JP2014178546A - 定着部材、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】記録媒体の凹凸に対する高い追従性を付与して、光沢度を向上させるとともに、溶融トナーの残存付着物の低減によるオフセット異常画像を低減させ、高画質な画像形成を行いうことを可能とし、また、定着部が異常高温となった場合においても、過熱による定着部材の破損を防止しうる定着部材、これを用いた定着装置、及び当該定着装置を搭載した画像形成装置を提供する。
【解決手段】耐熱性弾性層と離型層を有し、離型層は前記弾性層表面上に耐熱性微粒子を面方向に配列させた粒子層からなるた定着部材、この定着部材を有する定着装置、定着手段としてこの定着装置を搭載した画像形成装置。
この定着部材は、優れた柔軟性が保持され、記録媒体の凹凸に対する追従性にすぐれ、異常高温となった場合においても、定着部材の破損を起こすことがない。したがって、この定着部材、この定着部材を有する定着装置及びこの定着装置を搭載した画像形成装置は、高品質の画像を可能にするとともに耐久性に優れる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、定着部材、定着部材を備えた定着装置及び画像形成装置、定着装置を備えた複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を採用した画像形成装置、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリ等においては、通常、回転する感光体ドラムを有し、この感光体ドラムの感光層を一様に帯電させた後で、レーザー走査ユニットからのレーザービームによって露光して、静電潜像を形成する。
静電潜像をトナーによって現像した後、記録媒体としての転写紙上に転写する。
次いで、該転写紙を、一対の加熱定着ローラ等の定着部材を通過させて、トナー像を熱定着させる。

また、フルカラーの複写機やレーザープリンタでは、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、及びブラック（Ｋ）の４色のカラートナーが用いられる。
このカラートナーによって現像されたトナー像の熱定着時には、４色のカラートナーを溶融状態で混合する必要があり、トナーを低融点化して溶融しやすくするとともに、定着ベルト等の定着部材の表面で、複数種のカラートナーを包み込むようにして溶融状態で、均一に混合させることが必要になる。

前記定着部材を用いる熱定着方式においては、紙等の記録媒体に融着したトナー像が定着部材に接触するので、定着部材の最表層は離型性のよい材料（例えばフッ素系樹脂）が表面に１５μｍ〜３０μｍの膜厚で形成される。
加熱定着ローラは記録媒体の画像担持面に直接に接触するため、記録媒体上の画像を構成している顕画剤（以下、トナーと記す）の一部が前記加熱定着ローラの表面に粘着して付着し、この付着トナーがローラの回転に伴い再び記録媒体上に転写されるいわゆる「オフセット現象」を発生しやすい。

そこでこのオフセット現象を防止する手段として従来より加熱定着ローラの外周面にポリテトラフロロエチレン樹脂（以下、ＰＴＦＥと記す）などのフッ素樹脂やシリコーンゴム等の高離型性材料（非粘着性材料）のオフセット防止被覆層を設けて加熱定着ローラ表層の離型性（非粘着性）を向上させる手段が採択されている。
しかし、例えば、フッ素系樹脂は、樹脂であるがゆえに、材料硬度が高いという問題がある。
材料硬度が高いと、静電的に形成されたトナー画像を熱と圧力により記録媒体に定着させる際に、記録媒体が、例えば紙である場合、紙繊維の凹凸に対する追従性が低く、高画質な画像が得られない。

この問題を解決すべく、弾性体を表面に形成した定着部材が用いられている。
弾性体を定着部材の表面に形成すると、弾性により追従性が改善され、カラー画像においても高画質が得られるが、前記フッ素系樹脂ほどの耐久性を確保できず、耐摩耗性に著しく劣るという問題がある。
また、最表層に転写紙の摩擦や転写紙を分離するための分離爪などによる傷が発生すると、定着部材に傷が付いてしまい、定着工程で傷が転写されて異常画像を発生させることがある。
耐摩耗性向上のために、弾性層であるシリコーンゴム組成物に多量のシリカ微粉末やアルミナ微粉末を配合してなる組成物は、既に公知である。

しかし、このようなシリコーンゴムは、ゴム硬度が高くなり、高画質を得るための十分な弾性が得られない。
そのため、例えば、特許文献１にあるように、ゴムの低硬度化のためには架橋密度を低くしたりして、これを改善するための材料に関する発明も提案がなされている。
しかし、この場合、ゴム強度が低下するため、無機充填物の脱落などが発生し、十分な耐摩耗性を得られない。
また、条件によっては、無機充填材が摩耗材料として作用し、摩耗が促進されることもある。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、定着部材を改良することにより、記録媒体の凹凸に対する高い追従性を付与して、光沢度を向上させるとともに、溶融トナーの残存付着物の低減によるオフセット異常画像を低減させ、高画質な画像形成を行うことである。また、定着部が異常高温となった場合においても、過熱による定着部材の破損を防止することである。そして、これらのことにより、長期間安定して高画質を維持しながら、画像を記録媒体に定着させるための定着部材、これを用いた定着装置、及び当該定着装置を搭載した画像形成装置を提供することにある。

本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した結果、定着部材について、主として、以下の知見を得ることにより、本発明を完成するに至ったものである。
定着部材おいて、少なくとも、耐熱性弾性層とその表面上に耐熱性微粒子を面方向に配列させた粒子層を設けることにより、１）定着部材は、優れた柔軟性が保持され、記録紙等の記録媒体におけるの凹凸に対する追従性が向上し、記録媒体上の凹部（例えば、紙繊維の凹部）においてもトナー像の定着が達成しやすく、得られた画像の光沢度が高くなること。また、２）同時に、上記微粒子により離型性も向上し、オフセットによる異常画像も防止でき、これらにより、高画質な画像形成が可能であること。さらに、３）特に粒子層に、耐熱性微粒子を用いることによって、上記の高画質な画像形成に加えて、不慮のトラブルにより正規の画像形成プロセスを終了できず、定着部が異常高温となった場合においても、過熱による定着部材の破損を起こすことがなく長期間高画質を維持できること。

すなわち、本発明の課題は、以下の（１）〜（７）の発明により解決される。
（１） 記録媒体上のトナーの定着に用いられるローラ状又はシームレスベルト状の定着部材であって、少なくとも、耐熱性弾性層と離型層とを有しており、離型層は前記弾性層表面上に耐熱性微粒子を面方向に配列させた粒子層からなることを特徴とする定着部材。

（２） 前記耐熱性微粒子の融点もしくは熱軟化点が200℃以上であることを特徴とする前記（１）に記載の定着部材。

（３） 前記耐熱性微粒子が球状微粒子であることを特徴とする前記（１）または（２）項に記載の定着部材。

（４） 前記耐熱性球状微粒子がガラス、二酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マンガン、酸化アルミニウム、ポリイミド樹脂、またはフッ素樹脂からなることを特徴とする前記（１）乃至（３）項のいずれかに記載の定着部材。


（５） 前記弾性層がシリコーンゴムからなる前記（１）乃至（４）項のいずれかに記載の定着部材。

（６） 記録媒体上のトナーを記録媒体に定着させる定着装置において、前記（１）乃至（５）項のいずれかに記載の定着部材を有することを特徴とする前記定着装置。

（７） 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像装置と、前記可視像を記録媒体に転写する転写装置と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着装置とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記定着装置が、前記（６）項に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。

本発明の定着部材は、耐熱性弾性層表面上に、耐熱性微粒子を面方向に配列させた粒子層からなる剥離層を有しており、記録媒体の凹凸、例えば、記録紙の紙繊維の凹凸に対しても高い追従性を有しており、これにより光沢度を向上させるとともに、上記のように配列させた粒子層からなる剥離層により、溶融トナーの残存付着物の低減によるオフセット異常画像を低減させ、高画質な画像形成を行うことを可能とする。また、本発明の定着部材は、耐熱性が高く、定着部が異常高温となった場合においても、過熱による定着部材の破損を防止することができる。そして、このような定着部材を有する本発明の定着装置は、高品質な画像形成および高信頼性の画像形成装置の提供を可能とし、本発明の定着装置を搭載した画像形成装置は、高品質が画像形成が可能で、かつ高い信頼性を有する。

本発明の定着装置を搭載した本発明の画像形成装置の概念図。 本発明の定着部材の層構成を示す図。 本発明の定着部材における剥離層を形成するための装置を示す図。 本発明の定着部材の粒子層の粒子埋設率についての説明図。 本発明で使用する粒子の円形度（ＳＦ−１）を求めるための説明図。

（定着部材）
本発明の定着部材は、少なくとも、耐熱層弾性層と最表層を構成する離型層を有し、離型層は耐熱性弾性層表面上に耐熱性微粒子を面方向に配列させた粒子層からなるが、更に必要に応じてその他の層、例えば、物理的強度を有する基材層、もしくは各層の間に設けられたプライマー層を有してもよい。
ここで、前記定着部材は、図２Ａに示すように、弾性層２０２と、該弾性層２０２上に形成された離型層２０１を備えた形態、もしくは図２Ｂに示すように基材層２０３と、該基材層２０３上に弾性層（中間層）２０２と、離型層（最表層）２０１とが順次形成された形態のいずれかの多層構造を指す。これらの図から明らかなように、離型層は耐熱性弾性層表面上に耐熱性微粒子を配列させており、各粒子の一部は弾性層表面から突出した状態である。
以下に、本発明の定着部材の各層について詳述する。

−基材層−
前述したとおり、離型層と弾性層の下には基材層を別途設けてもよく、基材層としては、その形状、構造、厚み、材質、大きさ等としては、特に制限はなく、画像形成装置に搭載しようとする定着装置の仕様等に応じて公知のものの中から適宜選択することができる。
前記形状としては、特に制限はなく、例えば、ベルト状、円筒状、などが挙げられる。
前記構造としては、特に制限はなく、適宜選択することができ、単層構造であってもよいし、積層構造であってもよい。
前記材質としては、特に制限はなく、適宜選択することができるが、耐熱性を有するものが好ましく、例えば、樹脂、金属、などが挙げられる。
前記樹脂としては、特に制限はなく、適宜選択することができ、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、フッ素樹脂、などが挙げられる。

一方、基材層を弾性体によっても形成することができる。
前記弾性体としては、例えば、天然ゴム、ＳＢＲ、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム、液状フッ素エラストマーなどが挙げられる。中でも、耐熱性の点から、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム、液状フッ素エラストマー、などが好ましい
また、これら樹脂材料中に磁性導電性粒子を分散したものを用いて、発熱可能にすることができる。
具体的には、ワニス状態の樹脂材料（例えば、高粘度のモノマー塗工液）中に、ロールミル、サンドミル、遠心脱泡装置等の分散装置を用いて磁性導電性粒子を分散する。

これを溶剤により適当な粘度に調整して塗工液とし、金型に塗布して所望の厚みに成形する。

前記金属としては、例えば、ニッケル、鉄、クロム、又はこれらの合金が挙げれ、磁性導電性材料のようにそれ自体が発熱するものでもよい。
上記磁性導電性粒子あるいは材料を用いる場合、各材料の添加量と加工条件とを調整することで所望のキューリー点を得ることができ、キューリー点が定着部材の定着温度近傍となる磁性導電性材料にて発熱層を形成することで、発熱層は電磁誘導によって過昇温されることなく加熱できる。

前記基材層の厚みは、熱容量及び強度の点から、３０μｍ〜５００μｍであることが好ましく、５０μｍ〜１５０μｍがより好ましい。なお、金属材料を用いた定着ベルトの場合、ベルトの撓みを考慮して、１００μｍ以下の厚みであることが好ましい。

−弾性層−
前記耐熱性弾性層の形成材料としては、耐熱性のある弾性体である限り、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、耐熱性ゴムが好ましい。耐熱性ゴムとしては、例えば、天然ゴム、ＳＢＲ、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴム、液状フッ素エラストマー、などが挙げられる。
これらの中でも、耐熱性の点からシロキサン結合を主鎖とする弾性ゴムが好ましく、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロカーボンシロキサンゴム、液状フッ素エラストマーがより好ましく、耐熱性、離型剤濡れ性の点から、シリコーンゴム、フロロシリコーンゴムが特に好ましい。

前記弾性層の形成方法としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えばブレード塗装法、ロール塗装法、ダイ塗装法などが挙げられる。
前記弾性層の厚みは、目的に応じて適宜選択することができるが、５０μｍ〜５００μｍが好ましい。
前記弾性層の厚みが５０μｍ未満であると、転写紙の凹凸に追従できず良好な画像を得られないことがあり、５００μｍを超えると、定着に必要な熱量を蓄積するための時間がかかるため利便性を著しく低下させることがある。

−離型層−
最表層である離型層は、耐熱性弾性層の表面上に耐熱性微粒子を面方向に配列させた粒子層からなる。
使用する耐熱性微粒子としては、融点もしくは熱軟化点が200℃以上であることが好ましい。
耐熱性微粒子を用いることによって、上記の高画質な画像形成に加えて、不慮のトラブルにより正規の画像形成プロセスを終了できず、定着部が異常高温となった場合においても、定着部材に過熱による部材の破損を起こすことがない。なお、結晶構造を有さない高分子材料においては明確な融点を有さない物質がある。その場合において物質の流動性が高まり、外部から力が加わると変形しうる熱的温度として熱軟化点を示すことができる。
耐熱性微粒子としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができるが、例えば、ガラス、フッ素樹脂、二酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マンガン、酸化アルミニウム、またはポリイミドが耐熱性の点から好ましい。
耐熱性微粒子の形状については特に制限はないが、球状であることが好ましい。

図５は形状係数ＳＦ１を求めるための説明図であり、 形状係数ＳＦ１とは、図５に示すように、球状物質の形状における丸さの割合を示す数値であり、球状物質を二次元平面上に投影してできる楕円状図形の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じた値で表される。つまり、ＳＦ１は下記の数式（１）により算出される。
ＳＦ１＝｛（ＭＸＬＮＧ）2／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）・・・（１）
本発明において球形の耐熱性微粒子を用いる場合、該微粒子の形状係数ＳＦ１が100〜150であれば、球形の耐熱性微粒子を面方向に配列させて粒子層を形成することがより容易となり、本発明の課題に対する効果がより発現するため好ましい。
また、その粒径は、体積平均粒径が、０．1μｍ〜１０．０μｍ、好ましくは１．０μｍ〜５．０μｍであるが、５．０μｍ以上、さらに８μｍ以上でも十分な効果を奏する。粒径分布はシャープであることが望ましい。

粒径が０．１μｍ以下の場合、粒子による離型性能の効果が充分に得られず、一方、１０．０μｍ以上では、表面粗さが大きくなり、定着画像の表面粗さが増加し光沢が失われる不具合が生じる。また、粒子間の隙間が大きくなるため、離型性が悪化するなどの不具合が生じる。
耐熱弾性体表面上に配列する耐熱性微粒子は、複数の粒子が寄り集まった形態でなく１粒子毎単分散されている必要がある。単分散されていない場合、離型層を形成するときに高さ方向に粒子が重なった形態が容易に形成されてしまい、耐熱性微粒子を面方向に配列させることはできない。、図２Ａ、Ｂは、球状の耐熱性微粒子を用いた例を示しており、球状微粒子は面方向に配列されており、このように、粒子が重なることなく１層構造をとることが好ましい。

次に、離型層の形成手段について説明する。
図３は、離型層形成装置を用い、球状の耐熱性微粒子の粒子層を形成する場合の１例を示し、該形成装置は、円筒状金型（３１）、粉体塗布装置（３５）及び押し当て部材（３３）を有している。円筒状金型を回転させながら、該金型外周面に、塗工液供給装置（図示せず）から基材層等の塗工液を塗布した後、あるいは基材層塗工液を使用せずに直接耐熱性弾性層塗工液（３２）を塗布する。この後、該金型を回転させながら粉体塗布装置（３５）から球状の耐熱性微粒子を表面に均一にまぶし、表面にまぶされた球状粒子を押し当て部材（３３）により一定圧力にて押し当てる。 この押し当て部材（３３）は、樹脂層へ粒子を埋設させつつ、余剰な粒子を取り除く。

特に、単分散の球状微粒子を用いた場合においては、このような押し当て部材によるならし工程のみの簡単な工程で、粒子が重なることなく、均一に整列した単一層の粒子層を形成することができる。
上記のような均一な粒子層を形成後、例えば、金型を回転させながら所定温度、所定時間加熱して、耐熱性弾性層に微粒子を固定化し、耐熱性弾性層表面上に耐熱性微粒子が面方向に配列した粒子層からなる離型層を形成する。その後金型から金型から取り出すことにより、耐熱性弾性層表面上に上記離型層が形成された定着ベルトを得ることができる。一方、金型に代えて円筒状の加熱定着ローラ基材を用い、上記と同様に、該基材外周に耐熱性弾性層塗工液を塗布した後、その上に耐熱性微粒子を均一まぶし、押し当て部材により均一にならした後、加熱すれば、それのみで前記基材上に耐熱性弾性層および上記離型層を有する加熱定着ローラを得ることができる。
本発明においては、上記耐熱性微粒子は耐熱性弾性層に埋設された形態を取ることが好ましく、
その埋設率は、埋設された耐熱性微粒子の埋設方向の全長に対する、埋設深さで表され、埋設率は５０％を超え１００％に満たない、90%以下であることが好ましい。

図４は球形微粒子樹脂粒子の埋没率についての説明図であり、図２Ａもしくは図２Ｂに示す定着部材において離型層の一部を拡大したものである。離型層をなす球形樹脂粒子が弾性層もしくは基材層からなる下層に対して一部埋没した形状となっている。球形樹脂粒子の最深部から最外部へ渡っての径をh0、最深部から下層表面までのいわゆる下層内への埋没の深さをh1とする。このとき、埋設率はh1/h0×100（％）で表される。
すなわち、本発明においては50（％）＜h1/h0×100＜100（％）を満たす埋設率が好ましく、５０％以下では、電子写真装置での長期使用において粒子の脱離が起きやすく、耐久性に劣る。

一方、１００％では、粒子によるオフセット（離型性）についての効果が低減し好ましくない。

微粒子の樹脂層中への埋没率の調整は、他の方法によっても可能であるが、例えば、押し当て部材（４３）の押圧力を加減することにより、容易に果たすことができる。
例えば、球状の耐熱性微粒子の場合、押圧力を、１ｍＮ／ｃｍ〜１０００ｍＮ／ｃｍの範囲とすることにより、前記５０％＜埋没率＜９０％を比較的容易に達成することができる。

（定着装置）
本発明の定着装置は、本発明の前記定着部材を有し、更に必要に応じてその他の部材を有してなる。
本発明の定着部材の具体的形態として、例えば上記した定着ベルト、加熱定着ローラ等が挙げられ、その外周面の弾性層表面上に耐熱性微粒子を面方向に配列させた粒子層からなる離型層が設けられている。このような定着ベルト、加熱定着ローラを用いた定着装置の例は、図１中、符号５、１１２として示されている。
本発明の定着ベルトを用いた定着装置１１２においては、定着ベルト１１３は、加熱定着ローラ１１４と加熱手段を内蔵した加熱ローラ１１６とによって張架／支持され、定着ベルトを挟んで反対側の位置に加圧ローラ１１５が設けられ、加圧ローラとベルトとは所定の押圧力で圧接されている。

トナー像が転写された記録媒体は定着ベルトと加圧ローラの間を通過し、加熱ローラに基づく定着ベルトによる発熱によるトナーの軟化と、加圧により、記録媒体上のトナーが記録媒体に定着する。
一方、本発明の加熱定着ローラを用いた定着装置５においては、加熱定着ローラと対向する位置に加圧ローラを設けている。加熱定着ローラは芯金の中空部に回転中心線に沿ってハロゲンランプ等の加熱手段が設けられ、加圧ローラと加熱定着ローラは所定の押圧力で圧接されている。トナー像が転写された記録媒体は加熱定着ローラと加圧ローラの間を通過することにより、加熱によるトナーの軟化と加圧により、記録媒体上のトナー像が記録媒体に定着する。
この他本発明の定着装置においては、温度センサー、温度センサーにより検知した温度に基づき加熱手段の制御を行う制御手段あるいは定着後の記録媒体を定着部材から分離するための分離爪等を設けてもよい。
本発明の定着装置は、画像形成装置の定着手段として用いた場合、上記の高画質な画像形成を行いうるとともに、定着部が異常高温となった場合においても、定着部材に過熱による部材の破損を起こすことがなく、高品質な画像形成及び高い信頼性をもたらす。

（画像形成装置）
本発明の画像形成装置は、静電潜像担持体と、静電潜像形成装置と、現像装置と、転写装置と、定着装置としての上記本願発明の定着装置を少なくとも有してなり、更に必要に応じて適宜選択したその他の装置、例えば、除電装置、クリーニング装置、リサイクル装置、制御装置等を有するものである。
以下に本発明の画像形成装置について詳述する。

−静電潜像担持体−
静電潜像担持体（以下、「電子写真感光体」、「感光体」、「像担持体」と称することがある）としては、その材質、形状、構造、大きさ、等について特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、その形状としてはドラム状が好適に挙げられ、その材質としては、例えば、アモルファスシリコン、セレン等の無機感光体、ポリシラン、フタロポリメチン等の有機感光体、などが挙げられる。
これらの中でも、長寿命性の点でアモルファスシリコン等が好ましい。

−静電潜像形成装置−
前記静電潜像形成装置は、例えば、前記静電潜像担持体の表面を一様に帯電させる帯電器と、前記静電潜像担持体の表面を像様に露光する露光器とを少なくとも備える。
前記帯電は、例えば、前記帯電器を用いて前記静電潜像担持体の表面に電圧を印加することにより行うことができる。
前記帯電器としては、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、導電性又は半導電性のロール、ブラシ、フィルム、ゴムブレード等を備えたそれ自体公知の接触帯電器、コロトロン、スコロトロン等のコロナ放電を利用した非接触帯電器、などが挙げられる。

前記露光は、例えば、前記露光器を用いて前記静電潜像担持体の表面を像様に露光することにより行うことができる。
前記露光器としては、前記帯電器により帯電された前記静電潜像担持体の表面に、形成すべき像様に露光を行うことができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、複写光学系、ロッドレンズアレイ系、レーザー光学系、液晶シャッタ光学系、などの各種露光器が挙げられる。
なお、本発明においては、前記静電潜像担持体の裏面側から像様に露光を行う光背面方式を採用してもよい。

−現像装置−
前記現像装置は、例えば、トナー乃至現像剤を用いて現像することができる限り、特に制限はなく、公知のものの中から適宜選択することができ、例えば、前記トナー乃至現像剤を収容し、前記静電潜像に該トナー乃至該現像剤を接触又は非接触的に付与可能な現像器を少なくとも有するものが好適に挙げられる。
前記現像器は、乾式現像方式のものであってもよいし、湿式現像方式のものであってもよく、また、単色用現像器であってもよいし、多色用現像器であってもよく、例えば、前記トナー乃至前記現像剤を摩擦攪拌させて帯電させる攪拌器と、回転可能なマグネットローラとを有してなるもの、などが好適に挙げられる。

前記現像器内では、例えば、前記トナーと前記キャリアとが混合攪拌され、その際の摩擦により該トナーが帯電し、回転するマグネットローラの表面に穂立ち状態で保持され、磁気ブラシが形成される。
該マグネットローラは、前記静電潜像担持体（感光体）近傍に配置されているため、該マグネットローラの表面に形成された前記磁気ブラシを構成する前記トナーの一部は、電気的な吸引力によって該静電潜像担持体（感光体）の表面に移動する。
その結果、前記静電潜像が該トナーにより現像されて該静電潜像担持体（感光体）の表面に該トナーによる可視像が形成される。
前記現像器に収容させる現像剤は、前記トナーを含む現像剤であるが、該現像剤としては一成分現像剤であってもよいし、二成分現像剤であってもよい。

−転写装置−
前記転写装置としては、可視像を中間転写体上に転写して複合転写像を形成する第一次転写装置と、該複合転写像を記録媒体上に転写する第二次転写装置とを有する態様が好ましい。
なお、前記中間転写体としては、特に制限はなく、目的に応じて公知の転写体の中から適宜選択することができ、例えば、転写ベルト等が好適に挙げられる。

前記転写装置（前記第一次転写装置、前記第二次転写装置）は、前記静電潜像担持体（感光体）上に形成された前記可視像を前記記録媒体側へ剥離帯電させる転写器を少なくとも有するのが好ましい。
前記転写装置は、１つであってもよいし、２つ以上であってもよい。
前記転写器としては、コロナ放電によるコロナ転写器、転写ベルト、転写ローラ、圧力転写ローラ、粘着転写器、などが挙げられる。
なお、前記記録媒体としては、特に制限はなく、公知の記録媒体（記録紙）の中から適宜選択することができる。

−除電装置−
前記除電装置としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体に対し除電バイアスを印加することができればよく、公知の除電器の中から適宜選択することができ、例えば、除電ランプ等が好適に挙げられる。

−クリーニング装置−
前記クリーニング装置としては、特に制限はなく、前記静電潜像担持体上に残留する前記電子写真トナーを除去することができればよく、公知のクリーナの中から適宜選択することができ、例えば、磁気ブラシクリーナ、静電ブラシクリーナ、磁気ローラクリーナ、ブレードクリーナ、ブラシクリーナ、ウエブクリーナ等が好適に挙げられる。

−リサイクル装置−
前記リサイクル装置としては、特に制限はなく、公知の搬送装置等が挙げられる。

−制御装置−
前記制御装置としては、前記各装置の動きを制御することができる限り特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができ、例えば、シークエンサー、コンピュータ等の機器が挙げられる。

−定着装置−
定着装置は、記録媒体に転写されたトナー像を定着させる装置であり、各色のトナーに対し前記記録媒体に転写する毎に行ってもよいし、各色のトナーに対しこれを積層した状態で一度に同時に行ってもよい。
本発明の画像形成装置においては、定着装置として、上記詳述した本発明の定着部材を有する定着装置を少なくとも具備する。

図１は、本発明の画像形成装置について、感光体ドラム１０１と、その作像系と、本発明の定着装置５との構成を概念的に示す。
本発明の画像形成装置における画像作成プロセスは、回転する感光体ドラム１０１の感光層を、帯電ローラ１０２を用いて一様に帯電させた後、図示しないレーザー走査ユニットからのレーザービーム１０３によって露光し、それによって感光体ドラム１０１上の静電潜像をトナーによって現像してトナー像とし、該トナー像を記録媒体（記録紙）１０７上に転写し、更にその記録媒体（記録紙）１０７を本発明の定着装置５に通してトナー像を加熱、加圧して記録媒体（記録紙）１０７に定着するように構成されている。
なお、図１中１０４は現像ローラ、１０５はパワーパック（電源）、１０６は転写ローラ、１０８はクリーニング装置、１０９は表面電位計である。

上記定着装置５においては、本発明の上記した定着部材としての加熱定着ローラ１１０を使用している。
このような加熱定着ローラ１１０は、芯金の中空部に回転中心線に沿ってハロゲンランプ等の加熱手段を配置し、その輻射熱によって加熱定着ローラ１１０を内側から加熱するようになっている。
また、定着装置５においては、加熱定着ローラ１１０と対向する位置にる加圧ローラ１１１を設けられ、加熱定着ローラ１１０と加圧ローラ１１１とは所定の押圧力で圧接されている。加熱定着ローラ１１０と加圧ローラ１１１の間に記録紙１０７を通過させることにより、記録紙１０７上のトナー像を加熱定着ローラ１１０による加熱により軟化させつつ、加圧ローラ１１１と加熱定着ローラ１１０との間で加圧することにより、記録紙１０７上にトナー像を定着させる。

一方、本発明の定着部材としての定着ベルトを備えた定着装置１１２も画像形成装置の定着装置として用いることができる。本発明の定着ベルトを用いた定着装置１１２においては、定着ベルト１１３は、加熱定着ローラ１１４と加熱手段を内蔵した加熱ローラ１１６とによって張架／支持され、定着ベルトを挟んで反対側の位置に加圧ローラ１１５が設けられ、加圧ローラとベルトとは所定の押圧力で圧接されている。上述したように、
トナー像が転写された記録媒体は定着ベルトと加圧ローラの間を通過し、加熱ローラに基づく定着ベルトによる発熱によるトナーの軟化と、加圧により、記録媒体上のトナーが記録媒体に定着する。

本発明の定着装置画像形成装置は、耐久性及び信頼性を向上させた本発明の前記定着装置を用いているので、上記の高画質な画像形成を行いうるとともに、定着部が異常高温となった場合においても、定着部材に過熱による部材の破損を起こすことがない。このような高画質かつ高い信頼性から電子写真方式の複写機、ファクシミリ、レーザービームプリンターなどに好適である。

以下、本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例に何ら限定されるものではない。

（実施例１）
円筒状の長さ３２０ｍｍ、厚み５０μｍの基材（ポリイミド樹脂製）上にシリコーン用プライマー（信越化学工業株式会社製プライマーNo.4）層を下地としてスプレー塗布・乾燥した後、その上にフロロシリコーン（信越化学工業株式会社製、Ｘ３６−４２０Ｕ（ゴム硬度４０Ｈｓ（ショアＡ）（ビッカース硬度では、約２８０Ｈｖに相当）））をブレード塗装にて、弾性層を塗布した。
球状微粒子として、平均粒径３μｍのアルミナ粒子（新日鉄住金マテリアルズ株式会社製、融点2072℃）を用いた。図３の装置を用いて弾性層上に図２Ａのような粒子が面方向に1層配列した粒子層からなる離型層を形成する。余剰分を掻き取るためのポリウレタンゴムブレードは押圧力１００ｍＮ／ｃｍで押し当てた。
１５０℃で１０分間加熱して、粒子を弾性層に固定化した。厚み２００μｍの弾性層上に図２Ａのような粒子が面方向に1層配列した粒子層からなる離型層を形成した。

上述したように作製した定着部材１を、(株)リコー製複写機：ＭＰＣ３０００の定着装置に装着させ、トナーベタ画像を10枚出力した10枚目について、初期光沢度（凹凸追従性）評価を下記のように行った。 また、同様に罫線状画像を出力し、オフセット性（離型性）評価を下記のように行った。
試験紙としては、Ｓａｂｌｅ−Ｘ８０を使用した。

出力画像光沢度およびオフセット性評価
なお、光沢度（凹凸追従性）評価、オフセット性（離型性）評価は、表１に示す基準で判定した。
−光沢度（凹凸追従性）評価−
光沢度計（商品名：ＰＧ−１、角度６０°、日本電色株式会社製）を用いて、表面を測定した。

−オフセット性（離型性）評価−
罫線画像を出力した際の画像表面を目視によるランク付けにより評価し、合否判定を実施した。

強制停止後の表層破損の有無評価
また、同様に(株)リコー製複写機：ＭＰＣ３０００の定着装置にてトナーベタ画像を連続100枚出力させる途中、95枚目が定着装置通過直前に強制停止させた。10分後に再び画像出力を行い、異常画像の有無および定着部材表面の観察で異常の有無がないかを確認した。

離型層における粒子の配列状態の評価
離型層の粒子が単分散となり面方向に配列しているかを電子顕微鏡（SEM）で観察し判断した。

（実施例２）
実施例１における球状微粒子を平均粒径８μｍの炭酸カルシウム粒子（株式会社ニューライム製、融点825℃）に代える他は同じとし、定着部材２を得て、上記評価を行った。

（実施例３）
実施例1における球状微粒子を平均粒径３μｍのチタニア粒子（融点1843℃）に代える他は同じとし、定着部材３を得て、上記評価を行った。

（実施例４）
実施例１における球状微粒子を平均粒径１０μｍの酸化マンガン粒子（融点535℃）に代える他は同じとし、定着部材４を得て、上記評価を行った。

（実施例５）
実施例１における球状微粒子を平均粒径１０μｍのポリイミド樹脂（PI）粒子（宇部興産株式会社製、ＵＩＰ−Ｓ、融点なし、熱分解温度550℃以上）に代える他は同じとし、定着部材５を得て、上記評価を行った。

（実施例６）
実施例１における球状微粒子を、平均粒径５μｍのガラス粒子（ポッターズ・バロティーニ株式会社製、ＥＭＢ−１０、熱軟化点500℃）に代える他は同じとし、定着部材６を得て、上記評価を行った。

（実施例７）
実施例１における球状微粒子を 平均粒径３.０μｍのＰＦＡ樹脂粒子（ＭＰ−１０２；三井・デュポンフロロケミカル株式会社製、熱軟化点260℃）代える他は同じとし、定着部材７を得て、上記評価を行った。

（比較例１）
円筒状の長さ３２０ｍｍ、厚み５０μｍの基材（ポリイミド樹脂製）に、シリコーン（信越化学工業株式会社製：Ｘ３４−３８７）：（ゴム硬度４１Ｈｓ（ショアＡ））をブレード塗装にて２００μｍ塗装し、１５０℃３０分間で加熱後、２００℃４時間で二次加硫することにより形成したものを定着部材１１として用いて上記評価を行った。

（比較例２）
実施例１における粒子層形成に代えて、次の離型層形成を行った。
プライマー（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＲ−９９０ＣＬ）を４μｍ厚でスプレーコートした後、１５０℃３０分乾燥した。
その後、３７２℃，５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳ Ｋ ７２１０）が２［ｇ／１０min］で平均粒子径１０μｍのＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９５０ＨＰ Ｐｌｕｓ）と、３７２℃、５ｋｇｆ荷重におけるＭＦＲ（測定規格ＪＩＳ Ｋ ７２１０）が７［ｇ／１０min］で平均粒子径が０．１μｍのＰＦＡ（三井・デュポンフロロケミカル社製ＰＦＡ−９４５ＨＰ Ｐｌｕｓ）を１／１で混合した混合ディスパージョンを３０μｍ厚でスプレーコートした。 その後３４０℃で３０分間焼成（ＰＦＡ粒子を溶融）して離型層を形成したものを定着部材１２として用いて上記評価を行った。

（比較例３）
実施例１における球状微粒子を、平均粒径１７μｍのポリエチレン（融点130℃）に代える他は同じとし、定着部材１３を得て、上記評価を行った。

実施例及び比較例の評価判定結果歯、以下の表２に示される。

以上のように、本発明に従った実施例１〜７については追従性、および離型性に優れており、また、画像形成プロセス時の異常停止時にも定着部材に熱による破損が生じず、続けて正常な画像出力が可能である。一方、本発明に外れた比較例１〜３については追従性、および離型性のいずれかが劣る、もしくは画像形成プロセス時の異常停止後、正常な画像出力が不可能であった。具体的には出力画像が横帯状の縞が生じた。定着部材を観察すると表層粒子が溶融し、粒子配列形状が保持されていなかった。このため定着後画像に異常が生じた。

５ 定着装置
３１ 円筒状金型
３２ 耐熱性弾性層塗工液
３３ 押し当て部材
３４ 耐熱性微粒子
３５ 粉体塗布装置
１０１ 感光体ドラム
１０２ 帯電ローラ
１０３ レーザービーム
１０４ 現像ローラ
１０５ パワーパック（電源）
１０６ 転写ローラ
１０７ 記録媒体（記録紙）
１０８ クリーニング装置
１０９ 表面電位計
１１０ 加熱定着ローラ
１１１ 加圧ローラ
１１２ 定着装置
１１３ 定着ベルト
１１４ 加熱定着ローラ
１１５ 加圧ローラ
１１６ 加熱ローラ

特許第３２４３９９１号公報 特開２００５−２６５９９８号公報 特開２００４−１６３５７８号公報 特開２００５−２５７８６２号公報 特開２００５−１４８３２２号公報 特開２００５−３１４４６３号公報 特開２０１０−２８１９１６号公報

Claims (7)

1. 記録媒体上のトナーの定着に用いられるローラ状又はシームレスベルト状の定着部材であって、少なくとも、耐熱性弾性層と離型層とを有しており、離型層は前記弾性層表面上に耐熱性微粒子を面方向に配列させた粒子層からなることを特徴とする定着部材。
2. 前記耐熱性微粒子の融点もしくは熱軟化点が200℃以上であることを特徴とする請求項１に記載の定着部材。
3. 前記耐熱性微粒子が球状微粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載の定着部材。
4. 前記耐熱性球状微粒子がガラス、二酸化チタン、炭酸カルシウム、酸化マンガン、酸化アルミニウム、ポリイミド樹脂、またはフッ素樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着部材。
5. 前記弾性層がシリコーンゴムからなる請求項１乃至４のいずれかに記載の定着部材。
6. 記録媒体上のトナーを記録媒体に定着させる定着装置において、請求項１乃至５のいずれかに記載の定着部材を有することを特徴とする前記定着装置。
7. 静電潜像担持体と、該静電潜像担持体上に静電潜像を形成する静電潜像形成装置と、前記静電潜像をトナーを用いて現像して可視像を形成する現像装置と、前記可視像を記録媒体に転写する転写装置と、前記記録媒体に転写された転写像を定着させる定着装置とを少なくとも有する画像形成装置であって、前記定着装置が、請求項６に記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。

Images