JP4351498B2 - 定着用弾性回転体及びその製造方法並びにそれを有する画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着ローラ、定着無端ベルト等の定着用弾性回転体及びその製造方法並びにそれを有する電子写真複写機、レーザプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

図５は、従来の電子写真方式の画像形成装置の説明図である。従来の電子写真方式の画像形成装置１００、例えば、複写機及びレーザプリンタは、静電潜像が形成される感光体ドラム１０１、感光体ドラム１０１に接触して帯電処理を行う帯電ローラ１０２、レーザビーム等の露光手段１０３、感光体ドラム１０１の静電潜像にトナーを付着させる現像ローラ１０４、帯電ローラ１０２にＤＣ電圧を印加するためのパワーパック１０５、感光体ドラム１０１上のトナー像を記録紙１０７に転写処理する転写ローラ１０６、転写処理後の感光体ドラム１０１をクリーニングするためのクリーニング装置１０８、感光体ドラム１０１の表面電位を測定する表面電位計１０９、並びに、定着ローラ１１１及び加圧ローラ１１２からなるローラ方式の熱定着装置１１０によって構成されている。

この電子写真方式を用いる画像形成装置１００は、回転する感光体ドラム１０１の感光体層を帯電ローラ１０２を用いて一様に帯電させた後にレーザビーム等の露光手段１０３で露光して静電潜像を形成し、この静電潜像をトナーによって現像することによりトナー像とし、このトナー像を記録紙１０７上に転写し、そして、この記録紙１０７を定着ローラ１１１及び加圧ローラ１１２からなるローラ方式の熱定着装置１１０に通過させてトナー像を熱定着するように構成されている。

熱ローラ定着法は、ヒートローラ全体を所定温度に保持することができ、また、ヒートローラの熱容量が大きいので、プリント速度の高速化には適しているが、ヒートローラを所定の温度まで加熱するのにかなりの時間が必要であり、しかも、ヒートローラ全体を加熱するのに電力消費が大きくなる、という問題があった。そこで、近年、省エネルギー化への活動が活発になされ、立ち上がり時間の短縮が検討されてきたが、その対策の一つとして、ヒーターにより熱せられたフィルム状のエンドレスベルトを介して、記録紙上のトナーを加熱するベルト方式の定着装置が提案された。

図６は、従来のベルト方式の定着装置の説明図である。図５に示されているように、従来の電子写真方式の画像形成装置においては、加熱ローラ１１５と定着ローラ１１４とによって回転可能に設けた定着ベルト１１３、及び、前記定着ベルト１１３を介して前記定着ローラ１１４に接するように設けた加圧ローラ１１６を有するベルト方式の熱定着装置１２０が用いられている。このようなベルト方式の熱定着装置１２０は、加熱ローラ１１５で加熱された定着ベルト１１３と加圧ローラ１１６との間に記録紙１０７を通過させることにより、記録紙１０７の上に付着しているトナーを定着ベルト１１３の熱により軟化させつつ加圧ローラ１１６で加圧して記録紙上に定着させるようになっている。

このようなベルト方式の熱定着装置１１７においては、薄いフィルム状の定着ベルト１１３を直接加熱することになるので、電源投入後、その加熱部が短時間で所定の温度に達することができ、そのために、電源投入後の待ち時間を削減することができ、さらには、必要部分のみを加熱するので、電力消費も少ない、という利点がある。

従来、この種の定着ローラ１１１及び定着ベルト１１３においては、基材（図示せず）の表面にゴムで構成される弾性層（図示せず）を形成したものが採用されてきた。そして、かかる定着ローラ１１１及び定着ベルト１１３においては、離型性を出すために、その表面にシリコーンオイルを含浸させる方法がとられてきた。しかし、この方法では、（ａ）シリコーンオイルの補充といったユーザーメンテナンスが必要となること、（ｂ）シリコーンオイル補充システムを付属させなければならないためにコストがかかること、（ｃ）シリコーンオイルが転写紙に付着するために転写紙にペンで記入できなくなること、等の問題があったので、シリコーンオイル不使用の定着ローラ及び定着ベルトが必要とされていた。そこで、シリコーンオイル不使用の定着ローラ及び定着ベルトとして、上記の定着ローラ及び定着ベルトの弾性層の表面に離型層を形成した構成のものが提案された。このような離型層を構成する材料としては、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、及び、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）といったフッ素樹脂が使用されてきた。

従来の定着ローラ、定着ベルト等の定着用弾性回転体は、シリコーンゴムで構成される弾性層、及び、該弾性層上に形成した離型層を有するものであるので、トナーの定着を良好に行うことができると共に、離型性及び耐摩耗性に優れたものとなるが、長期使用すると、弾性層上に形成された離型層が加圧により変形して弾性層と離型層との間に界面剥離が生じ易くなり、そのために、定着用弾性回転体の耐久性が低下するという問題があった。

かかる問題を解決するために、金属ローラの外表面上に例えば石英粉末を混入したシリコーンゴムの弾性層を設けて加硫成型した後、その弾性層の表面から突出した石英粉末を研磨布により除去して多数の空孔を形成し、次いで、その上に離型層を形成して、該離型層を構成する樹脂を多数の空孔の中に進入させることによるアンカー効果により、弾性層と離型層との間の接着力を強固なものにした定着ローラ（特許文献１を参照。）が提案された。しかしながら、このような定着ローラにおける弾性層と離型層との間の接着力は、物理的手段によるものであるので弱く、そのために、その定着ローラの耐久性が不十分なものとなるという問題があった。

また、従来、弾性層と離型層とを接着剤で接着した定着ローラも提案されている。即ち、シリコーンゴムで構成される弾性層とフッ素系樹脂で構成される離型層とをフッ素樹脂含有ラテックスからなる接着剤を用いて接着した定着ローラが提案されており、そして、シリコーンゴムで構成される弾性層とフッ素系樹脂で構成される離型層とを付加反応型シリコーン自己接着シリコーンゴムからなる接着剤を用いて接着した定着ローラが提案されている。しかしながら、フッ素樹脂含有ラテックスからなる接着剤を用いて接着した定着ローラは、接着の安定性に欠けるという問題があり、また、付加反応型シリコーン自己接着シリコーンゴムからなる接着剤を用いて接着した定着ローラは、離型層を構成する材料として良好に使用できるフッ素系樹脂の種類が制限されるという問題があった。

さらに、定着用弾性回転体の製造において、基材上にシリコーンゴムからなる弾性層を形成し、該弾性層の表面に１８４．９ｎｍの波長を含む紫外線を照射した後、該弾性層を覆う表面層（離型層）を形成すること（特許文献２を参照。）が提案されているが、いまだに、実用に耐えられる密着強度を有する定着用弾性回転体が得られていないという問題があった。
特開平１−１４７５７６号公報 特開２０００−２６７４８７号公報

本発明は、かかる問題を解決することを目的としている。

即ち、本発明は、離型性、耐摩耗性、及び、定着性が良好であると共に、長期の使用において離型層と弾性層との間で界面剥離、微少なはがれ等が発生しにくい長期の使用に耐える耐久性に優れた定着用弾性回転体及びその製造方法並びにそれを有する画像形成装置を提供することを目的としている。

請求項１に記載された発明は、上記目的を達成するために、基体上に、シリコーンゴムで構成される弾性層、光触媒物質を含有するプライマー層、及び、離型層を順次有する定着用弾性回転体において、前記プライマー層が、オゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線によって照射されていることを特徴とする定着用弾性回転体である。

請求項２に記載された発明は、基体上にシリコーンゴム溶液を塗布して弾性層を形成し、この弾性層上に光触媒物質を含有するプライマーを塗布してプライマー層を形成した後、このプライマー層にオゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線を照射し、続いて、該プライマー層上に離型層を形成することを特徴とする定着用弾性回転体の製造方法である。

請求項３に記載された発明は、請求項１に記載の定着用弾性回転体を有することを特徴とする画像形成装置である。

請求項１，２に記載された発明によれば、基体上に、シリコーンゴムで構成される弾性層、光触媒物質を含有するプライマー層、及び、離型層を順次有する定着用弾性回転体において、プライマー層が、オゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線によって照射されているので、プライマー層の表面に反応性の高い−ＯＨ基が生成されてプライマー層の接着性が向上されることにより、弾性層と離型層とが強固に固着され、そのために、離型性、耐摩耗性、及び、定着性が良好であると共に、長期の使用において離型層と弾性層との間で界面剥離、微少なはがれ等が発生しにくい長期の使用に耐える耐久性に優れた定着用弾性回転体とすることができる。

請求項３に記載された発明によれば、請求項１に記載の定着用弾性回転体を有しているので、離型性、耐摩耗性、及び、定着性が良好であると共に、長期の使用において離型層と弾性層との間で界面剥離、微少なはがれ等が発生しにくい長期の使用に耐える耐久性に優れたものとなる。

次に、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明の参考例として示す定着用弾性回転体（定着ローラ）の断面図であって、（ａ）は、横断面図であり、そして、（ｂ）は、前記（ａ）の点線で囲まれた部分の拡大断面図である。図２は、本発明の一実施の形態を示す定着用弾性回転体（定着ローラ）の断面図であって、（ａ）は、横断面図であり、そして、（ｂ）は、前記（ａ）の点線で囲まれた部分の拡大断面図である。図３は、本発明の参考例として示す定着用弾性回転体（定着ベルト）の横断面図である。図４は、本発明の一実施の形態を示す定着用弾性回転体（定着ベルト）の横断面図である。

図１において、１０は、参考例として示す、定着用弾性回転体（定着ローラ）である。定着用弾性回転体（定着ローラ）１０は、基体１上に、光触媒物質を含有するシリコーンゴムで構成される弾性層２、及び、離型層４を順次有している。そして、前記弾性層２は、オゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線によって照射されている。かかる定着用弾性回転体（定着ローラ）１０は、基体１上に光触媒物質を含有するシリコーンゴム溶液を塗布して弾性層２を形成し、この弾性層２にオゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線を照射した後、該弾性層２上に離型層４を形成することにより製造される。このように、弾性層２がオゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線によって照射されていると、弾性層２の表面に反応性の高い−ＯＨ基が生成されて弾性層２の接着性が向上されることにより、弾性層２と離型層４とが強固に固着され、そのために、離型性、耐摩耗性、及び、定着性が良好であると共に、長期の使用において離型層４と弾性層２との間で界面剥離、微少なはがれ等が発生しにくい長期の使用に耐える耐久性に優れた定着用弾性回転体（定着ローラ）１０とすることができる。

図２において、２０は、本発明の一実施の形態を示す、定着用弾性回転体（定着ローラ）である。定着用弾性回転体２０は、基体１上に、弾性層２、光触媒物質を含有するシリコーンゴムで構成されるプライマー層３、及び、離型層４を順次有している。そして、前記プライマー層３は、オゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線によって照射されている。かかる定着用弾性回転体（定着ローラ）２０は、基体１上にシリコーンゴム溶液を塗布して弾性層２を形成し、この弾性層２上に光触媒物質を含有するプライマーを塗布してプライマー層３を形成した後、このプライマー層３にオゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線を照射し、続いて、該プライマー層３上に離型層４を形成することにより製造される。このように、前記プライマー層３がオゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線によって照射されていると、プライマー層３の表面に反応性の高い−ＯＨ基が生成されてプライマー層３の接着性が向上されることにより、弾性層２と離型層４とが強固に固着され、そのために、離型性、耐摩耗性、及び、定着性が良好であると共に、長期の使用において離型層４と弾性層２との間で界面剥離、微少なはがれ等が発生しにくい長期の使用に耐える耐久性に優れた定着用弾性回転体（定着ローラ）２０とすることができる。

図３において、３０は、参考例として示す、定着用弾性回転体（定着ベルト）である。定着用弾性回転体（定着ベルト）３０は、基体１１上に、光触媒物質を含有するシリコーンゴムで構成される弾性層１２、及び、離型層１４を順次有している。そして、前記弾性層１２は、オゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線によって照射されている。かかる定着用弾性回転体（定着ベルト）３０は、基体１１上に光触媒物質を含有するシリコーンゴム溶液を塗布して弾性層１２を形成し、この弾性層１２にオゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線を照射した後、該弾性層１２上に離型層１４を形成することにより製造される。このように、前記弾性層１２がオゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線によって照射されていると、弾性層１２の表面に反応性の高い−ＯＨ基が生成されて弾性層１２の接着性が向上されることにより、弾性層１２と離型層１４とが強固に固着され、そのために、離型性、耐摩耗性、及び、定着性が良好であると共に、長期の使用において離型層と弾性層との間で界面剥離、微少なはがれ等が発生しにくい長期の使用に耐える耐久性に優れた定着用弾性回転体（定着ベルト）３０とすることができる。

図４において、４０は、本発明の一実施の形態を示す、定着用弾性回転体（定着ベルト）である。定着用弾性回転体（定着ベルト）４０は、基体１１上に、弾性層１２，光触媒物質を含有するシリコーンゴムで構成されるプライマー層１３、及び、離型層１４を順次有している。そして、前記プライマー層１３は、オゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線によって照射されている。かかる定着用弾性回転体（定着ベルト）４０は、基体１１上にシリコーンゴム溶液を塗布して弾性層１２を形成し、この弾性層１２上に光触媒物質を含有するプライマーを塗布してプライマー層１３を形成した後、このプライマー層１３にオゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線を照射し、続いて、該プライマー層１３上に離型層１４を形成することにより製造される。このように、前記プライマー層１３がオゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線によって照射されていると、プライマー層１３の表面に反応性の高い−ＯＨ基が生成されてプライマー層１３の接着性が向上されることにより、弾性層１２と離型層１４とが強固に固着され、そのために、離型性、耐摩耗性、及び、定着性が良好であると共に、長期の使用において離型層１４と弾性層１２との間で界面剥離、微少なはがれ等が発生しにくい長期の使用に耐える耐久性に優れた定着用弾性回転体（定着ベルト）４０とすることができる。

本発明における「低圧水銀灯紫外線」は、可視光線より波長が短くＸ線より波長が長い電磁波をいう。紫外線を照射するには、一般的に、高圧水銀灯、メタルハライドランプ、又は、低圧水銀灯が用いられる。高圧水銀灯やメタルハライドランプは、３６５ｎｍの波長を代表とする近紫外線領域の近紫外線を発光する。低圧水銀灯は、上記近紫外線よりさらに波長の短い１８４．９ｎｍ及び２５３．７ｎｍの波長を代表とする短波長紫外線を発光する。紫外線が物質に照射されると、その物質に様々な影響をおよぼす。前記「近紫外線」をポリマーに照射すると、ポリマーが硬化する。「近紫外線」を弾性層に照射すると、弾性層の劣化や硬度変化という障害が引き起こされる。弾性層の上に離型層を形成した定着用弾性回転体においても、これに「近紫外線」を照射すると、弾性層と離型層との間の界面剥離や微少なはがれが発生する。

前記「短波長紫外線」は、照射された対象物を殺菌したり、照射された対象物の表面を洗浄したり、また、照射された対象物の表面の粘着を防止したりするのに用いられる。

かかる「短波長紫外線」を弾性層に照射したときの影響、特に、「短波長紫外線」の中でも低圧水銀灯で得られる波長１８４．９ｎｍ及び波長２５３．７ｎｍの代表的なものを弾性層に照射したときの影響について、以下に、説明する。ここでは、弾性層の材料には、シリコーンゴムを用いた。

「短波長紫外線」を弾性層に照射すると、その紫外線の一部は一般的作業環境中に存在する酸素に吸収される。波長１８４．９ｎｍの紫外線は、酸素に対し、酸素分子の結合エネルギーより高いエネルギーを与えて、次の式
Ｏ₂ ＋１８４．９ｎｍ→Ｏ＋Ｏ（分解）
に示すように酸素を活性酸素に分解する。この活性酸素は、さらに酸素と結びついて、次の式
Ｏ＋Ｏ₂ →Ｏ₃ （オゾンの生成）
に示すようにオゾンを発生する。ここで生成したオゾンは、そのままでは自然に酸素や活性酸素に分解され、再び上記反応に寄与することとなる。また、波長２５３．７ｎｍの紫外線は、オゾンに良く吸収され、次の式
Ｏ₃ →Ｏ₂ ＋Ｏ（オゾンの分解）
に示すように、オゾンＯ₃ が酸素Ｏ₂ と活性酸素Ｏに分解する。即ち、一般的に、市販されている低圧水銀灯で得られる代表的な波長１８４．９ｎｍ及び波長２５３．７ｎｍの短波長紫外線を照射することによって、酸化作用を有する活性酸素が照射環境中に発生する。但し、波長２５３．７ｎｍの短波長紫外線単独ではオゾンの存在下でない限り酸化作用を有する活性酸素の発生は考えられない。一方、酸素に吸収されなかった短波長紫外線の１部は、シリコーンゴムからなる弾性層に吸収される。波長１８４．９ｎｍ及び波長２５３．７ｎｍを持つ短波長紫外線のエネルギーは、弾性層を構成するシリコーンゴムのシリコーン末端Ｓｉ−ＣＨ₃ のＳｉ−Ｃ結合エネルギー及び−ＣＨ₃ 基のＣ−Ｈ結合エネルギーより大きいので、この短波長紫外線の弾性層への照射により、シリコーン末端の−ＣＨ₃ 基は解離され、また、同時にＣ−Ｈの結合は分解される。

以上のことから、上述した酸素への波長１８４．９ｎｍの短波長紫外線の照射により発生する活性酸素とシリコーン末端の−ＣＨ₃ 基の解離及び分解により発生する水素Ｈとから、シリコーンゴムの−ＣＨ₃ 基が反応性の高い−ＯＨ基等に置き換えられると考えられる。実際、本発明者らは、実験において、シリコーンゴムの弾性層に波長１８４．９ｎｍを照射すると、照射前と比較してその弾性層表面のＣ原子が減少しＯ原子が増加することを確認している。

シリコーンゴムで構成される弾性層が光触媒物質を含有していると、前記したような反応を加速することができる。このように、少なくとも波長１８４．９ｎｍの短波長紫外線をシリコーンゴムの弾性層に照射すると、弾性層の表面に反応性の高い−ＯＨ基が生成するので、弾性層の表面が強い接着力を持つこととなる。このような−ＯＨ基が生成された弾性層の上に離型層を形成することにより得た定着用弾性回転体は、その弾性層と離型層との間に界面剥離や微少なはがれ等が発生せず長期の使用に耐えるものとなる。また、このようにして得た定着用弾性回転体においては、弾性層に２次障害が発生せず、また、弾性層上に形成する離型層の材料は、特に、その種類が制限されない。それ故、離型層の材料に耐摩耗性及び離型性の高いものを選ぶことができる。したがって、このようにして得られた定着用弾性回転体は、耐摩耗性、離型性、及び、定着性が良好である。

上述の従来技術（特許文献２を参照。）では、紫外線の積算光量とゴムの熱伝導率の関係で制約を受けていたが、本発明では、光触媒物質の効果によって、このような制約を受けないメリットがある。本発明において用いられる光触媒物質は、シリコーンゴム１００重量部に対して、１〜１００重量部の割合で使用できる。この十分な熱量を確保するには、ハロゲンランプ等の加熱源から発生する熱を無駄なくローラ表面に伝える必要があり、芯金の材質や厚みを考慮するだけでなく、弾性層の熱伝導率や厚みを考慮する必要があると同時に記録紙の加熱領域を確保するために十分なニップ領域を形成する必要がある。

次に、ベルト状の定着用弾性回転体３０，４０について述べる。ベルト状の定着用弾性回転体３０，４０の場合も、画像の定着を行うために、未定着画像のトナーを記録材上に過熱下において圧着するものであるが、十分な定着を行うには未定着画像のトナーを溶融させ記録材に固着させるための十分な熱量が必要である。但し、ベルト状の定着用弾性回転体３０，４０の場合は、ベルト自体が変形可能であることから、ローラとは違って、ニップ領域を確保するために、大径化したり低硬度ゴムを使用したりする必要がなく、熱伝導率は低くても差し支えない。熱伝導率を高くするために弾性層１２のシリコーンゴムに熱伝導性フィラーを配合すると、シリコーンゴムの引張強度や引き裂き強度が低下するので、ベルト状基材を追従して繰り返し大きく変形する弾性層１２にはかえって不利益となる。ベルト状の定着用弾性回転体３０，４０に使用される弾性層１２の厚みは、１ｍｍ未満であるが、好ましくは、０．０２〜０．５ｍｍであり、また、弾性層１２の全体の平均の熱伝導率は、０．６×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃未満である。本実施形態の定着用弾性回転体３０，４０は、ベルト形状をとる場合にも、その定着用弾性回転体３０，４０の弾性層１２は、弾性層１２の中の場所によってその熱伝導率が異なっていてもよく、例えば多層であることも許される。

本発明における弾性層２，１２の材料として使用するシリコーンゴムには、汎用のものが使用でき、例えば、メチルシリコーンゴム、ビニルメチルシリコーンゴム、フェニルメチルシリコーンゴム、フッ化シリコーンゴム等をあげることができ、これらの１種類又は２種類以上の混合系のシリコーンゴムに、硬度、反発弾性率、圧縮永久歪、熱伝導率、引張強度、及び、引裂強度を調整するために、充填剤を適宜配合することができる。シリコーンゴムの原料については、特別な制限はなく、例えば、Ｒ_aＳｉＯ_x（式中、Ｒは、メチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基等のアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、これらの基の炭素原子に結合する水素原子の一部又は全部をハロゲン原子、シアノ基等で置換したクロロメチル基、或いは、トリフルオロプロピル基、シアノエチル基などから選択される同一又は異種の非置換又は置換の１価炭化水素である。）で示される。このときＲの８０モル％以上がメチル基で、０．１〜０．５モル％がビニル基であるものがよく、また２５℃における粘度が１００ｃＳ以上、好ましくは１，０００ｃＳ以上であるオルガノポリシロキサンをベースとするものである。さらに有機過酸化物などの架橋剤を配合したものがよい。

架橋剤としては、ベンゾイルパーオキサイド、ジクロロベンゾイルパーオキサイド、ブチルパーオキシ−２−オクチルヘキサネート、２，５−ジメチル−２，５ジベンゾイルパーオキシヘキサン、ブチルパーオキシラウレート、シクロヘキサンパーオキサイド、ブチルパーオキシイソプロピルカーボネート、パーオキシアリルカーボネート等が例示されるが、このシリコーンゴム組成物はアルケニル基等の脂肪族不飽和基を含有するオルガノポリシロキサンと、分子中に珪素原子に結合した水素原子を少なくとも２個含有するハイドロジエンポリシロキサンと、塩化白金酸、白金系錯体又は塩化白金酸とアルコール、アルデヒド、オレフィン、又は、ビニルシロキサンとの錯塩等からなる白金触媒とからなる付加反応型としてもよい。使用できる充填剤としては、カーボンブラック、タルク、マイカ、カオリン、酸化チタン、酸化鉄、酸化クロム、炭酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸マグネシウム、りん酸マグネシウム、黒鉛、窒化ケイ素、窒化ホウ素（ボロンナイトライド）、窒化チタン、二硫化モリブデン、ハドロタルサイト、金属粉等の無機充填剤、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルホン等の有機充填剤が使用でき、これら１種類もしくは２種類以上の混合系でシリコーンゴム１００重量部当り、５〜１００重量部の割合で使用できる。

これらの材料で形成された弾性層の厚みは、定着装置の構造、目標とする弾性層、及び、目的とする熱伝導性を勘案して適宜設定される。その厚みは、必要なニップ形成に十分な厚みであれば特に限定するものではない。

本発明においては、前記離型層４，１４は、好ましくは、フッ素樹脂、フッ素ゴム又はシリコーンゴムで構成されている。このように、離型層４，１４がフッ素樹脂、フッ素ゴム又はシリコーンゴムで構成されていると、耐熱性及び離型性がいっそう向上したものとなる。フッ素樹脂としては、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／ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、エチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリクロロトリフルオロエチレン（ＰＣＴＦＥ）、エチレン／クロロトリフルオロエチレン共重合体（ＥＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）等任意のものが選択でき、それらの材料の２種以上の混合物として用いてもよい。これらの材料の形態としては、ディスパージョン、粉体等のいずれでもよく、また、チューブ状等に成形されていてもよい。耐熱性や離型性の観点から、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰのいずれか、或いは、それらの２種以上の混合物がより好ましく用いられる。フッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン系ゴム、四フッ化エチレン−プロピレンゴム、四フッ化エチレン−パーフルオロメチルビニルエーテルゴム、フォスファゼン系フッ素ゴム、フルオロポリエーテル等をあげることができる。これらのフッ素ゴムは、それぞれ単独で、又は、２種以上を組み合わせて使用することができるが、さらに、フッ素ゴムに、四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン−パーフロロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体（ＦＥＰ）などのフッ素樹脂を少量（一般に、３０重量％以下の割合）添加することもできる。シリコーンゴムとしては、ＨＴＶ（高温硬化型）、ＬＴＶ（低温硬化型）、及び、ＲＴＶ（室温硬化型）のいずれを用いてもよいが、特に、ＲＴＶ型シリコーンゴムを用いると、平滑な表面が得られるので、良好な定着画像が得られる。シリコーンゴムとしては、ジメチルシリコーン、フロロシリコーン、メチルフェニルシリコーン等があり、これらのいずれを用いてもよいが、フロロシリコーン又はメチルフェニルシリコーンを単独で用いるか、或いは、両者を併用すると、耐油性と高耐久性とを付与できるので好ましい。

これらの材料からなる離型層４，１４の厚みは、用途や設置する定着装置の構造、目標とする弾性、用いる材料の硬度、弾性層の硬度、摩耗耐久性等を勘案して適宜設定されるが、好ましくは、５〜３００μｍに設定される。また、上記照射を行なった後、離型層４，１４を形成する以前にプライマー層３，１３を形成することもできる。このプライマー層３，１３は、接着層といえるものである。プライマー層３，１３を構成するプライマーとしては、接着力が強く金属−有機物の接着に使用される市販のシランカップリング剤又はチタンカップリング剤・フッ素樹脂含有プライマーを用いることができる。

本発明においては、光触媒は、好ましくは、アナターゼ型の結晶構造を有する酸化チタンである。このように、光触媒がアナターゼ型の結晶構造を有する酸化チタンであると、弾性層２，１２又はプライマー層３，１３の表面に反応性の高い−ＯＨ基が生成されやすくなり、そのために、弾性層２，１２又はプライマー層３，１３の接着性がいっそう向上される。

本発明においては、前記基体１は、好ましくは、アルミニウム、ステンレススチール、真鍮等の金属材料又はセラミックスで構成されるローラである。

本発明においては、前記基体１１は、好ましくは、（イ）金属フィルム、（ロ）高分子フィルム、（ハ）セラミックフィルム、（ニ）ガラス繊維フイルム、或いは、（ホ）これらのいずれか２種以上を複合化して得た複合フィルムである。前記金属フィルムは、好ましくは、ステンレススチール、ニッケル等の金属材料で構成される。そして、前記高分子フィルムとしては、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル類、ポリカーボネイト類、ポリイミド類、ポリフッ化ビニルやポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系ポリマー類、ナイロン等のポリアミド類、ポリスチレンやポリアクリル類、ポリエチレンやポリプロピレン類、ポリ酢酸セルロース類等のセルロース変性物類、ポリサルホン類、ポリキシリレン類、ポリアセタール類等のシート状又はクロス状成形物をあげることができ、さらには汎用高分子シートにフッ素系、シリコーン系、架橋性ポリマー等の耐熱樹脂層を積層して得られた高分子複合化物等を挙げることができる。また、このような高分子フィルムは、金属、セラミックス等で形成される耐熱層と複合化してもよく、また、内部に粒状、針状、繊維状等のカーボンブラック、グラファイト、アルミナ、シリコン、カーバイト、ボロンナイトライド等の熱伝導性向上剤を添加したり、必要に応じて内部にもしくは表面に導電化剤、帯電防止剤、磁性体、剥離剤、補強剤等の添加剤を添加しもしくは適用してもよい。さらに、上記の高分子フィルムの他に、例えばコンデンサー紙、グラシン紙等の紙類や、セラミックス系フィルムや、ガラス繊維でクロス状に成形したガラス繊維フィルムや、ステンレスフィルムや、ニッケルフィルム等の金属フィルムを使用することができる。

本発明の画像形成装置によれば、請求項１に記載の定着用弾性回転体２０，４０を有しているので、離型性、耐摩耗性、及び、定着性が良好であると共に、長期の使用において離型層４，１４と弾性層２，１２との間で界面剥離、微少なはがれ等が発生しにくい長期の使用に耐える耐久性に優れたものとなる。

以下に本発明の実施例を説明するが、本発明は、これらの実施例のみに限定されるものではない。

（参考例１）
サンドブラストで粗面化したアルミニウムよりなる芯金の表面を耐熱タイプの金属用プライマーを塗装して塗布層を形成し、この塗布層を１５０℃で１０分間焼き付けてプライマー層を形成した。このプライマー層の表面上に、シリコーン樹脂［東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製、ＤＹ３５−３６３（熱伝導率：０．８×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）］１００重量部に光触媒物質としてアナターゼ型酸化チタンを５重量部加えた塗料で塗布して塗布層を形成し、この塗布層を構成するシリコーンゴムを加硫（硬化）させて弾性層とした後、その弾性層を、厚みが０．２ｍｍになるまで、円筒研削盤にて研削した。そして、この加硫させたシリコーンゴムで構成される弾性層に、１８４．９ｎｍの光を発光する低圧水銀灯［セン特殊光源社製、高純度合成石英低圧水銀ランプＥＵＶ２００ＮＳ−７（出力２００Ｗ）］を用いて、所定の積算光量の紫外線を照射した後、この弾性層上にプライマー（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、シランカップリング剤ＤＹ３９−０６７）をスプレー塗布し乾燥してプライマー層を形成した。次に、このプライマー層上にフッ素樹脂を２０μｍの厚さに粉体塗装して塗布層を形成し、続いて、この塗布層を焼成してそのフッ素樹脂を溶融させた後、これを硬化させて直径４０ｍｍの定着用弾性回転体（定着ローラ）を得た。この際、低圧水銀灯による紫外線の照射は、３通りの積算光量、即ち、（１）０ｍＪ／ｃｍ² 、２００ｍＪ／ｃｍ² 、１２００ｍＪ／ｃｍ² 、でそれぞれ行われ、それぞれの積算光量の違いに応じて３種の定着用ローラを得た。また、上記シランカップリング剤をスプレー塗布することなく低圧紫外線の光を照射された弾性層上に直接フッ素樹脂を粉体塗装させ、そのようにシランカップリング剤をスプレー塗布をしないことを除いては、上記複数の定着ローラそれぞれと同じ条件で作成した、弾性層と表面層の間にプライマーを有しない、３種類の定着用弾性回転体（定着ローラ）を得た。

（実施例１）
サンドブラストで粗面化したアルミニウムよりなる芯金の表面を耐熱タイプの金属用プライマーを塗装して塗布層を形成し、この塗布層を１５０℃で１０分間焼き付けてプライマー層を形成した。このプライマー層の表面上に、シリコーン樹脂［東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製、ＤＹ３５−３０９１（熱伝導率：１．４×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）］で塗布して塗布層を形成し、この塗布層を構成するシリコーンゴムを加硫（硬化）させて弾性層とした後、その弾性層を、厚みが０．２ｍｍになるまで、円筒研削盤にて研削した。そして、この加硫させたシリコーンゴムで構成される弾性層の表面にプライマー（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、シランカップリング剤ＤＹ３９−０６７）１００重量部に光触媒物質としてアナターゼ型酸化チタンを５重量部加えた塗料をスプレー塗布し乾燥して塗布層を形成した。次に、この塗布層に、１８４．９ｎｍの光を発光する低圧水銀灯［セン特殊光源社製、高純度合成石英低圧水銀ランプＥＵＶ２００ＮＳ−７（出力２００Ｗ）］を用いて、所定の積算光量の紫外線を照射してプライマー層を形成した後、このプライマー層上にフッ素樹脂を２０μｍの厚さに粉体塗装して塗布層を形成し、続いて、この塗布層を焼成してそのフッ素樹脂を溶融させ、これを硬化させて直径４０ｍｍの定着用弾性回転体（定着ローラ）を得た。以下は、実施例１とそれぞれ同じ条件で複数の定着ローラを作成した。この実施例２では、弾性層と離型層との間にプライマー層の有無の３種類の定着用弾性回転体（定着ローラ）を作成した。

（参考例２）
ポリイミドベルト上に市販の耐熱タイプのプライマーをスプレー塗布して塗布層を形成し、この塗布層を１８０℃で１０分間焼き付けてプライマー層を形成した。このプライマー層の表面上に、シリコーン樹脂［東レ・ダウコーニング・シリコーン株式会社製、ＤＹ３５−７９６（熱伝導率：０．４５×１０^-3ｃａｌ／ｃｍ・ｓｅｃ・℃）］１００重量部に光触媒物質としてアナターゼ型酸化チタンを５重量部加えた塗料で塗布して塗布層を形成し、この塗布層を構成するシリコーンゴムを加硫（硬化）させて０．２ｍｍ厚の弾性層を形成した。そして、この加硫させたシリコーンゴムで構成される弾性層に、１８４．９ｎｍの光を発光する低圧水銀灯［セン特殊光源社製、高純度合成石英低圧水銀ランプＥＵＶ２００ＮＳ−７（出力２００Ｗ）］を用いて、所定の積算光量の紫外線を照射した後、この弾性層上にプライマー（東レ・ダウコーニング・シリコーン社製、シランカップリング剤ＤＹ３９−０６７）をスプレー塗布し乾燥してプライマー層を形成した。次に、このプライマー層上にフッ素樹脂を２０μｍの厚さに粉体塗装して塗布層を形成し、続いて、この塗布層を焼成してそのフッ素樹脂を溶融させた後、これを硬化させて直径６０ｍｍの定着用弾性回転体（定着ベルト）を得た。その際、前記実施例１で得た複数の定着ローラそれぞれと同じ積算光量で紫外線を弾性層に照射して作成した直径６０ｍｍの無端ベルト状の６種類の定着用弾性回転体（定着ベルト）を得た。

以上、実施例１、参考例１，２で得られた定着用弾性回転体における弾性層と表面層との接着強度を測定した。その測定方法は、次のとおりとした。

（接着力の測定方法）
接着力の測定にはテンションゲージを用いた。ロール状の定着用弾性回転体の離型層のうちの２５ｍｍの幅の離型層部分を剥がし、この引き剥がした離型層をチャックし、ローラと垂直方向に５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張り、接着面を剥がすのに必要な力（重量）を測定し、その測定した力を接着力とした。なお、この際常に垂直方向に力が加わるように、ローラは芯全部をベアリングで受け、自由に回転するようにした。ローラの回転軸方向から見ると、引っ張られるとローラ全体は回転しつつ離型層が引き剥がされる。ベルト状の定着用弾性回転体の接着力測定では、ベルトを幅２５ｍｍ×長さ１８８ｍｍに切り出して試験試料とする。その試験試料を離型層のうちの一部の離型層部分を剥がして９０度折り返し、この折り返した離型層部分をチャックし、垂直方向に５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引張り、接着面を剥がすに必要な力（重量；ｇｆ）を測定し、その測定した力を接着力とした。

また、実施例１、参考例１，２で得られた定着用弾性回転体の耐久テストを行った。耐久テストは、定着ローラ又は定着ベルトを加熱加圧しながらから回しすることができる試験機（リコー社製）で評価した。その際、２００℃、２０ｋｇ加圧下において、１２０時間から回ししたときに、定着ローラ又は定着ベルトが破損・剥離していない場合を○とし、破損・剥離した場合を×とした。

評価結果は、次の表１〜３に示される。但し、表１は、前記参考例１で得られた定着用弾性回転体（定着ローラ）に対する接着強度の測定結果及び耐久テストの結果を示し、表２は、前記実施例１で得られた定着用弾性回転体（定着ローラ）に対する接着強度の測定結果及び耐久テストの結果を示し、そして、表３は、前記参考例２で得られた定着用弾性回転体（定着ベルト）に対する接着強度の測定結果及び耐久テストの結果を示す。

本発明の参考例として示す定着用弾性回転体（定着ローラ）の断面図であって、（ａ）は、横断面図であり、そして、（ｂ）は、前記（ａ）の点線で囲まれた部分の拡大断面図である。 本発明の一実施の形態を示す定着用弾性回転体（定着ローラ）の断面図であって、（ａ）は、横断面図であり、そして、（ｂ）は、前記（ａ）の点線で囲まれた部分の拡大断面図である。 本発明の参考例として示す定着用弾性回転体（定着ベルト）の横断面図である。 本発明の一実施の形態を示す定着用弾性回転体（定着ベルト）の横断面図である。 従来の電子写真方式の画像形成装置の説明図である。 従来のベルト方式の定着装置の説明図である。

符号の説明

１，１１ 基体
２，１２ 弾性層
３，１３ プライマー層
４，１４ 離型層
１０，２０ 定着用弾性回転体（定着ローラ）
３０，４０ 定着用弾性回転体（定着ベルト）

Claims (3)

1. 基体上に、シリコーンゴムで構成される弾性層、光触媒物質を含有するプライマー層、及び、離型層を順次有する定着用弾性回転体において、前記プライマー層が、オゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線によって照射されていることを特徴とする定着用弾性回転体。
2. 基体上にシリコーンゴム溶液を塗布して弾性層を形成し、この弾性層上に光触媒物質を含有するプライマーを塗布してプライマー層を形成した後、このプライマー層にオゾン雰囲気中で低圧水銀灯紫外線を照射し、続いて、該プライマー層上に離型層を形成することを特徴とする定着用弾性回転体の製造方法。
3. 請求項１に記載の定着用弾性回転体を有することを特徴とする画像形成装置。

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