、さらに、この定着装置を図1に示す画像形成装置に取り付け、まず初期の画像欠陥の評価を行った。用紙は富士ゼロックス製C2紙を使用し、画像密度は全面黒ベタ画像の両面印字としたのち、目視確認により確認した。
さらに初期の画像欠陥の評価で問題なかったものに関して、摩耗耐久性を確認するために以下の条件で、用紙を通過させる通紙試験を行った。用紙は富士ゼロックス製C2紙を使用し、画像密度は文字画像で5%とした。画像形成装置により50000枚の画像形成を実施し、走行終了後の表面の離型層の摩耗量を測定した。
定着装置中の定着ロールは、肉厚0.5mm、外径25mmの炭素鋼管の表面上に、シリコーンゴム(信越化学工業株式会社製LSR)を厚さ0.6mm、最外表面層として、厚さ30μmのPFAチューブが一体に被覆されるように、(内径約26.2mmの)金型にPFAチューブおよび炭素鋼管を挿入したのちPFAチューブおよび炭素鋼管の隙間にシリコーンゴムを注入成型することにより成形した。なお、PFAチューブは、PFA(三井・デュポンフロロケミカル株式会社製950HP−Plus)を押し出し成型し、内面をエキシマレーザーにより処理した。
なお、摩耗耐久性を評価する時の通紙試験に際し、定着ロールと定着ベルトとの接触域の圧力(ニップ圧力)を、通常の1.5倍に増大し、また、定着ベルトの内側に供給するオイル潤滑剤の量は、通常の25%とした。このように、評価条件を厳しい条件とし、定着ベルトの耐摩耗性を評価した。
<表面粗さの計測>
表面粗さは算術平均粗さ(Ra)として、JISB0633に準拠して測定を行った。また測定は定着ベルトの軸方向に平行方向に行い、測定ヶ所は画像形成前の定着ベルトの軸方向(幅方向)に沿って両端部から50mmと中央部の3ヶ所について周方向をそれぞれ90°おきの4ヶ所の合計12ヶ所とし、12ヶ所の算術平均粗さ(Ra)を測定し、更にその平均を求めた。なお、測定は、(株)東京精密製の表面粗さ測定器サーフコム1400Dを使用して行った。
表面粗さは算術平均粗さ(Ra)として、JISB0633に準拠して測定を行った。また測定は定着ベルトの軸方向に平行方向に行い、測定ヶ所は画像形成前の定着ベルトの軸方向(幅方向)に沿って両端部から50mmと中央部の3ヶ所について周方向をそれぞれ90°おきの4ヶ所の合計12ヶ所とし、12ヶ所の算術平均粗さ(Ra)を測定し、更にその平均を求めた。なお、測定は、(株)東京精密製の表面粗さ測定器サーフコム1400Dを使用して行った。
<表面層の最大摩耗量>
画像形成前の定着ベルトの厚さと50,000枚の画像形成後の厚さをそれぞれ測定し、画像形成前後での厚さ変化量を摩耗量とした。定着ベルトの軸方向に沿って定着ベルトの全長を5mm間隔で測定した。また、周方向の測定位置は90°置きの4ヶ所とした。それらの測定値の中の最大値を表面層の最大摩耗量とした。なお、摩耗量の測定は、(株)フィッシャー・インストルメンツ製の渦電流式膜厚計ISOSCOPE MP30を使用して樹脂基材も含めた総膜厚の測定を行った。また、各実施例で作成したベルトの第1の粒子層および第2の粒子層の各層の膜厚は、ベルトの一部を軸方向に沿って切断し、直接断面を光学式顕微鏡で拡大観察して測定を行った。
画像形成前の定着ベルトの厚さと50,000枚の画像形成後の厚さをそれぞれ測定し、画像形成前後での厚さ変化量を摩耗量とした。定着ベルトの軸方向に沿って定着ベルトの全長を5mm間隔で測定した。また、周方向の測定位置は90°置きの4ヶ所とした。それらの測定値の中の最大値を表面層の最大摩耗量とした。なお、摩耗量の測定は、(株)フィッシャー・インストルメンツ製の渦電流式膜厚計ISOSCOPE MP30を使用して樹脂基材も含めた総膜厚の測定を行った。また、各実施例で作成したベルトの第1の粒子層および第2の粒子層の各層の膜厚は、ベルトの一部を軸方向に沿って切断し、直接断面を光学式顕微鏡で拡大観察して測定を行った。
(実施例1)
以下の操作に従い、無端ベルトを作製した。まず、外径30mm、長さ500mmのアルミニウム製の円筒管の表面をブラスト処理により粗面化し、さらに、シリコーン系離型剤を塗布し、200℃で60分間乾燥した。その後、さらに340℃で30分間加熱して焼き付け、表面粗さRaが0.8μmで、表面にシリコーン系離型剤を焼き付けた金型を用意した。次に、用意した金型の中央部470mmに、フローコーティング(螺旋巻き塗布)法により、粘度120Pa・sに調整したポリイミド前駆体のN−メチルピロリドン溶液(宇部興産株式会社製:商品名UワニスS)を塗布した。次いで、金型を100℃で50分間回転しながら塗布液を乾燥し、塗布したポリイミド前駆体を平滑化した。
以下の操作に従い、無端ベルトを作製した。まず、外径30mm、長さ500mmのアルミニウム製の円筒管の表面をブラスト処理により粗面化し、さらに、シリコーン系離型剤を塗布し、200℃で60分間乾燥した。その後、さらに340℃で30分間加熱して焼き付け、表面粗さRaが0.8μmで、表面にシリコーン系離型剤を焼き付けた金型を用意した。次に、用意した金型の中央部470mmに、フローコーティング(螺旋巻き塗布)法により、粘度120Pa・sに調整したポリイミド前駆体のN−メチルピロリドン溶液(宇部興産株式会社製:商品名UワニスS)を塗布した。次いで、金型を100℃で50分間回転しながら塗布液を乾燥し、塗布したポリイミド前駆体を平滑化した。
一方、界面活性剤を添加した水中に平均粒径10μmのPFA粉末(三井・デュポンフロロケミカル株式会社製:商品名350J)を分散したのち全弗素樹脂粒子中の小粒径の粒子と大粒径の粒子の比率が6:4となるように平均粒径0.2μmのPFA分散液(三井・デュポンフロロケミカル株式会社製:商品名945HP-Plus)を更に加えて混合した。充填材として平均粒径5μmの硫酸バリウム(堺化学株式会社製:商品名BMH−60)を、固形分中の割合が10質量%となるように配合した。次いで、導電剤としてカーボンブラック(ライオン株式会社製ケッチェンブラック分散溶液)を、固形分中の割合が2質量%となるように配合した。さらに、水および増粘剤(ヒドロキシプロピルメチルセルロース)により溶液の粘度を調整し、第1の塗布液を調製した。この塗布液中の全固形分濃度は55質量%で粘度は290mP・sであった。粘度測定方法は東機産業(株)製B型粘度計RB−80L型、M−2ロータ、を使用し、30rpm、25℃での条件で測定した値で、以降の実施例での粘度測定も同一の測定条件で実施した。
次いで、平均粒径0.2μmのPFA分散液(三井・デュポンフロロケミカル株式会社製:商品名945HP-Plus)に、充填材として平均粒径2μmの硫酸バリウム(堺化学株式会社製:商品名BMH)を、固形分中の割合が10質量%となるように配合した。次いで、導電剤としてカーボンブラック(ライオン株式会社製ケッチェンブラック分散溶液)を、固形分中の割合が2質量%となるように配合した。さらに、水および増粘剤により溶液の粘度を調整し、第2の塗布液を調製した。この塗布液中の全固形分濃度は45質量%で粘度は300mP・sであった。
続いて、第1の塗布液と第2の塗布液を、2個の別々の塗液圧送供給容器にそれぞれ入れた。次に、予め表面にポリイミド前駆体を塗布した金型(アルミニウム製円筒管)の軸方向に上記2個の塗液圧送供給容器を隣接させ、且つそれぞれの塗液吐出口がポリイミド前駆体の表面近傍に配置されるように塗液圧送供給容器を装着した。次に、円筒管状の金型を回転させ、金型の軸方向に沿って塗液圧送供給容器を移動しつつ、それぞれの塗液吐出口からまず第1の塗布液を吐出させて金型に塗布したポリイミド前駆体の表面に、第1の塗布液を塗布した。次に、間隔を空けて同じく第2の塗布液を吐出させ、金型に塗布したポリイミド前駆体の表面に、第1の塗布液の上に第2の塗布液を重ねて塗布を行った。そして金型をさらに回転し、塗布液を80℃で10分間乾燥させた。さらに、380℃で60分間焼成を行い、ポリイミド前駆体を硬化させた。
次いで、金型の表面に形成された被膜を金型表面から取り外し、さらに、両端部を切断して無端ベルトを得た。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、ポリイミド基材層基層の外周に積層された厚さ30μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。表面層は、第1の粒子層が25μm、その上に第2の粒子層が5μmの厚さで積層されていた。また表面粗さ(Ra)は0.36μmであった。このように作製した無端ベルトを定着ベルトとして定着装置に装着し、画像形成装置を使用して試験を行った。結果を表1および2に示す。
(実施例2)
実施例1と同様にしてアルミニウム製の円筒管からなる金型表面にポリイミド前駆体を塗布し平滑化した。次に、実施例1と同様にして第1の塗布液を調製した。但し、比較例2において第1の実施例で使用した小粒径と大粒径の比率が6:4のままで厚塗りしているが、この比率のまま厚塗りするとクラックが発生してしまうため、第1の実施例に比べて厚く塗布した際に乾燥時にクラックが発生しないように全弗素樹脂中の小粒径と大粒径の比率が5:5となるように混合した。この塗布液中の全固形分濃度は55質量%で粘度は290mP・sであった。また第2の塗布液は実施例1と同じものを使用した。
実施例1と同様にしてアルミニウム製の円筒管からなる金型表面にポリイミド前駆体を塗布し平滑化した。次に、実施例1と同様にして第1の塗布液を調製した。但し、比較例2において第1の実施例で使用した小粒径と大粒径の比率が6:4のままで厚塗りしているが、この比率のまま厚塗りするとクラックが発生してしまうため、第1の実施例に比べて厚く塗布した際に乾燥時にクラックが発生しないように全弗素樹脂中の小粒径と大粒径の比率が5:5となるように混合した。この塗布液中の全固形分濃度は55質量%で粘度は290mP・sであった。また第2の塗布液は実施例1と同じものを使用した。
続いて、実施例1と同様にして、第1の塗布液と第2の塗布液を金型に塗布したポリイミド前駆体の表面に重ねて塗布を行った。但し実施例1に比べて厚く塗布するために、第1の塗布液と第2の塗布液を多くした。そして金型をさらに回転し、塗布液を80℃で10分間乾燥させた。さらに、380℃で60分間焼成を行い、ポリイミド前駆体を硬化させた。
次いで、金型の表面に形成された被膜を金型表面から取り外し、さらに、両端部を切断して無端ベルトを得た。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、ポリイミド基材層基層の外周に形成された厚さ40μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。
表面層は、第1の粒子層が30μm、その上に第2の粒子層が10μmの厚さで積層されていた。また表面粗さ(Ra)は0.35μmであった。このように作製した無端ベルトを定着ベルトとして実施例1と同様にして定着装置に装着し、画像形成装置を使用して試験を行った。結果を表1および2に示す。
(実施例3)
実施例1と同様にしてアルミニウム製の円筒管からなる金型表面にポリイミド前駆体を塗布し平滑化した。次に、実施例1、2と同様にして第1の塗布液を調製した。但し、比較例4において、第2の実施例で使用した小粒径と大粒径の比率が5:5のままで厚塗りしているが、この比率のまま厚塗りするとクラックが発生してしまうため、第2の実施例に比べて更に厚く塗布した際に乾燥時にクラックが発生しないように全弗素樹脂中の小粒径と大粒径の比率が4:6となるように混合した。この塗布液中の全固形分濃度は55質量%で粘度は290mP・sであった。また第2の塗布液は実施例1、2と同じものを使用した。
実施例1と同様にしてアルミニウム製の円筒管からなる金型表面にポリイミド前駆体を塗布し平滑化した。次に、実施例1、2と同様にして第1の塗布液を調製した。但し、比較例4において、第2の実施例で使用した小粒径と大粒径の比率が5:5のままで厚塗りしているが、この比率のまま厚塗りするとクラックが発生してしまうため、第2の実施例に比べて更に厚く塗布した際に乾燥時にクラックが発生しないように全弗素樹脂中の小粒径と大粒径の比率が4:6となるように混合した。この塗布液中の全固形分濃度は55質量%で粘度は290mP・sであった。また第2の塗布液は実施例1、2と同じものを使用した。
続いて、実施例1と同様にして、第1の塗布液と第2の塗布液を金型に塗布したポリイミド前駆体の表面に重ねて塗布を行った。但し実施例1に比べて厚く塗布するために、第1の塗布液の吐出量を多くした。そして金型をさらに回転し、塗布液を80℃で10分間乾燥させた。さらに、380℃で60分間焼成を行い、ポリイミド前駆体を硬化させた。
次いで、金型の表面に形成された被膜を金型表面から取り外し、さらに、両端部を切断して無端ベルトを得た。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、ポリイミド基材層基層の外周に形成された厚さ50μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。
表面層は、第1の粒子層が40μm、その上に第2の粒子層が10μm積層されていた。また、表面粗さ(Ra)は0.39μmであった。このように作製した無端ベルトを定着ベルトとして実施例1〜2と同様にして定着装置に装着し、画像形成装置を使用して試験を行った。結果を表1および2に示す。
(実施例4)
実施例1〜3と同様にしてアルミニウム製の円筒管からなる金型表面にポリイミド前駆体を塗布し平滑化した。次に、実施例1〜3と同様にして第1の塗布液を調製した。但し、実施例1と比較するために、全弗素樹脂中の小粒径と大粒径の比率が6:4となるように混合した。この塗布液中の全固形分濃度は55質量%で粘度は290mP・sであった。また第2の塗布液は実施例1〜3と同じものを使用した。
実施例1〜3と同様にしてアルミニウム製の円筒管からなる金型表面にポリイミド前駆体を塗布し平滑化した。次に、実施例1〜3と同様にして第1の塗布液を調製した。但し、実施例1と比較するために、全弗素樹脂中の小粒径と大粒径の比率が6:4となるように混合した。この塗布液中の全固形分濃度は55質量%で粘度は290mP・sであった。また第2の塗布液は実施例1〜3と同じものを使用した。
続いて、第1の塗布液と第2の塗布液を、2個の別々の塗液圧送供給容器にそれぞれ入れた。次に、予め表面にポリイミド前駆体を塗布した金型(アルミニウム製円筒管)の軸方向に前記2個の塗液圧送供給容器を隣接させ、且つそれぞれの塗液吐出口(間隔1.2mm)が予め形成されるポリイミド前駆体からなる層の表面近くに配置されるように塗液圧送供給容器を装着した。
次に、円筒管状の金型を回転させ、金型の軸方向に沿って塗液圧送供給容器を移動しつつ、それぞれの塗液吐出口から第1の塗布液と第2の塗布液を同時に吐出させた。また第1の塗布液の吐出速度に対して第2の塗布液の吐出速度は1/3となるようにした。そして、金型に塗布したポリイミド前駆体の表面に、第1の塗布液と第2の塗布液とを、金型の軸方向に対しそれぞれ螺旋状に交互に塗布しつつ、金型をさらに回転し、塗布液を80℃で10分間乾燥させた。さらに、380℃で60分間焼成を行い、ポリイミド前駆体を硬化させた。
次いで、金型の表面に形成された被膜を金型表面から取り外し、さらに、両端部を切断して無端ベルトを得た。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、ポリイミド基材層基層の外周に形成された厚さ30μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。
得られた無端ベルトは、第1の粒子層が、複数の畝が周方向(幅方向)に並んだ凹凸構造を有し畝が螺旋状に形成されていた。すなわち、第1の粒子層が厚く第2の粒子層が薄い部分と、第1の粒子層が薄く第2の粒子層が厚い部分とが、幅方向に交互に配置されていた。また無端ベルトの表面は第2の粒子層により覆われていた。また、第2の粒子層の膜厚は最も薄い部分で2μmであり、最も厚い部分で8μmであった。また、表面粗さ(Ra)は0.48μmであった。このように作製した無端ベルトを定着ベルトとして実施例1〜4と同様にして定着装置に装着し、画像形成装置を使用して試験を行った。結果を表1および2に示す。
(実施例5)
実施例1〜4と同様にして第1の塗布液を調製した。但し、実施例2と比較するために、全弗素樹脂中の小粒径と大粒径の比率が5:5となるように混合しすると共に、実施例4に比べて厚膜に塗布するために塗料の吐出速度を増加させ、それ以外は実施例4と同様にして無端ベルト作製した。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、ポリイミド基材層基層の外周に形成された厚さ40μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。
実施例1〜4と同様にして第1の塗布液を調製した。但し、実施例2と比較するために、全弗素樹脂中の小粒径と大粒径の比率が5:5となるように混合しすると共に、実施例4に比べて厚膜に塗布するために塗料の吐出速度を増加させ、それ以外は実施例4と同様にして無端ベルト作製した。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、ポリイミド基材層基層の外周に形成された厚さ40μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。
得られた無端ベルトは、第1の粒子層が、複数の畝が周方向(幅方向)に並んだ凹凸構造を有し畝が螺旋状に形成されていた。すなわち、第1の粒子層が厚く第2の粒子層が薄い部分と、第1の粒子層が薄く第2の粒子層が厚い部分とが、幅方向に交互に配置されていた。また、表面は第2の粒子層により覆われていた。また、第2の粒子層の膜厚は最も薄い部分で、3μmで最も厚い部分で12μmであった。また表面粗さ(Ra)は0.52μmであった。このように作製した無端ベルトを定着ベルトとして実施例1〜4と同様にして定着装置に装着し、画像形成装置を使用して試験を行った。結果を表1および2に示す。
(実施例6)
実施例1〜5と同様にして第1の塗布液を調製した。但し、実施例3と比較するために、全弗素樹脂中の小粒径と大粒径の比率が4:6となるように混合しすると共に、実施例5に比べてさらに厚膜に塗布するために塗料の吐出速度をさらに増加させ、それ以外は実施例4および5と同様にして無端ベルト作製した。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、ポリイミド基材層基層の外周に形成された厚さ50μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。
実施例1〜5と同様にして第1の塗布液を調製した。但し、実施例3と比較するために、全弗素樹脂中の小粒径と大粒径の比率が4:6となるように混合しすると共に、実施例5に比べてさらに厚膜に塗布するために塗料の吐出速度をさらに増加させ、それ以外は実施例4および5と同様にして無端ベルト作製した。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、ポリイミド基材層基層の外周に形成された厚さ50μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。
得られた無端ベルトは、第1の粒子層が、複数の畝が周方向(幅方向)に並んだ凹凸構造を有し畝が螺旋状に形成されていた。また表面は第2の粒子層により覆われていた。また、第2の粒子層の膜厚は最も薄い部分で、3μmで最も厚い部分で15μmであった。また、表面粗さ(Ra)は0.59μmであった。このように作製した無端ベルトを定着ベルトとして実施例1〜4と同様にして定着装置に装着し、画像形成装置を使用して試験を行った。結果を表1および2に示す。
(比較例1)
実施例1において調製した第1の塗布液の一種類のみを使用して第2の塗布液は使用せず、それ以外は実施例1と同様な操作を行い、全面にわたって単層の均一な組成の表面層を有する無端ベルトを作製した。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、基層の外周に形成された厚さ30μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。
実施例1において調製した第1の塗布液の一種類のみを使用して第2の塗布液は使用せず、それ以外は実施例1と同様な操作を行い、全面にわたって単層の均一な組成の表面層を有する無端ベルトを作製した。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、基層の外周に形成された厚さ30μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。
得られた無端ベルトの表面の表面粗さ(Ra)は2.9μmであった。このように作製した無端ベルトを定着ベルトとして実施例1〜6と同様に定着装置に装着し、画像形成装置を使用して試験を行った。結果を表1および2に示す。
(比較例2)
比較例1に比べて表面層の膜厚が10μm厚くなるように第1の塗布液の吐出速度を早くして塗布する以外は比較例1と同様にして無端ベルとを作製した。その結果、表面層にクラックが発生してしまい、定着ベルトとして試験を実施することは出来なかった。
比較例1に比べて表面層の膜厚が10μm厚くなるように第1の塗布液の吐出速度を早くして塗布する以外は比較例1と同様にして無端ベルとを作製した。その結果、表面層にクラックが発生してしまい、定着ベルトとして試験を実施することは出来なかった。
(比較例3)
実施例2において調製した第1の塗布液の一種類のみを使用して、それ以外は実施例2と同様な操作を行い、全面にわたって均一な組成の表面層を有する無端ベルトを作製した。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、基層の外周に形成された厚さ40μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。
実施例2において調製した第1の塗布液の一種類のみを使用して、それ以外は実施例2と同様な操作を行い、全面にわたって均一な組成の表面層を有する無端ベルトを作製した。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、基層の外周に形成された厚さ40μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。
得られた無端ベルトの表面の表面粗さ(Ra)は3.3μmであった。このように作製した無端ベルトを定着ベルトとして実施例1〜6と同様に定着装置に装着し、画像形成装置を使用して通紙試験を行った。結果を表1に示す。
(比較例4)
比較例3に比べて表面層の膜厚が10μm厚くなるように第1の塗布液の吐出速度を早くして塗布する以外は比較例3と同様にして無端ベルトを作製した。その結果、表面層にクラックが発生してしまい、定着ベルトとして試験を実施することは出来なかった。
比較例3に比べて表面層の膜厚が10μm厚くなるように第1の塗布液の吐出速度を早くして塗布する以外は比較例3と同様にして無端ベルトを作製した。その結果、表面層にクラックが発生してしまい、定着ベルトとして試験を実施することは出来なかった。
(比較例5)
実施例2において調製した第1の塗布液の一種類のみを使用して、それ以外は実施例2と同様な操作を行い、全面にわたって単層からなる表面層を有する無端ベルトを作製した。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、基層の外周に形成された厚さ50μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。
実施例2において調製した第1の塗布液の一種類のみを使用して、それ以外は実施例2と同様な操作を行い、全面にわたって単層からなる表面層を有する無端ベルトを作製した。得られた無端ベルトは、ポリイミド樹脂からなる厚さ70μmの基層と、基層の外周に形成された厚さ50μmの表面層とを有している。また、無端ベルトは、内径30mm、全長249mmである。
得られた無端ベルトの表面の表面粗さ(Ra)は3.9μmであった。このように作製した無端ベルトを定着ベルトとして実施例1〜4と同様に定着装置に装着し、画像形成装置を使用して試験を行った。結果を表1および2に示す。
(比較例6)
実施例4において使用した第1の塗布液の塗布後のうねりが平坦化するまでの時間を長くするために塗布液の粘度を増加した以外は実施例4と同様にして無端ベルトを作製した。このときの塗布液の粘度は450mP・sで、塗布液中の全固形分濃度は55質量%であった。
実施例4において使用した第1の塗布液の塗布後のうねりが平坦化するまでの時間を長くするために塗布液の粘度を増加した以外は実施例4と同様にして無端ベルトを作製した。このときの塗布液の粘度は450mP・sで、塗布液中の全固形分濃度は55質量%であった。
その結果、表面層中の第2の塗布液に由来する部分の表面層にクラックが発生してしまい、定着ベルトとして試験を実施することは出来なかった。また、得られた無端ベルトの表面において、第2の粒子層の膜厚は最も薄い部分で、2μmで最も厚い部分で22μmであった。
(比較例7)
実施例5において使用した第1の塗布液の塗布後のうねりが平坦化するまでの時間を長くするために塗布液の粘度を増加した以外は実施例5と同様にして無端ベルトを作製した。このときの塗布液の粘度は450mP・sで、塗布液中の全固形分濃度は55質量%であった。
実施例5において使用した第1の塗布液の塗布後のうねりが平坦化するまでの時間を長くするために塗布液の粘度を増加した以外は実施例5と同様にして無端ベルトを作製した。このときの塗布液の粘度は450mP・sで、塗布液中の全固形分濃度は55質量%であった。
その結果、表面層中の第2の塗布液に由来する部分の表面層にクラックが発生してしまい、定着ベルトとして試験を実施することは出来なかった。また、得られた無端ベルトの表面において、第2の粒子層の膜厚は最も薄い部分で、1μmで最も厚い部分で26μmであった。
(比較例8)
実施例6において使用した第1の塗布液の塗布後のうねりが平坦化するまでの時間を長くするために塗布液の粘度を増加した以外は実施例6と同様にして無端ベルトを作製した。このときの塗布液の粘度は450mP・sで、塗布液中の全固形分濃度は55質量%であった。
実施例6において使用した第1の塗布液の塗布後のうねりが平坦化するまでの時間を長くするために塗布液の粘度を増加した以外は実施例6と同様にして無端ベルトを作製した。このときの塗布液の粘度は450mP・sで、塗布液中の全固形分濃度は55質量%であった。
その結果、表面層中の第2の塗布液に由来する部分の表面層にクラックが発生してしまい、定着ベルトとして試験を実施することは出来なかった。また、得られた無端ベルトの表面において、第2の粒子層の膜厚は最も薄い部分で、0μmで最も厚い部分で30μmであった。
表1および2に示す結果から、層内に弗素樹脂粒子を含み表面には凹凸を有する第1の粒子層と、第1の粒子層に含まれる粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含み、第1の粒子層の上に積層されて第1の粒子層の表面の凹凸を埋め、この第1の粒子層の表面よりも滑らかな表面を有する第2の粒子層とを備えた無端ベルト(実施例1〜6)のそれぞれの表面粗さ測定、並びにそれぞれ定着ベルトとして装着した定着装置を備えた画像形成装置による試験によれば、比較例1〜8と比べクラックが発生せずに表面層の厚膜化が可能で、且つ表面平滑性が高くまた光沢ムラなどの画像欠陥の発生しないことが分かる。
複数の畝が互いに並んで延びた凹凸構造を有する場合(実施例4〜6)は、実施例1〜3と比べ表面平滑性はやや劣るものの、摩耗耐久性は優れていることが分かる。
以上、実施形態および実施例について説明したが、本発明は、上記実施形態および実施例に限定されるものではない。上述した実施形態では、本発明にいう定着部材の例として定着ベルトを示したが、本発明にいう定着部材はこれに限られるものではなく、例えば、定着ロールであってもよい。
また、上述した実施形態では、本発明にいう第2の周回移動体の例として、圧力パッドよって定着ロールに押される定着ベルトを示したが、本発明はこれに限られるものではなく、第2の周回移動体と第1の周回移動体とは相対的に加圧されればよく、定着ロールが定着ベルトを押す構造であってもよい。
また、上述した実施形態では、本発明にいう定着部材の例として、基層621の上に表面層622が積層した構造の定着ロールを示したが、本発明にいう定着部材はこれに限られるものではなく、例えば、基層と表面層との間に接着層などの他の層が介在してもよい。また本発明にいう定着部材は、基層を有さず耐熱性樹脂を主成分とする表面層のみの単層構造であってもよい。
また、上述した実施形態では、用紙を挟む定着ロールと定着ベルトの例を示したが、本発明にいう第1の周回移動体および第2の周回移動体の間に挟まれるものは、用紙に限られず、種々の用途のシートが用いられる。また、その枚数としては、1枚でもよいし、ラミネートシートを作製する場合のように複数枚であってもよい。
また、上述した実施形態では、本発明にいう画像形成装置の例としてタンデム型のカラープリンタを示したが、本発明にいう画像形成装置はこれに限られず、例えば、中間転写ベルトを有しないモノクロ専用プリンタであってもよい。
また、上述した実施形態では、本発明にいう画像形成装置の例としてプリンタを示したが、本発明にいう画像形成装置はプリンタに限られず、例えば、画像読取装置で読み取られたデータに基づいて画像を形成する複写機やファクシミリであってもよい。
1Y,1M,1C,1K 画像形成ユニット
60 定着装置
61 定着ロール
62 定着ベルト
92 定着ベルト
200 定着装置
261 定着ロール
262 定着ベルト
621 基層
622,922 表面層
623,923 第1の粒子層
624,924 第2の粒子層
923A 畝
Q,Q’R, 弗素樹脂粒子
60 定着装置
61 定着ロール
62 定着ベルト
92 定着ベルト
200 定着装置
261 定着ロール
262 定着ベルト
621 基層
622,922 表面層
623,923 第1の粒子層
624,924 第2の粒子層
923A 畝
Q,Q’R, 弗素樹脂粒子
Claims (5)
- 層内に弗素樹脂粒子を含み、該層の表面には該弗素樹脂粒子に起因する凹凸を有する第1の粒子層と、
前記第1の粒子層に含まれる弗素樹脂粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含み、該第1の粒子層の上に積層されて該第1の粒子層の表面の凹凸を埋め、該第1の粒子層の表面よりも滑らかな表面を有する第2の粒子層とを備えたことを特徴とする定着部材。 - 前記第1の粒子層は、表面の凹凸の差が、該第1の粒子層に含まれた弗素樹脂粒子の粒径よりも大きいものであることを特徴とする請求項1記載の定着部材。
- 前記第1の粒子層は、複数の連続した突出部が互いに並んで延びた凹凸構造を有するものであることを特徴とする請求項1または2記載の定着部材。
- 外周面の周回移動が自在な第1の周回移動体;および
層内に弗素樹脂粒子を含み、該層の表面には該弗素樹脂粒子に起因する凹凸を有する第1の粒子層と、該第1の粒子層に含まれる弗素樹脂粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含み、該第1の粒子層の上に積層されて該第1の粒子層の表面の凹凸を埋め、該第1の粒子層の表面よりも滑らかな表面を有する第2の粒子層とを有し、該第2の粒子層を前記第1の周回移動体の該周面と接しながら周回移動する第2の周回移動体;を備えたことを特徴とする定着装置。 - トナー像を形成し、記録媒体上に該トナー像を転写する画像形成部;
外周面の周回移動が自在な第1の周回移動体;および
層内に弗素樹脂粒子を含み、該層の表面には該弗素樹脂粒子に起因する凹凸を有する第1の粒子層と、該第1の粒子層に含まれる弗素樹脂粒子の平均粒径よりも平均粒径が小さい弗素樹脂粒子を含み、該第1の粒子層の上に積層されて該第1の粒子層の表面の凹凸を埋め、該第1の粒子層の表面よりも滑らかな表面を有する第2の粒子層とを有し、該第2の粒子層と前記第1の周回移動体との間に前記記録媒体を挟んで周回移動する第2の周回移動体;を備えたことを特徴とする画像形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010213901A JP2012068479A (ja) | 2010-09-24 | 2010-09-24 | 定着部材、定着装置、および画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010213901A JP2012068479A (ja) | 2010-09-24 | 2010-09-24 | 定着部材、定着装置、および画像形成装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2012068479A true JP2012068479A (ja) | 2012-04-05 |
Family
ID=46165831
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010213901A Withdrawn JP2012068479A (ja) | 2010-09-24 | 2010-09-24 | 定着部材、定着装置、および画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2012068479A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019008248A (ja) * | 2017-06-28 | 2019-01-17 | 住友理工株式会社 | 加熱部材 |
| CN110658702A (zh) * | 2018-06-28 | 2020-01-07 | 郡是株式会社 | 图像形成装置用管状体 |
-
2010
- 2010-09-24 JP JP2010213901A patent/JP2012068479A/ja not_active Withdrawn
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019008248A (ja) * | 2017-06-28 | 2019-01-17 | 住友理工株式会社 | 加熱部材 |
| CN110658702A (zh) * | 2018-06-28 | 2020-01-07 | 郡是株式会社 | 图像形成装置用管状体 |
| JP2020003667A (ja) * | 2018-06-28 | 2020-01-09 | グンゼ株式会社 | 画像形成装置用チューブ |
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