JPH10319757A

JPH10319757A - 定着用部材及び定着装置、画像形成方法

Info

Publication number: JPH10319757A
Application number: JP12583297A
Authority: JP
Inventors: Daisuke Okuda; 大輔奥田; Yoshio Shoji; 佳男庄子
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-05-15
Filing date: 1997-05-15
Publication date: 1998-12-04

Abstract

(57)【要約】【課題】トナーに対する離型性に富み、耐久性に優
れ、かつ、高画質適性に優れた定着用部材、この定着用
部材を備えた定着装置、この定着装置を用いる画像形成
方法を提供する。【解決手段】担体上に層を有する定着用部材におい
て、該層の最外層が、両末端部にシラノール基を有する
フルオロアルキルシロキサンもしくはハイブリッドシリ
コーンにより架橋させた含フッ素エラストマーを含有す
る定着用部材からなる。含フッ素エラストマーは、無機
充填材を含有し、また、この無機充填材が、含フッ素シ
ランカップリング剤で処理されており、含フッ素シラン
カップリング剤が、パーフルオロアルキル基、パーフル
オロアルキルエーテル基、またはパーフルオロアルコキ
シ基から選ばれた基を有することが望ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、加熱及び冷却のサ
イクルや機械的な圧接を常時受ける電子写真方式に用い
られる複写装置、プリンターその他の種々の画像形成装
置等の定着部等に用いられる加熱ロールやベルト等の定
着用部材とこの定着用部材を用いた定着装置、この定着
装置を用いる画像形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式に用いられる複写装置、プ
リンターその他の種々の画像形成装置等において、用紙
上に形成されたトナー像を定着させる方法としては、通
常、内部にランプ等の発熱体を配置することによって加
熱され、かつ、互いに圧接された二つの回転体対間にト
ナー像が形成された紙等の担持体を通し、トナー像を支
持体上に融着させる方法が採られている。

【０００３】このような方法で用いられる定着装置の例
としては、図４に示されるように熱ロール定着装置が挙
げられ、この熱ロール定着装置は加熱ロール１と加圧ロ
ール１１の一対のロールから構成される。加熱ロール１
は、アルミニウム、鉄等の円筒状の中空芯金２の表面に
フッ素ゴム、シリコーンゴム、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とパーフル
オロアルキルビニルエーテルの共重合体（ＰＦＡ）等の
フッ素系樹脂といった離型性に優れた耐熱性エラストマ
ーまたは耐熱性樹脂からなる最外層４が被覆されてい
る。また、加熱ロール１の内部には、ハロゲンランプ等
の発熱体２１が配置されてヒートロールの機能を有する
ようになっている。

【０００４】一方、加圧ロール１１は、アルミニウム、
鉄等の円筒状の中空芯金１２の表面に加熱ロール１と同
種または別種の離型性に優れた耐熱性エラストマーまた
は耐熱性樹脂からなる最外層１４が被覆されている。そ
して、加熱ロール１と加圧ロール１１は、互いにバネ等
により圧接されている。なお、図中、２７はインレッ
と、２８はアウトレットであり、２９は加熱ロール１の
表面に離型剤を塗布する離型剤塗布装置である。

【０００５】この熱ロール定着装置においては、表面に
トナー像３２を有する紙３１は、加熱ロール１と加圧ロ
ール１１の間に搬送され、トナー像３２は紙３１上に定
着された後、アウトレット２８を経て一対のロール間よ
り搬送される。

【０００６】ロール等の担体表面に被覆される定着用部
材は、融着したトナー像の一部が回転体側に付着するホ
ットオフセットといった現象や、トナー像が回転体から
分離せずに担持体と共に回転体への巻き付きといった現
象ができるだけ起こらないことが要求される。

【０００７】その一方で、装置の可動時には設定温度と
して２００℃の高温に加熱され、停止時には室温まで冷
却されるという加熱と冷却のサイクルが繰り返されるた
め、このサイクルにも耐えられることが要求されてい
る。さらに、回転体の最表面では対向して取り付けられ
ている定着用部材同士が圧接しており、また、用紙の巻
きつきを防止するための分離爪が常時圧接している等の
過酷な条件にさらされ、常時ストレスが加わっている。

【０００８】したがって、定着装置の回転体上に被覆さ
れる離型性に優れた耐熱性エラストマーまたは耐熱性樹
脂はフッ素ゴム、シリコーンゴム、フッ素樹脂等のシリ
コーン系またはフッ素系の高分子材料に限られている。
しかし、これらの高分子材料もそれぞれいくつかの問題
点を有する。

【０００９】まず、離型材料にフッ素ゴムを使用した場
合、紙等のトナー像担持体との摩擦に対する耐久性を確
保するためにＳｉＯ₂等の無機酸化物やカーボンブラッ
ク等の無機充填剤が添加されるが、その結果、トナーに
対する離型性が十分でなくなる。そこで、離型性を確保
するために、未定着像に直接圧接する側の加熱回転体の
表面に外部からシリコーンオイル等の離型剤を供給し、
未定着像と回転体表面との間に形成される離型剤の層で
分断して未定着像を剥離させることが行われている。

【００１０】ところが、離型剤が定着時にトナー像担持
体に付着し、その結果紙やＯＨＰフイルムの表面がべと
つき、テープ類が付着しないという問題点や外部から離
型剤を供給する装置が必要なことから定着装置の小型化
及び低コスト化が制約されるという問題を有する。この
ため、回転体表面に供給される離型剤の量を減らすか、
あるいは離型剤を全く使用しないで定着する方法が要求
されている。

【００１１】次に離型材料にシリコーンゴムを使用した
場合、初期の段階ではシリコーンゴム中に含まれるフリ
ーオイルが表面に滲み出してくることから、フッ素ゴム
のように離型剤を塗布する必要はないが、離型性の低下
が激しく実際は離型剤を塗布せざるを得ず、離型剤によ
ってはゴムが膨潤して強度が低下する問題がある。

【００１２】また、離型材料にフッ素樹脂を使用した場
合、離型性は十分であることから、離型剤の塗布は必ず
しも必要てはない。しかし、フッ素樹脂そのものが弾性
に乏しいためトナー像が潰れて均一に定着することがで
きず、高画質適性が低いという問題がある。

【００１３】また、従来の材料の長所を生かしながら欠
点を補うことで、離型性や耐摩耗性を維持しつつ弾性を
有するような定着部材やそれに用いられるゴム組成物が
次のように提案されている。例えば、特開昭６３−１１
２６７４号公報および特公平６−１００８７６号公報で
は、ゴム層、フッ素樹脂とフッ素ゴムの混合層、フッ素
樹脂層の順で被覆された定着ロールが提案されている。
この定着ロールは、離型性と弾性、耐摩耗性はあるが、
最表面のフッ素樹脂膜が１０μｍと薄く、塗装焼成時に
膜厚のコントロールが難しく平滑な膜が作りにくい。そ
こで、膜厚を厚くすると、弾性が損なわれる等の欠点を
有している。

【００１４】また、特開平７−１４９９８７号公報で
は、フロオロシリコーンオイルを混合して相溶化させた
フッ素ゴムとフルオロシリコーンゴムのブレンドゴム組
成物を定着部材に用いることが提案されている。しかし
ながら、定着装置は２００℃近い高熱に長時間さらされ
るため、フロオロシリコーンオイルが分解し、腐蝕性の
有害ガス（フッ化水素酸）が蒸発拡散する恐れがあり、
安全性や環境に悪影響が与えることが懸念される。

【００１５】また、特開平６−７３２５８号公報および
特開平８−１３４３０７号公報では、シリル化されたビ
スフエノールＡＦをポリオール架橋剤として用いたフッ
素ゴム組成物を定着部材に用いることが提案されてい
る。この組成物を定着部材として用いた場合、離型性を
有するが、物性は従来のゴムと大差はない。したがっ
て、定着部材における機械的ストレスに対する耐久性は
特に向上がみられない。以上のように、従来技術では、
離型剤の量を減らすか、ほとんど使用しない状態で離型
性や高画質適性の全て満たすことは困難であった。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の技術
的背景に鑑みてなされたものであって、（１）離型剤を
減らした状態においてもトナーに対する離型性に富み、
（２）摩耗に強く、耐久性に優れ、（３）未定着像を均
一に定着でき、定着後の画像表面の平滑性が高く高画質
である、定着用部材と、この定着用部材を有する定着装
置と、この定着装置を用いる画像形成方法を提供するこ
とを目的とする。

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
した結果、担体上に層を有する定着用部材において、該
層の最外層が、両末端部にシラノール基を有するフルオ
ロアルキルシロキサンもしくはハイブリッドシリコーン
により架橋させた含フッ素エラストマーを含有すると、
離型剤の量が少ない状態においても離型性や耐久性、か
つ、高画質適性に優れた表面材料を形成できることを見
い出し、本発明を完成するに至った。

【００１７】本発明の定着用部材は、電子写真方式を用
いた複写装置、プリンターその他種々の画像形成装置に
用いられるものであって、特に加熱と冷却のサイクルや
機械的な圧接を常時受ける画像定着用ロールやベルト等
の定着部材に好適に使用される。また、本発明の定着用
部材は、画像形成用部材と同様な過酷な条件で使用され
るロールやベルト等の部材として幅広く利用することが
できる。

【００１８】

【発明の実施の形態】定着用部材の担体の材料として
は、無機基材としては熱伝導性の良好なアルミニウムや
銅、ニッケル等の金属、ステンレスやニッケル合金等の
合金、あるいはセラミックス等が挙げられる。また、充
填材として無機基材を含む耐熱性樹脂基材としては、金
属やＳｉＯ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、Ｃａ
Ｏ、Ｆｅ₂Ｏ₃等の無機酸化物、ＳｉＣ（炭化珪素）、
ＢＮ（窒化ホウ素）の微粒子を添加したポリアミド、ポ
リアミドイミド、ポリイミド、ポリアリーレンスルフィ
ド、ポリエーテル等の耐熱性樹脂が挙げられる。

【００１９】無機基材を充填材として耐熱性樹脂に添加
する場合、０．１重量％から５０重量％含有させるが、
好ましくは、１重量％から３０重量％含有するのが望ま
しい。また、５μｍ以上の粗大粒子は耐熱性樹脂から粒
子が脱落しやすくなることから、無機基材の粒径は５μ
ｍよりも小さいことが望ましい。

【００２０】これらの担体は、例えば、無機基材の場
合、金属では中空芯金等のロールやＮｉ電鋳シート等の
ベルトであり、無機基材を添加した耐熱性樹脂としては
ポリイミドフイルム等のベルトといった形態で提供され
るが、これらに限定されるものではない。また、担体表
面は接着層を強固に接着させるために表面処理を行って
も良い。例えば、金属表面の場合、有機溶媒を用いた脱
脂処理およびサンドブラスト等による粗面化処理を行う
ことができる。

【００２１】次に担体上に形成される層のうち、その最
外層に形成される含フッ素エラストマー組成物について
説明する。該組成物は、次のような構成からなることが
望ましい。すなわち、含フッ素ポリマーと、両末端シラ
ノールフルオロアルキルシロキサンと両末端シラノール
ハイブリッドシリコーンのうちいずれか一方からなる架
橋剤、架橋助剤、含フッ素基を有するシランカップリン
グ剤で処理された充填材、その他種々の添加剤からな
る。

【００２２】含フッ素ポリマーについては、１）メチレ
ン基（−ＣＨ₂−）を分子内に有するモノマーとしてビ
ニリデンフルオライド（ＶＤＦ）、エチレン、プロピレ
ン等に基づくモノマーの中から少なくとも１種と、２）
高度にフッ素化されたモノマーとしてテトラフルオロエ
チレン（ＴＦＥ）、ヘキサフルオロプロピレン（ＨＦ
Ｐ）、パーフルオロ（アルキルビニルエーテル）（ＰＡ
ＶＥ）、クロロトリフルオロエチレン、ＶＤＦに基づく
モノマーの中から少なくとも１種を共重合することによ
って生成される共重合体からなる。

【００２３】これらの中では、耐熱性や離型性といった
定着部材に必要な性能を満たしているという理由で、Ｖ
ＤＦ−ＨＦＰ二元系共重合体、ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ
三元系共重合体が望ましい。

【００２４】架橋剤は、両末端シラノールフルオロアル
キルシロキサンと両末端シラノールハイブリッドシリコ
ーンのうち、いずれか一方からなる。両末端シラノール
フルオロアルキルシロキサンは、式（１）で表される含
フッ素基を有するシロキサン単位を少なくとも一単位含
み、かつ両末端がシラノールで構成されていることが必
須要件であるが、一部に式（２）で表されるシロキサン
単位で構成した共重合体でも構わない。

【００２５】仮に、含フッ素基を有する式（１）で表さ
れる単位を含まないシロキサンを架橋剤とした場合、含
フッ素ポリマーとの親和性が悪く、混合した時に架橋剤
が分離し、十分な架橋が行われず、含フッ素エラストマ
ーとして機能しなくなる。

【００２６】それぞれのシロキサン単位が混在している
場合、式（１）で表される含フッ素シロキサン単位と式
（２）で表されるシロキサン単位で比率は、架橋剤とし
ての特性を損なわない限り特に規定しないが、式（２）
で表されるシロキサン単位１に対して式（１）で表され
るシロキサン単位が１〜１０００になるような共重合比
が望ましい。また、ランダム共重合体、ブロック共重合
体、交互共重合体のいずれかでもよいが、ブロック共重
合体か交互共重合体のいずれかが望ましい。

【００２７】

【化１】（Ｒ¹、Ｒ²、Ｒ³：一価の脂肪族基で、Ｒ²とＲ³は
互いに異なっても同じであってもよい。ｎ＝１〜１０の
整数、Ｒ_f：１価のパーフロオロアルキル基、１価のパ
ーフロオロアルキルエーテル基もしくは１価のパーフロ
オロアルコキシ基）

【００２８】含フッ素シロキサン単位における１価のパ
ーフロオロアルキル基に関しては、Ｃ_nＦ_2n+1（ｎは１
以上の整数）の一般式で表される。直鎖構造あるいは分
岐構造のいずれでもよいが、直鎖構造のものが望まし
い。また、炭素原子数が７以上、特に７〜２０の範囲の
ものが望ましい。

【００２９】含フッ素シロキサン単位における１価のパ
ーフロオロアルキルエーテル基に関しては、−ＣＦ₂Ｏ
−、−ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ−、−ＣＦ（ＣＦ₃）Ｏ−、等の
繰り返し単位を少なくとも１種以上含んでおり、直鎖構
造あるいは分岐構造のいずれでもよいが、直鎖構造のも
のが望ましい。パーフロオロアルキルエーテル基の炭素
原子数は５以上、特に５〜２０のものが望ましい。特
に、好適なものとしては、例えば、式（３）に例示した
構造式からなるものが挙げられる。

【００３０】

【化２】

【００３１】また、含フッ素シロキサン単位における１
価のパーフロオロアルコキシ基に関しては、−ＯＣ_nＦ
_2n+1（ｎは１以上の整数）の一般式で表される。Ｃ_nＦ
_2n+1の部分については、直鎖構造あるいは分岐構造のい
ずれでもよいが、直鎖構造のものが望ましい。また、炭
素原子数は７以上、特に７〜２０のものが望ましい。

【００３２】次に両末端シラノールハイブリッドシリコ
ーンは、式（４）で表される２価のパーフロオロアルキ
ル基、２価のパーフロオロアリール基、２価のパーフロ
オロアルキルエーテル基のうちいずれかを含む単位を少
なくとも１単位含み、かつ両末端がシラノールで構成さ
れていることが必須条件であるが、一部を式（１）や式
（２）で表されるシロキサン単位で構成した共重合体で
も構わない。しかし、架橋剤の含フッ素エラストマーへ
の親和性を高めることによって発明が解決しようとする
課題に記載された特性がより向上するという理由から、
式（１）で表される含フッ素シロキサン単位を有する共
重合体が望ましい。

【００３３】 ──（ＣＨ₂）_n−Ｚ−（ＣＨ₂）_n─── 式（４）Ｚ：２価のパーフロオロアルキル基、２価のパーフロオ
ロアリール基、もしくは２価のパーフロオロアルキルエ
ーテル基ｎ＝１〜１０整数

【００３４】両末端シラノールハイブリッドシリコーン
における２価のパーフロオロアルキル基に関しては、−
Ｃ_nＦ_2n− （ｎは１以上の整数）の一般式で表され
る。直鎖構造あるいは分岐構造のいずれでもよいが、直
鎖構造のものが望ましい。両末端シラノールハイブリッ
ドシリコーンにおける２価のパーフロオロアリール基
は、芳香族基を含む部分的にもしくは全ての水素をフッ
素で置換した含フッ素炭化水素基で、例えば、式（５）
に例示された構造式のものが望ましい。

【００３５】

【化３】

【００３６】両末端シラノールハイブリッドシリコーン
における２価のパーフロオロアルキルエーテル基に関し
ては、−ＣＦ₂Ｏ−、−ＣＦ₂ＣＦ₂Ｏ−、−ＣＦ（Ｃ
Ｆ₃）Ｏ−、等のパーフロオロアルキル基とエーテル結
合を含む繰り返し単位を少なくとも１種以上含んでお
り、直鎖構造あるいは分岐構造のいずれでもよいが、直
鎖構造のものが望ましい。

【００３７】上記の架橋剤は、含フッ素ポリマー１００
重量部に対して０．１〜２０重量部、好ましくは０．５
〜１０重量部の割合で配合される。０．１重量部未満で
は、架橋剤として量的に不十分であり、２０重量部より
多いと配合及び混練作業が著しく困難とものとなり、実
質的に被覆が困難となるだけでなく、架橋度の向上の有
意性がなく経済的にも不利である。

【００３８】架橋を促進させるためには、任意に架橋助
剤を用いる。架橋助剤としては、塩化ベンジルジアザビ
シクリウンデセン等の４級アンモニウム塩、塩化ベンジ
ルトリフェニルホスフィン等の４級ホスホニウム塩が挙
げられる。上記の架橋助剤は、含フッ素ポリマー１００
重量部に対して０．１〜１０重量部、好ましくは０．５
〜５重量部の割合で配合される。０．１重量部未満では
架橋助剤として量的に不十分であり、１０重量部より多
くしても架橋の促進の有意性がなく、経済的にも不利で
ある。

【００３９】含フッ素基を有するシランカップリング剤
で処理された充填材については、無機充填材を含フッ素
基を有するシランカップリング剤で処理することによっ
て得られる。処理すべき無機充填材としては、Ｓｉ
Ｏ₂、ＴｉＯ₂、Ａｌ₂Ｏ₃、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｆｅ₂
Ｏ₃等の無機酸化物、ＳｉＣ（炭化珪素）、ＢＮ（窒化
ホウ素）、ケイ酸塩等が挙げられる。これらの無機充填
材の平均粒径は、５μｍ以下の範囲に設定することが望
ましい。平均粒径が５μｍを越えると、脱落しやすくな
る可能性が高い。

【００４０】無機充填材の処理に使用するシランカップ
リング剤としては、次の式（６）で表される化合物であ
る。（Ｒ_f）_{4- n}−（ＣＨ₂）_n−Ｓｉ−（Ｘ）_n ｎ＝１〜３の整数式（６）Ｒ_f：１価のパーフロオロアルキル基、１価のパーフロ
オロアルキルエーテル基もしくは１価のパ−フロオロア
ルコキシ基 −（ＣＨ₂）_n−：メチレン鎖（ｎは２以上の整数）Ｘ：クロロ基（Ｃｌ）、アルコキシ基〔Ｏ（Ｃ
_nＨ_2n+1）、ｎは１以上の整数〕等の反応基、

【００４１】１価のパーフロオロアルキル基、１価のパ
ーフロオロアルキルエーテル基もしくは１価のパ−フロ
オロアルコキシ基は、上記の架橋剤に含まれる１価の含
フッ基に含まれるものと同一の基あるいは異なる基のい
ずれでもよい。

【００４２】シランカップリング剤における１価のパー
フロオロアルキル基は、直鎖構造あるいは分岐構造のい
ずれでもよいが、直鎖構造のものが望ましい。また、パ
ーフロオロアルキル基の炭素原子数は多いほど、離型性
が向上し、炭素原子数が７以上、特に７〜２０の範囲の
ものが望ましい。

【００４３】シランカップリング剤における１価のパー
フロオロアルキルエーテル基は、直鎖構造あるいは分岐
構造のいずれでもよいが、直鎖構造のものが望ましい。
また、パーフロオロアルキルエーテル基の炭素原子数は
多いほど、離型性が向上し、炭素原子数が５以上、特に
５〜２０の範囲のものが望ましい。特に好適なものとし
て例えば、一般式（３）に記載のものが望ましい。

【００４４】また、シランカップリング剤における１価
のパーフロオロアルコキシ基は、直鎖構造あるいは分岐
構造のいずれでもよいが、直鎖構造のものが望ましい。
また、パーフロオロアルコキシ基の炭素原子数は多いほ
ど、離型性が向上し、炭素原子数が７以上、特に７〜２
０の範囲のものが望ましい。

【００４５】上記のシランカップリング剤による無機充
填材の処理は、有機溶媒にシランカップリング剤を溶解
し、この溶液中に無機充填材を浸漬攪拌することによっ
て得られる。この処理は、耐熱性エラストマーに対する
充填材の分散性を損なわない程度に行われる。処理時に
用いられる有機溶媒として、反応性基がクロロ基の場合
には、クロロ基が加水分解されやすいという理由で含ハ
ロゲン系溶媒、炭化水素系溶媒、エーテル系溶媒等の非
水性有機溶媒が望ましく、これらの溶媒のうち、複数の
ものを混合しても差し支えない。また、反応性基がアル
コキシ基の場合、シランカップリング剤を溶解するもの
であれば、どのような溶媒でも構わないが、酢酸を少量
の水と５〜５０％加えたエタノール中で処理することが
望ましい。

【００４６】このシランカップリング剤による処理がな
された無機充填材は、表面層の含フッ素エラストマー組
成物中に０．１重量％から５０重量％含有することが好
ましく、より好ましくは１重量％から３０重量％含有す
る。以上の成分の他に本発明の定着用部材である含フッ
素エラストマー組成物は、受酸剤、着色剤、可塑剤、老
化防止剤等の一般的なゴム配合剤として公知の種々の無
機および有機添加剤を配合することができる。

【００４７】受酸剤は、架橋反応によって生成されるフ
ッ酸（ＨＦ）を中和するもので、酸化マグネシウム、酸
化鉛、水酸化カルシウム、ステアリン酸ナトリウム等が
挙げられる。また、着色剤としては、酸化チタン、Ｆｅ
₂Ｏ₃（ベンガラ）、カーボンブラック、フタロシアニ
ン系有機顔料、ペリレン系有機顔料等が挙げられる。し
かし、これらの添加物はトナーに対する表面の離型性を
損なわない程度に添加することが必要である。

【００４８】また、基材と表面層との中間には弾性層を
介在させることもできる。弾性層には、耐熱性エラスト
マーとしてフッ素ゴム、シリコーンゴム等が挙げられる
が、特にシリコーンゴムが望ましい。

【００４９】本発明の含フッ素エラストマーは、例え
ば、以下に示すような方法で被覆される。すなわち、溶
媒を用いたコーティングでは、含フッ素ポリマー、加硫
剤や加硫助剤、上記の方法でシランカップリング剤で処
理された無機充填材、そ他の添加剤を加えて混練してコ
ンパウンドとした後、上記の耐熱性エラストマーを有機
溶媒に溶解させ、担体を浸漬させディップやスプレー等
がコーティングした後、焼付けを行い架橋を完了させて
担体上に表面層が形成される。

【００５０】また、ディスパージョン塗料による方式で
は、含フッ素ポリマー、加硫剤や加硫助剤、上記の方法
でシランカップリング剤で処理された無機充填材と、そ
の他の添加剤を溶媒中に混合して界面活性剤を用いて懸
濁分散させたディスパージョン塗料を、担体に表面にス
プレーコーティング等で塗布後、焼付けを行い架橋を完
了させて担体上に表面層が形成される。

【００５１】本発明の定着装置は、転写体上のトナー画
像を加熱して定着を行う定着装置において、転写体上の
トナー画像に接触する定着部材が、担体上に層を有して
おり、該層の最外層が、上記した含フッ素エラストマー
組成物からなる。すなわち、含フッ素エラストマー組成
物からなる層を有する定着用部材としては、加熱ロール
と加圧ロールのうちトナー画像に接触する加熱ロール、
あるいは加熱ベルトと加圧ロールのうちトナー画像に接
触する加熱ベルト等が挙げられる。

【００５２】また、本発明の画像形成方法は、潜像保持
体上に潜像を形成する工程、該潜像を現像剤を用いて現
像する工程、該現像像を転写体上に転写する工程を有す
る画像形成方法において、上記した含フッ素エラストマ
ー組成物からなる最外層を有する層を定着用部材を用い
て転写体上のトナー像を接触定着する方法である。

【００５３】

【実施例】次に実施例により本発明をさらに詳細に説明
する。本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。実施例１（無機充填材の表面処理）パーフロオロアルキル基を有
するシランカップリング剤として〔２−（パーフロオロ
オクチル）エチル〕トリクロロシラン〔式（７）〕を１
０^-2ｍｏｌ／ｌの濃度でｎ−ヘキサデカン／四塩化炭素
混合溶媒（体積比＝４：１）に溶解し、この溶液１００
重量部に対して充填材として平均粒径が０．０５μｍの
ＴｉＯ₂微粒子を１０重量部を加えて窒素雰囲気下で混
合攪拌を３時間行った。攪拌終了後、引き続いて溶液中
から取り出したＴｉＯ₂微粒子をｎ−ヘキサデカンで洗
浄し、しかる後純水で洗浄し大気下１５０℃、２時間で
乾燥した。

【００５４】Ｆ₃Ｃ（ＣＦ₂）₇−（ＣＨ₂）₂−ＳｉＣｌ₃ 式（７）

【００５５】（図１における加熱ロール１の作製）含フ
ッ素ポリマーであるＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ三元系共重
合体に、式（８）で示す両末端シラノールフルオロアル
キルシロキサンによる架橋剤、処理された無機充填材
（処理済みＴｉＯ₂微粒子）と、添加剤等を下記の割合
で配合し、二本ロールで混練し含フッ素エラストマーコ
ンパウンドとした。担体は、硬度５０度のシリコーンゴ
ムを２．５ｍｍの厚さで弾性層３として被覆したアルミ
ニウム製中空芯金２を用意し、予めシリコーンゴムと含
フッ素をエラストマーの接着用プライマーを塗布した
後、このフッ素コンパウンドを有機溶媒（メチルエチル
ケトンとメチルイソブチルケトンの混合溶媒）に混合溶
解させた後、担体を溶液中に浸漬させてコーティングし
て２５℃、３時間で乾燥し、焼付けを２５０℃、４時間
で行い、含フッ素エラストマー組成物からなる表面層４
を形成させた加熱ロール１を作製した。

【００５６】含フッ素ポリマー（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＥＦ三元系共重合体）１００重量部架橋剤１０重量部加硫助剤（塩化ベンジルトリフェニルホスフィン）５重量部受酸剤（ＭｇＯ）５重量部処理済みＴｉＯ₂微粒子１５重量部

【００５７】

【化４】

【００５８】（図１における加圧ロール１１の作製）基
材として１．５ｍｍの厚さで硬度５０度のシリコーンゴ
ムを弾性層１３として被覆したアルミニウム製中空芯金
１２を用意した後、加熱ロールと同様な方法で含フッ素
エラストマー組成物からなる表面層を有する加圧ロール
１１を作製した。

【００５９】このようにして得られた定着用ロールを図
１に示すような構成からなる複写装置（富士ゼロックス
（株）製６３５Ａｃｏｌｏｒ）を改造して装着した。
図１において、図４に示す従来の装置における部材と実
質的に同一の部材は、同一符号で示している。この装置
で連続して複写を行い、定着後の画像の平滑性評価をグ
ロスメーターＧＭ−２６Ｄ（村上色彩技術研究所（株）
製）を用いてサンプルへの入射光を７５°として行っ
た。条件は以下の通りである。トナー：富士ゼロックス（株）製Ａｃｏｌｏｒ６３５シ
アントナートナー像：ソリッド像（２０ｍｍ×５ｃｍ）、トナー量
＝１ｍｇ／ｃｍ² 紙：富士ゼロックス（株）製カラー用紙Ｊ紙搬送速度：１００ｍｍ／ｓｅｃ離型剤オイル量：２μｌ／Ａ用紙１枚当たりなお、上記の離型剤オイル量は、通常の量に比べてほぼ
１０分の１以下である。

【００６０】その結果、ロールの優れた離型性のため
に、平滑性が高く定着されても剥離が可能で鮮明な画像
が得られた。画像の発色性はグロス値が４０を越えると
ころで満たされており、その定着温度は１２５℃から１
７５℃であった。また、複写枚数が１５万枚を越えても
画像の乱れ（画像ヌケ等）や定着ロール上のオフセッ
ト、摩耗が見られなかった。

【００６１】実施例２（無機充填材の表面処理）酢酸を少量加えてｐＨ（水素
イオン濃度）を５．５とし、水を５〜５０％加えたエタ
ノールを調製した。上記のエタノール溶液中にパーフロ
オロアルキル基を有するシランカップリング剤として
〔２−（パーフロオロオクチル）エチル〕トリメトキシ
シラン〔式（９）〕を１０^-2ｍｏｌ／ｌの濃度で溶解し
た後、この溶液１００重量部に充填材として平均粒径が
０．０６μｍのＳｉＯ₂微粒子１０重量部を加えて窒素
雰囲気下で攪拌しながら７０℃で加熱還流を３時間を行
った。攪拌終了後、引き続いて溶液中から取り出したＳ
ｉＯ₂微粒子を１，１，２−トリクロロ−１，２，２−
トリフルオロエタンで洗浄して、しかる後純水で洗浄
し、空気下で１５０℃で２時間加熱処理した。

【００６２】Ｆ₃Ｃ（ＣＦ₂）₇−（ＣＨ₂）₂−Ｓｉ（ＯＣＨ₃）₃ 式（９）

【００６３】（図１に示す加熱ロール１の作製）架橋剤
を式（１０）に示す両末端シラノールフロオロアルキル
シロキサンを用い、含フッ素エラストマーコンパウンド
の配合を下記の通りに行った以外は実施例１と同様にし
てフッ素エラストマー組成物被膜の加熱ロール１を作製
した。含フッ素ポリマー（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＥＦ三元系共重合体）１００重量部架橋剤１５重量部加硫助剤（塩化ベンジルトリフェニルホスフィン）５重量部受酸剤（ＭｇＯ）５重量部処理済ＴｉＯ₂微粒子１５重量部

【００６４】

【化５】

【００６５】（図１に示す加圧ロール１１の作製）基材
として１．５ｍｍの厚さで硬度５０度のシリコーンゴム
を弾性層１３として被覆したアルミニウム製中空芯金１
２を用意した後、加熱ロール１と同様な方法で含フッ素
エラストマー組成物からなる表面層を有する加圧ロール
１１を作製した。

【００６６】このようにして得られた定着用ロールを図
１に示すような構成からなる複写装置（富士ゼロックス
（株）製６３５Ａｃｏｌｏｒ）を改造して装着し、こ
の装置で連続して複写を行い、定着後の画像の平滑性評
価を行った。条件は実施例１と同様である。その結果、
ロールの優れた離型性のために、平滑性が高く定着され
ても剥離が可能で鮮明な画像が得られた。画像の発色性
はグロス値が４０を越えるところで満たされており、そ
の定着温度は１２５℃から１７５℃であった。また、複
写枚数が１７万枚を越えても画像の乱れ（画像ヌケ等）
や定着ロール上のオフセット、摩耗が見られなかった。

【００６７】実施例３（無機充填材の表面処理）パーフロオロアルキルエーテ
ル基を有するシランカップリング剤として〔式（１
１）〕に示すシランカップリング剤を１０^-2ｍｏｌ／ｌ
の濃度でｎ−ヘキサデカン／四塩化炭素混合溶媒（体積
比＝４：１）に溶解し、この溶液１００重量部に対して
充填材として平均粒径が０．０５μｍのＴｉＯ₂微粒子
を１０重量部を加えて窒素雰囲気下で混合攪拌を３時間
行った。攪拌終了後、引き続いて溶液中から取り出した
ＴｉＯ₂微粒子をｎ−ヘキサデカンで洗浄し、しかる後
純水で洗浄し大気下１５０℃、２時間で乾燥した。

【００６８】

【化６】

【００６９】（図１に示す加熱ロール１の作製）架橋剤
を式（１０）に示す両末端シラノールフロオロアルキル
シロキサンを用い、含フッ素エラストマーコンパウンド
の配合を下記の通りに行った以外は実施例１と同様にし
てフッ素エラストマー組成物被膜の加熱ロール１を作製
した。含フッ素ポリマー（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＥＦ三元系共重合体）１００重量部架橋剤１５重量部加硫助剤（塩化ベンジルトリフェニルホスフィン）５重量部受酸剤（ＭｇＯ）５重量部処理済ＴｉＯ₂微粒子１５重量部

【００７０】（図１に示す加圧ロール１１の作製）基材
として１．５ｍｍの厚さで硬度５０度のシリコーンゴム
を弾性層１３として被覆したアルミニウム製中空芯金１
２を用意した後は、加熱ロール１と同様な方法で含フッ
素エラストマー組成物からなる表面層を有する加圧ロー
ル１１を作製した。

【００７１】（評価試験）このようにして得られた定着
用ロールを図１に示すような構成からなる複写装置（富
士ゼロックス（株）製６３５Ａｃｏｌｏｒ）を改造し
て装着し、この装置で連続して複写を行い、定着後の画
像の平滑性評価を行った。条件は実施例１と同様であ
る。その結果、ロールの優れた離型性のために、平滑性
が高く定着されても剥離が可能で鮮明な画像が得られ
た。画像の発色性はグロス値が４０を越えるところで満
たされており、その定着温度は１２５℃から１７５℃で
あった。また、複写枚数が１７万枚を越えても画像の乱
れ（画像ヌケ等）や定着ロール上のオフセット、摩耗が
見られなかった。

【００７２】実施例４（無機充填材の表面処理）実施例１に記載の方法と同様
に行った。（図２における加熱ベルト６の作製）含フッ素ポリマー
であるＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＥＦ三元系共重合体のラテッ
クス液（含フッ素ポリマー濃度５０％）に、処理済Ｔｉ
Ｏ₂微粒子と界面活性剤、水を下記の割合で配合したも
のをＡ液とし、一方、水に式（８）で示す両末端シラノ
ールフロオロアルキルシロキサンによる架橋剤、各種添
加剤、界面活性剤等を下記の割合で配合したものをＢ液
とした。図２（Ｂ）に示すように、担体として０．１ｍ
ｍの厚さで硬度３０度のシリコーンゴムを弾性体層８と
して被覆したポリイミド製シート７を用意し、予めシリ
コーンゴムと含フッ素エラストマーとの接着用プライマ
ーを塗布した後、Ａ液１００重量部に対してＢ液を２８
重量部配合したディスパージョン塗料液をスプレーコー
ティングを行い、１００℃で間挿、焼付けを２５０℃、
４時間行って含フッ素エラストマー表面層９を形成させ
た加熱ベルト６を作製した。

【００７３】（Ａ液）含フッ素ポリマー（ＶＤＦ−ＨＦＰ−ＴＦＥ三元系共重合体）のラテックス液１００重量部処理済ＴｉＯ₂微粒子１５重量部水０．１重量部界面活性剤０．１重量部

【００７４】（Ｂ液）水１００重量部架橋剤４５重量部加硫助剤（塩化ベンジルトリフェニルホスフィン）１５重量部受酸剤（ＭｇＯ）１５重量部界面活性剤０．３重量部

【００７５】（図２における加圧ロール１１の作製）実
施例１に記載の方法と同様な方法で加圧ロール１１を作
製した。（評価試験）このようにして得られた定着用加熱ベルト
と加圧ロールを図２（Ａ）に示すような構成からなる複
写装置（富士ゼロックス（株）製６３５Ａｃｏｌｏ
ｒ）を改造して装着した。図２（Ａ）において、２２は
ヒーター、２３は加圧パッド、２４はベルト駆動ロー
ル、２５はベルト搬送ロールである。実施例１と同様な
条件で連続して複写を行い、実施例１と同様な評価を行
った。その結果、ベルトの優れた離型性のために、平滑
性が高く定着されても剥離が可能で鮮明な画像が得られ
た。画像の発色性はグロス値が４０を越えるところで満
たされており、その定着温度は１２５℃から１７５℃で
あった。また、複写枚数が１５万枚を越えても画像の乱
れや定着ロール上のオフセット、摩耗が見られなかっ
た。

【００７６】実施例５（図３における加熱ロール１の作製）担体として、予め
含フッ素エラストマーと金属を接着するプライマーを塗
布したアルミニウム製中空芯金２を用意し、実施例４と
同様のディスパージョン塗料液を用いてスプレーコーテ
ィングを行い、１００℃で乾燥・焼付けを２５０℃、４
時間行って含フッ素エラストマー組成物からなる表面層
４を形成させた加熱ロール１を作製した。

【００７７】（図３における加圧ロール１１の作製）基
材として１．５ｍｍの厚さで硬度５０度のシリコーンゴ
ムを弾性層１３として被覆したアルミニウム製中空芯金
１２上にフッ素樹脂フイルム１５をチュービングによっ
て被膜させて加圧ロール１１を作製した。

【００７８】（評価試験）このようにして得られた定着
用ロールを図３に示すような構成からなる複写装置（富
士ゼロックス（株）製Ｖｉｖａｃｅ５００）を改造
して装着し、連続して複写を行い、定着温度を換えた場
合のソリッド画像の剥離性を評価した。条件は次の通り
である。トナー：富士ゼロックス（株）製ＶｉＶａｃｅ５０
０用白黒トナートナー像：ソリッド像（２０ｍｍ×５ｃｍ）、トナー量
＝１ｍｇ／ｃｍ² 紙：富士ゼロックス（株）製白黒用紙Ｌ紙搬送速度：３００ｍｍ／ｓｅｃ離型剤オイル量：なし

【００７９】その結果、ロールの優れた離型性のため
に、幅広い温度が剥離が可能で鮮明な画像を得られた。
剥離可能な定着温度は１５５℃から２００℃であった。
また、３０万枚を越えても画像の乱れ（画像ヌケ等）や
定着ロール上のオフセット、摩耗が見られなかった。

【００８０】比較例１架橋剤をビスフェノールＡＦに変えたことと、充填材を
未処理の平均粒径が０．０５μｍのＴｉＯ₂微粒子に変
えたこと以外は、実施例１と同様の方法で定着用ロール
を作製し、評価を行った。その結果、グロス値が４０を
越える定着温度は１２５℃１から１５０℃であり、実施
例１の１２５℃から１７５℃に比べて劣っていた。ま
た、複写枚数が１０万枚を越えたところで画像の乱れ
（画像ヌケ等）や定着用ロール上へのオフセットが観察
された。

【００８１】比較例２架橋剤を式（１２）に示すシラノール末端アルキルシロ
キサン８重合部に変えたことと、充填材を未処理の平均
粒径が０．０５μｍのＴｉＯ₂微粒子に変えたこと以外
は、実施例１と同様の方法で定着用ロールを作製したと
ころ、架橋剤が十分に混合されず架橋反応が進行しなか
った。したがって、含フッ素エラストマー被覆定着用部
材の使用は不可能であった。

【００８２】

【化７】

【００８３】比較例３ディスパージョン塗料液において、架橋剤をビスフェノ
ールＡＦに変えたことと、充填材を未処理の平均粒径が
０．０５μｍのＴｉＯ₂微粒子に変えたこと以外は、実
施例４と同様の方法で定着用加熱ベルトと加圧ロールを
作製し、評価を行った。その結果、グロス値が４０を越
える定着温度は１２５℃１から１４５℃であり、実施例
４の１２５℃から１７０℃に比べて劣っていた。また、
複写枚数が１０万枚を越えたところで画像の乱れ（画像
ヌケ等）や定着用ロール上へのオフセットが観察され
た。

【００８４】比較例４ディスパージョン塗料液を比較例３の同様なものに変え
た以外は、実施例５と同様な方法で定着用ロールを作製
し、評価を行った。その結果、剥離可能な定着温度は１
６５℃から１９５℃であり、実施例５の１５５℃から２
００℃に比べて劣っていた。また、複写枚数が２３万枚
を越えたところで画像の乱れや定着用ロール上へのオフ
セットが観察された。

【００８５】

【発明の効果】本発明の定着用部材は、表面層を形成す
る含フッ素エラストマーが、両末端がシラノールフルオ
ロアルキルシロキサンもしくはハイブリッドシリコーン
からなる架橋剤を用いてポリオール加硫されるため、剥
離剤を減らした状態においてもトナーに対する剥離性に
富み、摩耗に強く耐久性に優れ、未定着像を均一に定着
でき、定着後の画像表面の平滑性が高く高画質であり、
この効果は、含フッ素エラストマー中に含フッ素基を有
するシランカップリング剤で処理された無機充填材が分
散されるより高いものとなる。したがって、上記の定着
用部材を電子写真方式を用いた複写装置、プリンター等
の画像形成装置等の定着装置に用いた場合、維持性が向
上し、トナーのオフセット防止や用紙への巻き付き防止
を図ることかでき、かつ、鮮やかな画像を得ることがで
きる。また、離型剤の使用量が抑えられるので、定着像
のべとつきや画像担持体へのテープの付着性が改善され
るだけでなく、定着装置の小型化や低コスト化が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１〜実施例３における定着方法
に使用されたフルカラー複写機用ロール組み込み型定着
装置を示す概略的断面図である。

【図２】（Ａ）は本発明の実施例４における定着方法に
使用されたフルカラー複写機用ベルト組み込み型定着装
置を示す概略的断面図、（Ｂ）は（Ａ）の装置における
ベルトの要部断面図である。

【図３】本発明の実施例５における定着方法に使用され
た白黒複写機用ロール組み込み型定着装置を示す概略的
断面図である。

【図４】従来の定着装置の例を示す概略的構成図であ
る。

【符号の説明】

１，１２加熱ロール２中空芯金３，８，１３弾性層４，９，１４表面層６加熱ベルト７耐熱性シート１１加圧ロール１５フッ素樹脂製フイルム２１，２２，２６ヒーター２３加圧パッド２４ベルト駆動ロール２５ベルト搬送ロール２７インレット２８アウトレット２９離型剤塗布装置３１紙３２トナー像

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】担体上に層を有する定着用部材におい
て、該層の最外層が、両末端部にシラノール基を有する
フルオロアルキルシロキサンもしくはハイブリッドシリ
コーンにより架橋させた含フッ素エラストマーを含有す
ることを特徴とする定着用部材。
【請求項２】含フッ素エラストマーが、無機充填材を
含有することを特徴とする請求項１に記載の定着用部
材。
【請求項３】無機充填材が、含フッ素シランカップリ
ング剤で処理されている請求項２に記載の定着用部材。
【請求項４】含フッ素シランカップリング剤が、パー
フルオロアルキル基、パーフルオロアルキルエーテル
基、またはパーフルオロアルコキシ基から選ばれた基を
有することを特徴とする請求項３に記載の定着用部材。
【請求項５】両末端部にシラノール基を有するフルオ
ロアルキルシロキサンもしくはハイブリッドシリコーン
が、含フッ素エラストマー１００重量部に対して０．１
乃至２０重量部添加されていることを特徴とする請求項
１に記載の定着用部材。
【請求項６】含フッ素シランカップリング剤で処理さ
れた無機充填材が、含フッ素エラストマーに対して０．
１乃至５０重量％含有されていることを特徴とする請求
項３に記載の定着用部材。
【請求項７】両末端にシラノール基を有するハイブリ
ッドシリコーンが、２価のパーフルオロアルキル基、２
価のフルオロアリール基、２価のパーフルオロアルキル
エーテル基から選ばれた基を有することを特徴とする請
求項１の記載の定着用部材。
【請求項８】担体上に、弾性体層、最外層を順次積層
したことを特徴とする請求項１に記載の定着用部材。
【請求項９】両末端にシラノール基を有するフルオロ
アルキルシロキサンが、パーフルオロアルキル基、パー
フロオロアルキルエーテル基またはパーフロオロアルコ
キシ基から選ばれた基を有することを特徴とする請求項
１に記載の定着用部材。
【請求項１０】両末端にシラノール基を有するフルオ
ロアルキルシロキサンのパーフルオロアルキル基、パー
フロオロアルキルエーテル基またはパーフロオロアルコ
キシ基から選ばれた基が炭素数５乃至２０であることを
特徴とする請求項９に記載の定着用部材。
【請求項１１】無機充填材の平均粒径が大きくとも５
μｍであることを特徴とする請求項２に記載の定着用部
材。
【請求項１２】転写体上のトナー画像を加熱して定着
を行う定着装置において、転写体上のトナー画像に接触
する定着部材が、担体上に層を有しており、該層の最外
層が、両末端部にシラノール基を有するパーフロオロア
ルキルシロキサンもしくはハイブリッドシリコーンによ
り架橋された含フッ素エラストマーを含有することを特
徴とする定着装置。
【請求項１３】潜像保持体上に潜像を形成する工程、
該潜像を現像剤を用いて現像する工程、該現像像を転写
体上に転写する工程を有する画像形成方法において、両
末端にシラノール基を有するパーフロオロアルキルシロ
キサンもしくはハイブリッドシリコーンにより架橋され
た含フッ素エラストマーを含有する定着用部材を用いて
転写体上のトナー像を接触定着することを特徴とする画
像形成方法。