JP4298404B2

JP4298404B2 - 定着部材の製造方法

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Publication number: JP4298404B2
Application number: JP2003193178A
Authority: JP
Inventors: 智明菅原; 達哉佐藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-07-07
Filing date: 2003-07-07
Publication date: 2009-07-22
Anticipated expiration: 2023-07-07
Also published as: JP2005031157A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に備えられる定着装置を構成する、耐久性に優れた離型層を表面に有するローラ、ベルト等の定着部材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
かかる画像形成装置は一般に、電子写真方式等の作像プロセス機構により、シート状の記録媒体である用紙上に未定着トナー像を担持させるようになっているが、この未定着トナー像のトナーは簡単に剥がれ落ちるので、トナーに熱や圧力を加えることによりトナーを融解させ変形させた後、冷却凝固させて、用紙表面に永久的に固着させることが必要となる。この工程は定着工程と呼ばれ、かかる画像形成装置はこれを行う定着装置を備えている。
【０００３】
定着装置としては、加熱手段としてのヒータにより加熱される加熱ローラともいわれる定着ローラと、この定着ローラに当接し定着ローラとの当接領域であるニップ部において定着ローラと同方向に回転する加圧ローラ等を構成要素とし、かかるニップ部に、両ローラの回転により、トナーを定着される用紙を搬送して通過させ、加熱及び加圧してトナー像を定着する熱ローラ対タイプの定着装置が知られている。
【０００４】
また定着装置としては、加熱手段としてのヒータにより加熱され、トナーを定着されるシート状の記録媒体を搬送するための回転する無端の定着ベルト、定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラ、定着ベルトを介して定着ローラに対向して配置される加圧部材としての加圧ローラ等を構成要素とし、定着ベルトと加圧ローラとによって形成される当接領域であるニップ部に、これらの回転により、トナーを定着される用紙を搬送して通過させ、加熱加圧してトナー像を定着するタイプのいわゆるベルト定着装置が知られている。
【０００５】
このような定着装置は、定着ローラ、定着ベルト、加圧ローラ等の回転体で、未定着のトナー像が転写された用紙たる画像担持体を挟持して定着を行う、圧着加熱方式を採用している。この方式は、回転体の表面と画像担持体たる被定着シート上のトナー像とが加圧下で接触するため、トナー像を被定着シート上に融着する際の熱効率が極めて良好であり、迅速に定着を行なうことができ、高速度の画像形成装置において非常に有効である。
【０００６】
上述のいずれのタイプの定着装置においても、定着の際に、定着ローラ、定着ベルト、加圧ローラ等の定着部材にトナーや用紙が付着することを防止するため、かかる定着部材は一般に、トナーや用紙との離型性を有する、主にフッ素樹脂等の材料によって構成された表層を備えている。
【０００７】
しかしながら、かかる表層は、圧力を受けながら被定着シートと擦れるために摩耗する。また、定着部材の近傍に被定着シートの巻き付き防止用の分離爪が接触状態で配設されていて、この分離爪が定着部材の表面に強く当たった場合、表層が剥がれることがある。特に表層がフッ素樹脂によって形成されている構成にあっては、フッ素樹脂が離型性を有することからその下層との接着性が低いため、剥がれが生じやすい傾向にある。このような問題に対応するために、従来は、フッ素樹脂層とその下層との間にプライマー層を入れ、プライマー層によって接着性を向上させていたが、フッ素樹脂やプライマー層が薄膜状をなし上下に積層され接着された構成では、やはり外力により剥がれが起こることがある。このような表層の剥がれを防止するために、〔特許文献１〕、〔特許文献２〕に開示されているように、表層を構成する樹脂と、耐久性と密着性に優れた樹脂とを混合したものを用いて成膜することが行われてきた。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−２９８４１１号公報
【特許文献２】
特許第３２６１１６６号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように混合剤を用いて成膜したものは、製造条件によっては、表面構造にムラができやすく、品質が安定せず、製品ごとに寿命が変動し安いという問題があった。また、〔特許文献１〕記載の技術では、製造工程における加熱によって、フッ素樹脂が表面に浮いていてくることで表層をフッ素樹脂により形成しているが、かかるフッ素樹脂層にはフィラーが含まれていないため耐摩耗性が悪く、またそのフッ素樹脂層が薄いため、炭酸カルシウムなどが多い紙を１０万枚程度通すと失われてしまう。フッ素樹脂層が失われる結果として、その内層を構成している離型性が悪いポリイミド層が露出し、トナー付着の核になり、さらには定着部材への被定着シートの巻き付き等によりジャムの原因となる可能性がある。
【００１０】
本発明は、耐久性に優れた離型層を表面に有するローラ、ベルト等の定着部材の製造方法の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、基材上に第１の組成物を複数付着させる第１の工程と、前記第１の工程により形成された組成物と基材とを覆うように第２の組成物を付着させる第２の工程とを有し、前記第１の組成物は少なくともフッ素樹脂以外の樹脂を含み、前記第２の組成物は少なくともフッ素樹脂を含む定着部材の製造方法にある。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の定着部材の製造方法において、前記第１の組成物はポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から選択されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の定着部材の製造方法において、前記第１の組成物に熱変形温度が２００℃以上のものを用いることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１ないし３の何れか１つに記載の定着部材の製造方法において、第２の工程において、少なくとも第１の組成物と第２の組成物とを、第１の組成物の融点と第２の組成物の融点とのうち高い方の温度よりも高い温度に加熱することを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１ないし４の何れか１つに記載の定着部材の製造方法において、第１の組成物と第２の組成物の少なくとも何れか一方に、熱伝導性フィラーを含むものを用いることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１ないし５の何れか１つに記載の定着部材の製造方法において、第１の組成物と第２の組成物の少なくとも何れか一方に、導電性フィラーを含むものを用いることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の発明は、請求項１ないし６の何れか１つに記載の定着部材の製造方法において、第２の組成物により構成される面の表面粗さＲｚを５μｍ以下とすることを特徴とする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
図１に本発明を適用した実施の形態に係る画像形成装置を示す。本実施形態において画像形成装置はレーザープリンタであるが、本発明を適用する画像形成装置としては、レーザープリンタの他、複写機、ファクシミリ、これらの複合機等、何れの装置であってもよい。図１に示す画像形成装置１は単色画像を形成するものであるが、２色画像、フルカラー画像等のカラー画像を形成することが可能なものであっても良い。
【００２８】
画像形成装置１００は、給紙部１１４と、レジストローラ対１０６と、像担持体としての感光体ドラム１０８と、転写手段１１０と、定着装置１等を備えている。給紙部１１４は、シート状の記録媒体である画像担持体としての被定着シートたる用紙１３６が積載状態で収容される給紙トレイ１１４ａと、給紙トレイ１１４ａに収容された用紙１３６を最上のものから順に給送する給紙コロ１１６及び分離部材１１７等を備えている。
【００２９】
給紙コロ１１６によって送り出された用紙１３６はレジストローラ対１０６で一旦停止され、斜めずれを修正された後、感光体ドラム１０８の回転に同期するタイミングで、すなわち、感光体ドラム１０８上に形成される未定着現像剤像としてのトナー像の先端と用紙１３６の搬送方向先端部の所定位置とが一致するタイミングでレジストローラ対１０６により転写部位Ｎへ送り出される。
【００３０】
感光体ドラム１０８の周囲には、矢印で示す回転方向順に、帯電手段としての帯電ローラ１１８と、図示しない露光手段の一部を構成するミラー１２０と、現像剤としてのトナーを静電潜像に供給する現像ローラ１２２ａを備えた現像手段１２２と、転写手段１１０と、クリーニングブレード１２４ａを備えたクリーニング手段１２４が配置されている。帯電ローラ１１８と現像手段１２２の間において、ミラー１２０を介して感光体ドラム１０８上の露光部１２６に露光光１０３が照射されて走査されるようになっている。
【００３１】
画像形成装置１００における画像形成動作は従来と同様に行われる。感光体ドラム１０８が図示しない駆動手段によって回転されると、感光体ドラム１０８の表面が帯電ローラ１１８により均一に帯電され、画像情報に基づいて露光光１０３が露光部１２６において感光体ドラム１０８に照射、走査されて感光体ドラム１０８上に作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。この静電潜像は感光体ドラム１０８の回転により現像手段１２２へ移動し、現像ローラ１２２ａによりトナーが供給されて可視像化され、未定着のトナー像が形成される。
【００３２】
感光体ドラム１０８上に形成されたトナー像は、所定のタイミングで転写部位Ｎに進入してきた用紙１３６上に転写手段１１０による転写バイアス印加により転写される。トナー像を担持した用紙１３６は定着装置１へ向けて搬送され、定着装置１で定着された後、図示しない排紙トレイへ排出・スタックされる。
【００３３】
転写部位Ｎで転写されずに感光体ドラム１０８上に残った残留トナー等の異物は、感光体ドラム１０８の回転に伴ってクリーニング手段１２４に至り、このクリーニング手段１２４を通過する間にクリーニングブレード１２４ａにより掻き落とされて清掃される。その後、感光体ドラム１０８上の残留電位が図示しない除電手段により除去され、次の作像工程に備えられる。
【００３４】
図２に示すように、定着装置１は、回転体としての定着部材である定着ローラ２と、定着ローラ２に圧接する回転体としての定着部材であり加圧部材である加圧ローラ３と、定着ローラ２と加圧ローラ３の外周面に対向して配設され、各ローラの表面温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２５，３５と、定着ローラ２に離型剤を塗布するための図示しない離型剤塗布手段とを備えている。
【００３５】
定着ローラ２、加圧ローラ３はそれぞれ、その中心に配設された金属製、具体的にはアルミ製で円筒状の基材としての芯金２１，３１と、芯金２１，３１の内部に配設された熱源としてのハロゲンヒータ２４，３４とを有している。定着ローラ２は図示しない駆動手段によって、図１において時計周りで回転駆動され、加圧ローラ３は定着ローラ２の回転に伴い従動回転する。
【００３６】
定着装置１は、定着ローラ２と加圧ローラ３との圧接部４０にて単色で固体のトナー５で形成されたトナー像を担持した用紙１３６を矢印７で示す方向に挟持搬送することにより、トナー像を符号６で示すように用紙１３６上に定着させるものである。離型剤塗布手段は、定着ローラ２に当接した離型剤塗布部材と、離型剤塗布部材に離型剤たるシリコンオイルを供給する離型剤供給部とを有し、離型剤塗布部材により、定着ローラ２の回転に伴ってシリコンオイルを定着ローラ２の表面に塗布するようになっている。
【００３７】
定着の際、定着ローラ２、加圧ローラ３はそれぞれ、温度センサ２５，３５によって温度が計測され、計測された温度に基づいて定着ローラ２、加圧ローラ３の温度が定着に適した２００℃程度の温度に保たれるようハロゲンヒータ２４，３４が点灯されるフィードバック制御が行われる。図１において、符号４はトナー５に含有されている離型剤としての固形状のワックスを示している。このワックス、シリコンオイルにより、定着ローラ２、加圧ローラ３に対するトナー５、用紙１３６の離型性が向上し、これらが定着ローラ２、加圧ローラ３に付着したり巻き付いたりすることを抑制する。
【００３８】
定着ローラ２及び加圧ローラ３は、芯金２１，３１の外周面に離型層としての高分子組成層である樹脂製の表層２３，３３をそれぞれ備えている。本形態の表層２３，３３は、少なくとも樹脂（フッ素樹脂を除く）を含む第１の組成物と、少なくともフッ素樹脂を含む第２の組成物とにより構成され、第１の組成物に含まれる樹脂（フッ素樹脂を除く）により構成される第１の相と、少なくとも第２の組成物に含まれるフッ素樹脂により構成される第２の相との２相以上で構成される。
【００３９】
このような構成は、第１の組成物を芯金２１，３１に付着させる第１の工程と、第２の組成物を第１の工程により形成された面すなわち第１の組成物または芯金２１，３１によって形成される面に付着させる第２の工程とにより形成され、これにより耐久性が向上している。第１の組成物に芯金２１，３１への結合力の高い素材を用い、第２の組成物に第１の組成物への結合力の高い素材を用いるため、第１の相が芯金２１，３１に強く接着し、第２の相が第１の相に強く接着するとともに芯金２１，３１に接着する。
【００４０】
第１の組成物を構成する樹脂（フッ素樹脂を除く）としては、熱変形温度（ＡＳＴＭ：Ｄ６４８、１．８２ＫＰａ）が２００℃以上の樹脂が選択され、耐熱性を有するとともに、金属である芯金２１，３１上に接着性を有するものが好ましく、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等が挙げられる。またこれらの耐熱樹脂は、これを芯金２１，３１に付着させる第１の工程において、前駆体の溶液に溶かして、または樹脂そのものの粉体として、あるいは樹脂そのものを溶液に溶かし溶液化して用いる。
【００４１】
第１の組成物は、少なくとも樹脂（フッ素樹脂を除く）を含むものであり、フッ素樹脂を含んでいても良く、フッ素樹脂を含ませる場合、かかる溶液には簡単にフッ素樹脂粉末が混合・分散が容易であり、浸漬や塗布により簡便に芯金２１，３１上に表面平滑性よく被覆可能である。第１の組成物を形成させる樹脂が熱可塑性の場合は溶剤を蒸発させるだけで、また、同樹脂が熱硬化性の場合は溶剤を蒸発させた後に熱硬化させることによって芯金２１，３１上に耐熱樹脂層２３，３３を形成することができる。
【００４２】
ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）の前駆体溶液は知られており、さらに、ポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）はジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）に溶解、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）は、ジメチルホルムアミド、塩化メチレン、Ｎ−メチル−２−ピロリドンに可溶であることが知られており、第１の工程ではこれらの溶液を用いることができる。
【００４３】
また、第２の組成物を構成するフッ素樹脂や、第１の組成物がフッ素樹脂を含む場合にそのフッ素樹脂として用いられるフッ素樹脂としては、焼成による溶融成膜性のよい、比較的融点の低いもの、好ましくは２５０〜３００℃の融点を有するものが好ましく、具体的には、低分子量ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフロオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアアルキアルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）の微粉末等が挙げられる。
【００４４】
低分子量ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末としては、ルブロンＬ−５、Ｌ−２（ダイキン工業）、ＭＰ１１００、１２００、１３００、ＴＬＰ−１０Ｆ−１（三井デュポンフロロケミカル）が知られている。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）粉末としては、５３２−８０００（デュポン）が知られている。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）としては、ＭＰ−１０、ＭＰ１０２、（三井デュポンフロロケミカル）が知られている。
【００４５】
第１の組成物、第２の組成物の少なくとも何れか一方には、熱伝導性フィラーを含ませ、熱伝導性層としての機能を持たせることができる。熱伝導性フィラーとしては、１０^−３ｃａｌ／ｓ・ｃｍ・℃以上の伝熱係数を有する材料が使用できる。具体的にはダイヤモンド、銀、銅、アルミニウム、大理石、ガラス等あるが、実用的にはシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、窒化ホウ素、酸化ベリリウムが挙げられる。
【００４６】
また例えばポリイミド系樹脂、ＰＥＳ系樹脂等の複合材において熱伝導を左右する要因としてはかかるフィラーの充填量、形状、サイズ、分散形態等あるが、充填量はポリイミド系樹脂１００重量部に対し、０．１〜５０重量部が好ましい。０．１重量部未満だと、熱伝導効果が十分発揮できない傾向があり、また５０重量部を超えると、バインダーとなる例えばポリイミド系樹脂等との接着面積が減少し、強度の低下が激しくなる傾向があるからである。
【００４７】
第１の組成物、第２の組成物の少なくとも何れか一方には、導電性フィラーを含ませ、導電性層としての機能を持たせることができる。導電性フィラーとしては、１０^１０Ω・ｃｍ以下の体積抵抗率を有する材料が使用できる。具体的には、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリチオフェン等の導電性ポリマー、ケッチェンブラック、アセチレンブラック等のカーボンやグラファイト、銀、ニッケル、銅等の金属やこれら合金及びマイカ、カーボン、ガラス等にメッキした複合金属、酸化錫、酸化インジウム等の酸化金属、アニオン、カチオン、ノニオン、両性を有する界面活性剤が挙げられる。なお、一般に電気伝導性の高い物性を有するものは、熱伝導性の高い物性を有すると考えられ、熱伝導性フィラーを導電性フィラーとして用い、導電性フィラーを熱伝導性フィラーとして用いることも可能である。これらフィラーは耐磨耗性向上の観点からも含有されることがある。
【００４８】
第１の組成物と第２の組成物との接着を強固に行い、第１の相と第２の相とが強固に結着した表層２３，３３を得る観点から、第２の工程においては、第１の組成物の融点と第２の組成物の融点とのうち高い方の温度よりも高い温度に加熱を行う。なお、一般にフッ素樹脂は４００℃を超えると分解が始まるため、この温度を超えないよう加熱する。また上述した例を含め、フッ素樹脂か否かによらず、樹脂の融点は一般に３００℃程度である。よって、かかる加熱はおよそ３００℃から４００℃までの範囲で行うことが好ましい。表層２３，３３の表面すなわち第２の組成物により構成される面の表面粗さは、離型性及び画質の向上の観点から５μｍ以下とすることが望ましく、さらに同観点から後述する実施例のように２μｍ以下とすることが好ましい。
【００４９】
（実施例１）
図３又は図４に示すように、本実施例は、表層２３，３３を、ＰＥＳにより構成した第１の組成物を芯金２１，３１に付着させた第１の相Ｘと、耐磨耗性向上の観点からケッチェンブラック３ｗｔ％を分散したＰＦＡにより構成した第２の組成物を第１の相Ｘ又は芯金２１，３１に付着させた第２の相Ｙとで構成したものである。
【００５０】
第１の相Ｘは、住友化学工業製のＰＥＳの粉体を用い、この粉体を、φ５〜１５μｍまで機械的に粉砕し、静電塗装により、φ４０ｍｍで、定着に使用される部分の厚さが１．５ｍｍの芯金２１，３１に、芯金２１，３１の表面積に対して面積比５０％で表面を覆う状態につけ、これを３８０℃で１０分ほど加熱し、表面に接着させる第１の工程により形成した。
【００５１】
第２の相Ｙは、第１の相Ｘの形成後、三井デュポン製のケッチェンブラック含有ＰＦＡ樹脂を全面に静電塗装し、３８０℃で３０分加熱し、加熱路の外で強送風により急冷する第２の工程により形成した。その後、テープ研磨装置にかけ、コランダムの♯８００，♯１５００にて研磨して、第２の相Ｙの表面の表面粗さをＲｚで、２μｍ以下とし、厚さ２０μｍの表層２３，３３を有する定着ローラ２、加圧ローラ３を得た。研磨は、定着ローラ２、加圧ローラ３の周方向に行った。
【００５２】
図３に示すように、アルミ地金の芯金２１，３１に第１の組成物たるＰＥＳによって構成された第１の相Ｘが接着しており、それらに接するように第２の組成物たるＰＦＡによって構成された第２の相Ｙが覆っている。この構造のため剥離時の強度が、ＰＦＡのみの場合に比べ５倍程度になり、耐久性が向上している。なお剥離時の強度は、９０度剥離により測定した。
【００５３】
（実施例２）
本実施例では、第１の組成物を構成する樹脂として熱硬化性の樹脂を用い、第２の組成物としてフッ素樹脂系の樹脂を用いて、表層２３，３３を構成するものであり、これらの樹脂により密着した界面を作製する観点から、第１の組成物を構成するための剤として、固形分２０重量部のポリ−２，２’−（ｍ−フェニレン）−５，５’−ビベンゾイミダゾールをＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド８０重量部に溶解したものと、三井デュポン製グラファイトを３ｗｔ％含有するフッ素樹脂粉体とを混合したものを用いた。
【００５４】
第１の相は、かかる混合剤を作成し、この混合剤をホモジェナイズドミキサーで均一に撹拌して塗工液を得、芯金２１，３１である直径２０ｍｍの素管表面に、この塗工液を霧吹き法により塗布し、次いで、塗膜を３２０℃にて焼成せしめる第１の工程により形成し、これにより膜厚１０ミクロン程度のＰＢＩ膜を得た。なお、本実施例においては、第１の組成物にフッ素樹脂が含まれているため、第１の工程により、第１の相のみならず第２の相の一部も形成される。
【００５５】
第２の相の残りの部分を形成する第２の工程は実施例１と同様であり、静電塗装により膜付けした後３８０℃で焼成し、これにより上部層をなす第２の相を、第１の工程で形成された下部層をなす第１の相および第２の相の一部一体化した。構成は、図４に示した実施例１と同様の断面形状となる。ただし、本実施例においては、第１の組成物が芯金２１，３１全面を覆い、第１の組成物中に含まれるフッ素樹脂でない樹脂が、図４における符号Ｘで示した位置を占める。この実施例でも剥離時の強度が、ＰＦＡのみの場合に比べ５倍程度になっている。なお剥離時の強度は、９０度剥離により測定した。
【００５６】
通常、本実施例の第１の工程のように第１の組成物を溶媒によるものの塗布を行って付着させる場合は、気泡が発生しやすいが、第２の工程においてケッチェンブラック３ｗｔ％を分散したＰＦＡを上部層として形成するため、薄くてよく、このため気泡の発生はほとんどなかった。なお、比較例として、本実施例の第１の工程と同様にし、ディッピングで、第１の組成物による下地層のみの厚さ２０μｍの表層を形成したところ、その比較例の表面粗さはＲｚで１．５μｍ程度であった。
【００５７】
（実施例３）
図５に示すように、本実施例は、表層２３，３３を、ＰＥＥＫにより構成した第１の組成物を芯金２１，３１に付着させた第１の相Ｘと、ケッチェンブラック３ｗｔ％を分散したＰＦＡにより構成した第２の組成物を第１の相Ｘ又は芯金２１，３１に付着させた第２の相Ｙとで構成したものである。
【００５８】
第１の相Ｘは、ＶＩＣＴＲＥＸ製のＰＥＥＫの粉体を用い、この粉体を、φ５〜１５μmまで機械的に粉砕し、静電塗装により、φ４０ｍｍで、定着に使用される部分の厚さが１．５ｍｍの芯金２１，３１に、芯金２１，３１の表面積に対して面積比５０％で表面を覆う状態につけ、これを３８０℃で１０分ほど加熱し、表面に接着させる第１の工程により形成した。
【００５９】
第２の相Ｙは、第１の相Ｘの形成後、三井デュポン製のケッチェンブラック含有ＰＦＡ樹脂を静電塗装し、３００，３２０，３４０，３６０，３８０，４００℃でそれぞれ３０分加熱し、加熱炉の外で強送風により急冷する第２の工程により形成した。その後、テープ研磨装置にかけ、コランダムの♯８００，♯１５００にて研磨して、第２の相Ｙの表面の表面粗さをＲｚで、２μｍ以下とし、表層２３，３３を有する定着ローラ２、加圧ローラ３を得た。研磨は、ローラの周方向に行った。
【００６０】
第２の工程を上記の各温度で加熱して形成した表層２３,３３ごとに、１０ｍｍ幅の９０度剥離力（Ｎ）と剥離モードとをまとめたものを表１に示す。剥離モードとは剥離がどのように起こっているかを意味する。界面部分剥離とは一般に界面剥離といわれ、凝集剥離と対をなすものであり、離型層破れは凝集剥離によって生じている。表１から、３８０℃で加熱した場合に剥離力が最も高いという結果が得られる。
【００６１】
【表１】

【００６２】
上述したように、４００℃以上ではフッ素樹脂層の分解が生じる。したがって、表層２３,３３の形成を、第２工程において３８０℃で加熱して行うことが耐久性向上に適しているということがわかる。フッ素樹脂層の分解が生じない範囲かつ第１の組成物の融点及び第２の組成物の融点以上の範囲で、より高温で加熱するほど、第１の組成物の融点と第２の組成物との結着すなわち第１の相Ｘと第２の相Ｙとの結着が強固になるためと考えられる。これは、３２０℃以下では界面剥離が起こり、３４０℃以上では凝集剥離が起こっていることからも分かる。
【００６３】
なお、図５において、符号Ｚで示す太線部分は、第１の組成物が芯金２１，３１と結着し、強く接着されている部分を示している。第２の組成物たるフッ素樹脂は、芯金２１，３１に対する接着力が弱いが、表層２３,３３の全体では、芯金２１，３１に対する接着力が強く、剥がれにくい。これは、太線部分においては第１の組成物と芯金２１，３１とが強く接着されており、第１の相Ｘと第２の相Ｙとの境界部分すなわち第１の組成物と第２の組成物との接着部分では、第１の組成物と第２の組成物とが強く接着されていることから、第２の組成物が太線部分において芯金２１，３１に対し直接接着しようとする接着力よりも、第１の組成物を介して接着しようとする接着力のほうが、かかる太線部分とかかる境界部分との面積の差によって大きくなっているため、強い接着力を確保しているからである。
【００６４】
（実施例４）
本実施例は、実施例１とほぼ同様であるが、第１の組成物を、ＰＥＳのみならず、ＰＥＳにケッチェンブラック３ｗｔ％を分散して構成した点、またこの混合物を、芯金２１，３１に、芯金２１，３１の表面積に対して面積比５０％で表面を覆う状態につけたものの他、面積比３０％、４０％、６０％、７０％で表面を覆う状態につけたものも作成した点で異なる。その他の点は実施例と同様であるので説明を省略する。
【００６５】
上記の各面積比で作成した定着ローラ２、加圧ローラ３を、（株）リコー製ＭＦ４５７０に組み込み、１０万枚の画像形成を行い、１０ｍｍ幅の９０度剥離力（Ｎ）と剥離モードとをまとめたものを表２に示す。表２においては、芯金２１，３１の表面積に対するかかる混合物の付着面積比を、ＰＥＳ初期付着面積として表している。表２には比較として、ＰＦＡにケッチェンブラック３ｗｔ％を加えて作成した組成物のみを芯金２１，３１に付着させたローラを用いた場合を示している。
【００６６】
【表２】

【００６７】
表２から、かかる面積比が５０％以下で作成した定着ローラ２、加圧ローラ３であれば、１０ｍｍ幅の９０度剥離力が比較的高く、安定して使用できると考えられる。なお、表２に示していないが、ＰＦＡのみで作成した組成物のみを芯金２１，３１に付着させたローラを用いた場合は、１０ｍｍ幅の９０度剥離力は１０（Ｎ）程度であった。
【００６８】
（実施例５）
本実施例では、実施例４における面積比４０％で作成した定着ローラ２、加圧ローラ３と、上述の比較例により作成した定着ローラ、加圧ローラとを、それぞれ、（株）リコー製ＭＦ４５７０に組み込み、定着ローラ２に対する加圧ローラ３の加圧力、定着ローラに対する加圧ローラの加圧力を変えて、１０万枚の画像形成を行い、定着ローラ２、定着ローラへのトナーの付着を調べたものである。その結果を表３に示す。なお、表３において、定着ローラ２、加圧ローラ３を組み込んだ実施例５の結果は中欄に、比較例の定着ローラ、加圧ローラを組み込んだ場合を右欄に記入している。
【００６９】
【表３】

【００７０】
加圧力が２．０［ｋｇｆ／ｃｍ^２］より大きいと、トナーの付着が顕著となり、一方、加圧力が０．５［ｋｇｆ／ｃｍ^２］より小さいと、定着性が非常に悪なる。したがって、画像形成装置１００における定着装置１においては、定着ローラ３と加圧ローラ３との加圧力を、０．５［ｋｇｆ／ｃｍ^２］以上、２．０［ｋｇｆ／ｃｍ^２］以下の範囲とし、定着性が良好でかつトナーの付着を防止した画像形成を行うようにしている。比較例では、１．５［ｋｇｆ／ｃｍ^２］以上で、定着ローラへのトナー付着が見られた。したがって、比較例の構成では、線速が遅く、ニップ圧の小さいものでないと使用できないと考えられる。
【００７１】
以上本発明について説明したが、本発明は、上述の定着装置１すなわち熱ローラ対タイプの定着装置のみならず、ベルト定着装置にも適用することができる。ベルト定着装置は、たとえば、加熱手段としてのヒータにより加熱され、トナーを定着されるシート状の記録媒体を搬送するための回転する回転体たる無端の定着ベルト、定着ベルトを巻き掛けられた加熱ローラ及び定着ローラ、定着ベルトを介して定着ローラに対向して配置される回転体たる加圧部材としての加圧ローラ等を構成要素とし、定着ベルトと加圧ローラとによって形成される当接領域であるニップ部に、これらの回転により、トナーを定着される用紙を搬送して通過させ、加熱加圧してトナー像を定着するものである。
【００７２】
このようなベルト定着装置に本発明を適用する場合、かかる定着ベルト、加圧ローラ、加熱ローラ及び定着ローラ等を定着部材とし、この製造方法に上述の定着ローラ２、加圧ローラ３の製造方法を適用することができる。またこのような製造方法を適用して製造した定着ベルト、加圧ローラ、加熱ローラ及び定着ローラ等の定着部材、この定着部材を備えた定着装置、この定着装置を用いた定着方法、かかる定着装置を備えた画像形成装置、かかる定着方法により画像形成を行う画像形成装置、かかる定着方法を用いて画像形成を行う画像形成方法も本発明の適用の対象である。
【００７３】
【発明の効果】
本発明は、基材上に第１の組成物を複数付着させる第１の工程と、前記第１の工程により形成された組成物と基材とを覆うように第２の組成物を付着させる第２の工程とを有し、前記第１の組成物は少なくともフッ素樹脂以外の樹脂を含み、前記第２の組成物は少なくともフッ素樹脂を含む定着部材の製造方法にあるので、耐久性に優れた離型層を表面に有する定着部材の製造方法を提供することができる。
【００７４】
第１の組成物に熱変形温度が２００℃以上のものを用いることとすれば、定着時の一般的温度である２００℃で変形せず、剥がれにくい、耐久性に優れた離型層を表面に有する定着部材の製造方法を提供することができる。
【００７５】
第２の工程において、少なくとも第１の組成物と第２の組成物とを、第１の組成物の融点と第２の組成物の融点とのうち高い方の温度よりも高い温度に加熱することとすれば、第２の組成物の流動性が適度に上がり第２の組成物が第１の組成物に隙間なく密着すること等により、基材と第１の組成物と第２の組成物とを三次元的な界面で互いに強固に結着させ、耐久性に優れた離型層を表面に有する定着部材の製造方法を提供することができる。
【００７６】
第１の組成物と第２の組成物の少なくとも何れか一方に、熱伝導性フィラーを含むものを用いることとすれば、熱伝導性が向上し全体として熱応答性に優れるとともに耐久性に優れた離型層を表面に有する定着部材の製造方法を提供することができ、また、何れか一方のみに熱伝導性フィラーを含ませることにより、当該一方の組成物に熱伝導機能を担わせ、他の組成物に離型性等を担わせることができる定着部材の製造方法を提供することができる。
【００７７】
第１の組成物と第２の組成物の少なくとも何れか一方に、導電性フィラーを含むものを用いることとすれば、導電性が向上し全体として導電性に優れるとともに耐久性に優れた離型層を表面に有する定着部材の製造方法を提供することができ、また、何れか一方のみに導電性フィラーを含ませることにより、当該一方の組成物に導電機能を担わせ、他の組成物に離型性等を担わせることができる定着部材の製造方法を提供することができる。
【００７８】
第２の組成物により構成される面の表面粗さＲｚを５μｍ以下とすることとすれば、表面が滑らかであるため、光沢度が向上し、ベタ画像に良好に対応した、高画質の定着に寄与できるとともに、耐久性及び離型性に優れた離型層を表面に有する定着部材の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の模式図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に備えられた定着装置の模式図である。
【図３】図２に示した定着装置に備えられた定着部材の表層を示す平面図である。
【図４】図３に示した表層の側断面図である。
【図５】他の例の表層の側断面図である。
【符号の説明】
１定着装置
２，３定着部材
３加圧部材
１００画像形成装置

Claims

基材上に第１の組成物を複数付着させる第１の工程と、
前記第１の工程により形成された組成物と基材とを覆うように第２の組成物を付着させる第２の工程とを有し、
前記第１の組成物は少なくともフッ素樹脂以外の樹脂を含み、前記第２の組成物は少なくともフッ素樹脂を含む定着部材の製造方法。
請求項１記載の定着部材の製造方法において、前記第１の組成物はポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）から選択されることを特徴とする定着部材の製造方法。
請求項１又は２記載の定着部材の製造方法において、前記第１の組成物に熱変形温度が２００℃以上のものを用いることを特徴とする定着部材の製造方法。
請求項１ないし３の何れか１つに記載の定着部材の製造方法において、第２の工程において、少なくとも第１の組成物と第２の組成物とを、第１の組成物の融点と第２の組成物の融点とのうち高い方の温度よりも高い温度に加熱することを特徴とする定着部材の製造方法。
請求項１ないし４の何れか１つに記載の定着部材の製造方法において、第１の組成物と第２の組成物の少なくとも何れか一方に、熱伝導性フィラーを含むものを用いることを特徴とする定着部材の製造方法。
請求項１ないし５の何れか１つに記載の定着部材の製造方法において、第１の組成物と第２の組成物の少なくとも何れか一方に、導電性フィラーを含むものを用いることを特徴とする定着部材の製造方法。
請求項１ないし６の何れか１つに記載の定着部材の製造方法において、第２の組成物により構成される面の表面粗さＲｚを５μｍ以下とすることを特徴とする定着部材の製造方法。