定着部材及びその製造方法、定着装置並びに画像形成装置
【課題】本発明は、弾性層の圧縮永久歪みが小さく、耐オフセット性に優れる定着部材及び該定着部材の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該定着部材を有する定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】トナーの定着に用いられる定着ローラ１０は、芯金１１上に、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層１２が形成されており、炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
（式中、ｐは、１以上５０以下の整数である。）
で表される化合物で表面処理されている。
【解決手段】トナーの定着に用いられる定着ローラ１０は、芯金１１上に、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層１２が形成されており、炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
（式中、ｐは、１以上５０以下の整数である。）
で表される化合物で表面処理されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着部材、定着部材の製造方法、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式のカラー画像形成装置は、記録媒体上に４色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のトナーからなるカラー画像を形成する画像形成部と、形成されたカラー画像を記録媒体上に定着させる定着装置を備えている。定着装置は、記録媒体上のカラー画像を加熱して定着させる定着部材と、定着部材と定着ニップを形成する加圧部材を有し、記録媒体が定着ニップを通過する際に、カラー画像を加熱加圧して記録媒体上に定着させる。
【０００３】
定着部材は、一般に、ローラ形状又はベルト形状であり、金属ローラ又は樹脂製のシームレスベルト上に、シリコーンゴムを含む弾性層が形成されており、ヒーターを有する。
【０００４】
しかしながら、弾性層の熱伝導性が小さく、熱容量が大きいことから、昇温時間が長くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、特許文献１には、芯金の外表面に、炭素繊維、シリコーンゴム及び気泡を含む弾性層が形成されている加熱ローラが開示されている。
【０００６】
しかしながら、シリコーンゴムは離型性が不十分であるため、トナーオフセットが発生しやすいという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２には、側鎖にフルオロアルキル基を有するフロロシリコーンを含有するシリコーンゴムから成る弾性層が形成されている定着部材が開示されている。
【０００８】
しかしながら、側鎖にフルオロアルキル基を有するフロロシリコーンを含有するシリコーンゴムから成る弾性層に炭素繊維を添加すると、弾性層の圧縮永久歪みが大きくなるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、弾性層の圧縮永久歪みが小さく、耐オフセット性に優れる定着部材及び該定着部材の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該定着部材を有する定着装置及び画像形成装置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】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、トナーの定着に用いられる定着部材であって、基材上に、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層が形成されており、前記炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
【００１１】
【化１】
（式中、ｐは、１以上５０以下の整数である。）
で表される化合物で表面処理されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着部材において、前記フッ素樹脂は、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であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の定着部材において、前記基材と前記発泡弾性層の間に、弾性層がさらに形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の定着部材において、前記基材と前記発泡弾性層の間に形成されている弾性層は、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の定着部材において、前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の定着部材において、前記発泡弾性層は、空隙率が１５％以上８５％以下であることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の定着部材において、前記トナーの定着に用いられる表面の十点平均粗さＲｚが５μｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、トナーの定着に用いられる定着部材を製造する方法であって、基材上に、炭素繊維、フロロシリコーンゴムの前駆体及び発泡体を含む層を形成する工程と、該層が形成された基材を加熱する工程を有し、前記炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
【００１９】
【化２】
（式中、ｐは、１以上５０以下の整数である。）
で表される化合物で表面処理されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、定着装置において、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の定着部材を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、画像形成装置において、感光体と、該感光体を帯電させる帯電装置と、該帯電した感光体に露光して静電潜像を形成する露光装置と、該感光体に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、該感光体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、請求項９に記載の定着装置を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の画像形成装置において、前記定着部材の前記トナーの定着に用いられる表面の十点平均粗さＲｚは、前記トナーの体積平均粒径よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、弾性層の圧縮永久歪みが小さく、耐オフセット性に優れる定着部材及び該定着部材の製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、該定着部材を有する定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の定着部材の一例を示す断面図である。
【図２】図１の定着部材の構造を示す模式図である。
【図３】図１の定着部材の変形例を示す断面図である。
【図４】図１の定着部材の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の定着装置の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００２６】
図１に、本発明の定着部材の一例として、トナーの定着に用いられる定着ローラ１０を示す。定着ローラ１０は、芯金１１上に、プライマー層（不図示）を介して、発泡弾性層１２が形成されている。
【００２７】
芯金１１を構成する材料としては、特に限定されないが、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮、銅等の金属；ガラス；セラミックス等が挙げられる。
【００２８】
発泡弾性層１２は、図２に示すように、炭素繊維１２ａ、フロロシリコーンゴム１２ｂ及び気泡１２ｃを含む。このとき、気泡１２ｃは、独立気泡及び連続気泡のいずれであってもよい。
【００２９】
炭素繊維１２ａは、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式（１）で表される化合物で表面処理されている。このため、発泡弾性層１２が摩耗して、発泡弾性層１２の表面に炭素繊維１２ａが露出しても、離型性の低下を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。このとき、炭素繊維１２ａは、フッ素樹脂を含む層が表面の少なくとも一部に形成されていればよい。また、炭素繊維１２ａは、一般式（１）で表される化合物で表面の少なくとも一部が表面処理されていればよい。
【００３０】
フッ素樹脂は、溶融成膜性を考慮すると、融点が２５０〜３００℃であることが好ましい。
【００３１】
このようなフッ素樹脂としては、特に限定されないが、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）等が挙げられる。
【００３２】
一般式（１）で表される化合物の市販品としては、オプツールＤＳＸ（ダイキン工業社製）等が挙げられる。
【００３３】
炭素繊維１２ａは、フロロシリコーンゴム１２ｂ及び気泡１２ｃよりも熱伝導性が高いので、発泡弾性層１２は、熱伝導性が良好となる。特に、炭素繊維１２ａが気泡１２ｃの周囲に沿って配向するため、炭素繊維１２ａ同士が接触して伝熱経路Ａとなる。その結果、伝熱経路Ａを経て、芯金１１から発泡弾性層１２の表面に熱が移動しやすくなる。
【００３４】
発泡弾性層１２中の炭素繊維１２ａの含有量は、フロロシリコーンゴム１２ｂに対して、通常、１〜５０質量％であり、５〜４０質量％が好ましい。炭素繊維１２ａの含有量が１質量％未満であると、熱伝導性が不十分になることがあり、５０質量％を超えると、弾性が不十分になることがある。
【００３５】
炭素繊維１２ａとしては、特に限定されないが、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。中でも、熱伝導性に優れることから、ピッチ系炭素繊維が好ましい。
【００３６】
ＰＡＮ系炭素繊維の市販品としては、トレカ（Ｒ）ミルドファイバーＭＬＤ−３０、ＭＬＤ−３００、ＭＬＤ−１０００（東レ社製）、パイロフィルチョップドファイバー（三菱レイヨン社製）等が挙げられる。
【００３７】
ピッチ系炭素繊維の市販品としては、ＧＲＡＮＯＣ（Ｒ）ミルドＸＮ−１００−０５Ｍ（５０μｍ）、ＸＮ−１００−１５Ｍ（１５０μｍ）（日本グラファイトファイバー社製）等が挙げられる。
【００３８】
また、炭素繊維１２ａとして、アスペクト比の大きいカーボンナノチューブを用いてもよい。
【００３９】
フロロシリコーンゴム１２ｂとしては、フロロオルガノシロキサン構造（構成単位）を有するゴムであれば、特に限定されないが、一般式
【００４０】
【化３】
（式中、ｎは、０〜２０の整数である。）
で表される構成単位、一般式
【００４１】
【化４】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、炭素数が１〜８のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基である。）
で表される構成単位、一般式
【００４２】
【化５】
（式中、Ｒ１は、炭素数が１〜８のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、Ｒ３は、炭素数が２又は３のアルケニル基又はアルキニル基である。）
で表される構成単位及び一般式
【００４３】
【化６】
（式中、Ｒ１は、炭素数が１〜８のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基である。）
で表される構成単位を有するゴム等が挙げられる。
【００４４】
一般式（３）〜（５）において、炭素数１〜８のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基としては、特に限定されないが、メチル基、エチル基又はフェニル基が好ましい。このとき、炭素数１〜８のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基は、置換されていてもよい。
【００４５】
一般式（４）において、炭素数が２又は３のアルケニル基又はアルキニル基としては、特に限定されないが、ビニル基、アリル基、エチニル基等が挙げられ、ビニル基が好ましい。
【００４６】
フロロシリコーンゴム１２ｂは、必要に応じて、充填剤、老化防止剤、着色剤、可塑剤、ワックス、オイル等の添加剤が添加されていてもよい。
【００４７】
気泡１２ｃは、通常、空気、窒素等の気体を含み、炭素繊維１２ａ及びフロロシリコーンゴム１２ｂよりも熱容量が小さいため、発泡弾性層１２の熱容量が小さくなる。また、発泡弾性層１２は、気泡１２ｃが形成されているため、弾性が付与される。
【００４８】
発泡弾性層１２の空隙率は、通常、１５〜８５％であり、３０〜８０％が好ましい。発泡弾性層１２の空隙率が１５％未満であると、発泡弾性層１２の熱容量が大きくなったり、弾性が不十分になったりすることがあり、８５％を超えると、発泡弾性層１２の熱伝導性が小さくなったり、表面の平滑性が不十分になったりすることがある。
【００４９】
なお、発泡弾性層１２の空隙率ε［％］は、発泡弾性層１２の比重をρ１、気泡１２ｃを含まない発泡弾性層１２の比重をρ２とすると、式
ε＝｛（ρ２−ρ１）／ρ２｝×１００
で表される。
【００５０】
発泡弾性層１２の表面の十点平均粗さＲｚは、定着するトナーの体積平均粒径よりも小さいことが好ましい。Ｒｚが定着するトナーの体積平均粒径以上であると、画像の光沢ムラが発生しやすくなることがある。
【００５１】
発泡弾性層１２は、表面の十点平均粗さＲｚが５μｍ以下であることが好ましい。Ｒｚが５μｍを超えると、画像の光沢ムラが発生しやすくなることがある。
【００５２】
なお、発泡弾性層１２の表面の十点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１；１９９４に準拠して測定することができる。
【００５３】
発泡弾性層１２の厚さは、通常、０．１〜４ｍｍであり、０．５〜２ｍｍが好ましい。発泡弾性層１２の厚さが０．１ｍｍ未満であると、十分な定着ニップ幅を形成できないことがあり、４ｍｍを超えると、熱容量が増大して、定着ローラ１０の昇温時間が長くなることがある。
【００５４】
発泡弾性層１２を形成する方法としては、特に限定されないが、芯金１１上に、炭素繊維１２ａ、フロロシリコーンゴム１２ｂの前駆体及び発泡体を含む層を形成した後、加熱する方法等が挙げられる。
【００５５】
フロロシリコーンゴム１２ｂの前駆体は、ミラブル型フロロシリコーンゴム及び液状フロロシリコーンゴムのいずれであってもよいが、成形性を考慮すると、液状フロロシリコーンゴムが好ましい。
【００５６】
液状フロロシリコーンゴムは、縮合型液状フロロシリコーンゴム及び付加型液状フロロシリコーンゴムのいずれであってもよいが、加熱により硬化を促進できることから、付加型液状フロロシリコーンゴムが好ましい。
【００５７】
付加型液状フロロシリコーンゴムとしては、フロロシリコーンゴムを生成することが可能であれば、特に限定されないが、一般式（２）で表される構成単位及び一般式（４）で表される構成単位を有するフロロシリコーン樹脂、一般式（３）で表される構成単位及び一般式（５）で表される構成単位を有するシリコーン樹脂及び触媒を含む組成物等が挙げられる。中でも、離型性の観点から、一般式（２）で表される構成単位及び一般式（４）で表される構成単位を有するフロロシリコーン樹脂、一般式（２）で表される構成単位及び一般式（５）で表される構成単位を有するフロロシリコーン樹脂及び触媒を含む組成物が好ましい。
【００５８】
触媒としては、ヒドロシリル基と、アルケニル基又はアルキニル基の付加反応を促進することが可能であれば、特に限定されない。
【００５９】
付加型液状フロロシリコーンゴムの市販品としては、Ｘ３６−４２０（信越化学工業社製）、ＦＳＥ７５４０、ＦＳＬ７６４１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）、ＳＥ−１５４１−Ｕ（東レ・ダウコーニング社製）等が挙げられる。
【００６０】
なお、付加型液状フロロシリコーンゴムは、１液及び２液のいずれであってもよい。
【００６１】
発泡体としては、特に限定されないが、発泡剤、発泡粒子、バルーン等が挙げられる。
【００６２】
発泡剤は、分解することにより気泡１２ｃが形成される。
【００６３】
発泡剤としては、特に限定されないが、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム等の無機発泡剤；ｐ，ｐ'−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等の有機発泡剤；水が挙げられる。
【００６４】
発泡粒子は、低沸点炭化水素等の低沸点物質（コア）がアクリルニトリル系樹脂等の熱可塑性樹脂（シェル）に封じ込められており、膨張させることにより気泡１２ｃが形成される。
【００６５】
発泡粒子の市販品としては、ＡＤＶＡＮＣＥＬＬ ＥＭシリーズ（積水化学工業社製）、マツモトマイクロスフェアー（Ｒ）Ｆシリーズ（松本油脂製薬社製）等が挙げられる。
【００６６】
バルーンを構成する材料としては、特に限定されないが、アクリルニトリル系樹脂等の樹脂；ソーダ石灰ホウケイ酸ガラス、火山ガラス質堆積物等のガラス等が挙げられる。
【００６７】
バルーンの市販品としては、３Ｍ（ＴＭ）グラスバブルズ（住友スリーエム社製）、シラスバルーン、マツモトマイクロスフェアー（Ｒ）Ｆ−ＤＥシリーズ、ＭＦＬシリーズ（松本油脂製薬社製）等が挙げられる。
【００６８】
図３に、定着ローラ１０の変形例を示す。定着ローラ１０'は、芯金１１と発泡弾性層１２の間に弾性層１３がさらに形成されている以外は、定着ローラ１０と同一の構成である。これにより、発泡弾性層１２の厚さを小さくすることができる。
【００６９】
弾性層１３は、熱容量が小さくなることから、気泡を含む発泡弾性層であることが好ましい。
【００７０】
弾性層１３を構成する材料としては、特に限定されないが、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が挙げられる。中でも、発泡弾性層１２との密着性の観点から、フロロシリコーンゴムが好ましい。
【００７１】
一方、弾性層１３は、熱伝導性が大きくなることから、炭素繊維を含むことが好ましい。このとき、炭素繊維は、炭素繊維１２ａと同様に、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている炭素繊維、一般式（１）で表される化合物で表面処理されている炭素繊維及び未処理の炭素繊維のいずれであってもよい。
【００７２】
図４に、定着ローラ１０の変形例を示す。定着ローラ１０"は、発泡弾性層１２上にフロロシリコーンゴムを含む離型層１４がさらに形成されている以外は、定着ローラ１０と同一の構成である。これにより、表面の十点平均粗さＲｚを小さくすることができる。
【００７３】
なお、定着ローラ１０に、弾性層１３及び離型層１４を形成してもよい。
【００７４】
図５に、本発明の定着装置の一例を示す。なお、図５において、図１と同一の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。定着装置１００は、定着ローラ１０及び加圧ローラ２０を有する。
【００７５】
定着ローラ１０は、ハロゲンヒータ１５が内蔵されており、発泡弾性層１２の表面には、温度センサー１６が設置されている。
【００７６】
加圧ローラ２０は、芯金２１上に、耐熱性ゴムを含む弾性層２２及び離型層２３が順次積層されている。
【００７７】
加圧ローラ２０は、定着ローラ１０に圧接されており、ニップ部が形成されている。このとき、トナーＴが付着している記録媒体Ｐがニップ部を通過する際に、記録媒体Ｐに付着しているトナーＴは、定着ローラ１０により加熱されて軟化すると共に、加圧されて、記録媒体Ｐに定着する。
【００７８】
図６に、本発明の画像形成装置の一例を示す。なお、図６において、図５と同一の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。画像形成装置１０００は、定着装置１００と、感光体ドラム２００、感光体ドラム２００に接触して帯電させる帯電ローラ３００、帯電した感光体ドラム２００にレーザー光Ｌを照射して静電潜像を形成する露光装置（不図示）、感光体ドラム２００に形成された静電潜像にトナーで現像してトナー像を形成する現像ローラ４００、感光体ドラム２００に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写ローラ５００、トナー像が転写された感光体ドラム２００をクリーニングするクリーニング装置６００を有する。また、画像形成装置１０００は、帯電ローラ３００にＤＣ電圧を印加する電源３１０、感光体ドラム２００の表面電位を測定する表面電位計２１０を有する。
【００７９】
次に、画像形成装置１０００を用いて画像を形成する方法について説明する。まず、感光体ドラム２００を回転させながら、帯電ローラ３００を用いて、感光体ドラム２００に形成されている感光層（不図示）を一様に帯電させる。次に、露光装置を用いて、帯電した感光層にレーザー光Ｌを照射して静電潜像を形成する。さらに、現像ローラ４００を用いて、感光層に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像してトナー像を形成する。次に、転写ローラ５００を用いて、感光層に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する。そして、定着装置１００を用いて、記録媒体Ｐに転写されたトナー像を定着させる。
【００８０】
以上、本発明の定着部材として、ローラ状の定着部材について説明したが、本発明の定着部材は、ローラ状の定着部材に限定されず、シームレスベルト状等であってもよい。
【００８１】
シームレスベルト状の定着部材の基材を構成する材料としては、特に限定されないが、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の樹脂；ニッケル、ステンレス鋼等の金属が挙げられる。
【実施例】
【００８２】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、実施例により限定されない。なお、部は、質量部を意味する。
【００８３】
［ＰＦＡ被覆炭素繊維の作製］
ピッチ系炭素繊維ＸＮ−１００−０５Ｍ（日本グラファイトファイバー社製）に、平均粒径が０．２μｍ、固形分が２０質量％のＰＦＡのディスパージョンをスプレー塗布した後、セラミック製のボートに入れて、１００℃で２０分間乾燥させた。次に、３１０℃で２０分間加熱した後、乳鉢で軽くすり潰し、ＰＦＡ被覆炭素繊維を得た。
【００８４】
［フッ素処理剤コート炭素繊維の作製］
ピッチ系炭素繊維ＸＮ−１００−０５Ｍ（日本グラファイトファイバー社製）を６００℃で１０分間加熱した後、冷却した。次に、炭素繊維を、オプツールＤＳＸ（ダイキン工業社製）をパーフルオロヘキサンで０．１質量％に希釈した液に１５分間浸漬した後、３０℃、９０％ＲＨの雰囲気で１２時間乾燥させた。次に、１５０℃で加熱し、表面処理炭素繊維を得た。
【００８５】
［実施例１］
２液の付加型液状フロロシリコーンゴムＦＳＬ７６４１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）１００部、ＰＦＡ被覆炭素繊維４０部、樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）０．３部を混合し、ゴム組成物Ａを得た。
【００８６】
内面に環状のリブを設けて補強した厚さが０．４ｍｍのアルミニウム製の芯金の表面に、シリコーンゴム用プライマーＤＹ３９−０６７（東レ・ダウコーニング社製）を厚さが０．５μｍとなるように塗布した。得られた芯金をマンドレルに固定した後、発泡弾性層の厚さが２ｍｍとなるように、芯金とマンドレルの間隙にゴム組成物Ａを注入した。次に、１７５℃で１０分間加熱した後、２００℃で４時間加熱して、発泡弾性層を形成し、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が３０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．６μｍであった。
【００８７】
［実施例２］
樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．２部にした以外は、実施例１と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が２０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．１μｍであった。
【００８８】
［実施例３］
２液の付加型液状フロロシリコーンゴムＦＳＬ７６４１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）１００部、ピッチ系炭素繊維ＸＮ−１００−０５Ｍ（日本グラファイトファイバー社製）４０部、樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）０．３部を混合し、ゴム組成物Ｂを得た。
【００８９】
内面に環状のリブを設けて補強した厚さが０．４ｍｍのアルミニウム製の芯金の表面に、シリコーンゴム用プライマーＤＹ３９−０６７（東レ・ダウコーニング社製）を厚さが０．５μｍとなるように塗布した。得られた芯金をマンドレルに固定した後、発泡弾性層の厚さが２ｍｍとなるように、芯金とマンドレルの間隙にゴム組成物Ｂを注入した後、１３０℃で５分間の加熱し、冷却した。さらに、ゴム組成物Ａを厚さが２００μｍとなるように塗布した後、２００℃で４時間加熱して、発泡弾性層を形成し、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が３０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．１μｍであった。
【００９０】
［実施例４］
ゴム組成物Ａ及びＢを作製する際の樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．５部にした以外は、実施例３と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が５０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．２μｍであった。
【００９１】
［実施例５］
ゴム組成物Ａ及びＢを作製する際の樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．７部にした以外は、実施例３と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が７０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが３．８μｍであった。
【００９２】
［実施例６］
ゴム組成物Ａ及びＢを作製する際の樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．７５部にした以外は、実施例３と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が７５％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．１μｍであった。
【００９３】
［実施例７］
ゴム組成物Ａ及びＢを作製する際の樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．８部にした以外は、実施例３と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が８０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．２μｍであった。
【００９４】
［実施例８］
ゴム組成物Ａ及びＢを作製する際の樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．２部にした以外は、実施例３と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が２０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．２μｍであった。
【００９５】
［実施例９］
ゴム組成物Ａ及びＢを作製する際の樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．８５部にした以外は、実施例３と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が８５％であり、表面の十点平均粗さＲｚが１０．５μｍであった。
【００９６】
［実施例１０］
ＰＦＡ被覆炭素繊維の代わりに、表面処理炭素繊維を用いた以外は、実施例１と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が３０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．６μｍであった。
【００９７】
［実施例１１］
ＰＦＡ被覆炭素繊維の代わりに、表面処理炭素繊維を用いた以外は、実施例２と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が２０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．１μｍであった。
【００９８】
［比較例１］
２液の付加型液状フロロシリコーンゴムＦＳＬ７６４１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）の代わりに、２液の付加型シリコーンゴムＤＹ３５−２０８３（東レ・ダウコーニング社製）を用いた以外は、実施例１と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が３０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．０μｍであった。
【００９９】
［比較例２］
２液の付加型シリコーンゴムＤＹ３５−２０８３（東レ・ダウコーニング社製）１００部、ピッチ系炭素繊維ＸＮ−１００−０５Ｍ（日本グラファイトファイバー社製）４０部及び樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）０．３部を混合し、ゴム組成物Ｃを得た。
【０１００】
内面に環状のリブを設けて補強した厚さが０．４ｍｍのアルミニウム製の芯金の表面に、シリコーンゴム用プライマーＤＹ３９−０６７（東レ・ダウコーニング社製）を厚さが０．５μｍとなるように塗布した。得られた芯金をマンドレルに固定した後、発泡弾性層の厚さが２ｍｍとなるように、芯金とマンドレルの間隙にゴム組成物Ｃを注入し、１５０℃で１０分間加熱した。次に、厚さが３０μｍのＰＦＡチューブを被せた後、２００℃で４時間加熱して、発泡弾性層及びＰＦＡ層を形成し、定着ローラを得た。なお、ＰＦＡチューブとして、内面をエッチング処理した後、プライマー＃１０１（信越化学工業社製）を塗布し、３０分間自然乾燥させたものを用いた。このとき、発泡弾性層は、空隙率が３０％であり、ＰＦＡ層は、表面の十点平均粗さＲｚが２．０μｍであった。
【０１０１】
［評価方法］
実施例及び比較例の定着ローラを、ＲＩＣＯＨ ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ４５００（リコー社製）を用いて、未定着画像を形成した後、ＲＩＣＯＨ ｉｍａｇｉｏ ＭＦ４５７０の定着ユニット（リコー社製）を用いて、未定着画像を定着し、耐オフセット性及び画像の光沢ムラを評価した。このとき、定着ローラには、１０００Ｗのハロゲンヒータが内蔵されている。また、体積平均粒径が６．０μｍのトナーを用いて、Ａ４サイズの再生紙マイリサイクルペーパーＧＰ（リコー社製）１００００枚に、解像度が６００ｄｐｉ、画像面積率が１００％のブラックのベタ画像を形成した。
【０１０２】
［耐オフセット性］
定着枚数が１００００枚に達した時点で、定着ローラの表面を目視で観察してトナーオフセットの有無を確認した。また、定着装置に白紙を通紙して、定着ローラの表面から白紙に転写されたトナーの有無を目視により確認した。なお、トナーオフセット及び白紙に転写されたトナーが無い場合を◎、トナーオフセット及び白紙に転写されたトナーのいずれかが微量にある場合を○、トナーオフセット及び白紙に転写されたトナーがある場合を×として、判定した。
【０１０３】
［画像の光沢ムラ］
定着枚数が１００００枚目のベタ画像の光沢ムラを目視により確認した。なお、光沢ムラが無い場合を◎、光沢ムラが僅かにある場合を○、光沢ムラがある場合を×として、判定した。
【０１０４】
［定着ユニットの立ち上がり時間］
定着ユニットの立ち上がり時間は、室温で一晩、電源をＯＦＦにした定着ユニットの電源をＯＮにして、定着ローラの表面が１６０℃に到達するまでの時間を測定した。
【０１０５】
以上の評価結果を表１に示す。
【０１０６】
【表１】
［圧縮永久歪み］
実施例１、２のゴム組成物Ａを厚さ２ｍｍ、縦横１００ｍｍの金型に注入した後、発泡弾性層を形成する場合と同様の条件で加熱した。得られたサンプルを５０ｍｍ角に切断した後、３枚重ねて、１８０℃で２２時間２５％圧縮させた場合の圧縮永久歪みを測定した。評価結果を表２に示す。
【０１０７】
【表２】
なお、表２には、ＰＦＡ被覆炭素繊維の代わりに、ピッチ系炭素繊維ＸＮ−１００−０５Ｍ（日本グラファイトファイバー社製）を用いた以外は、実施例１、２のゴム組成物Ａと同様の参考例１、２のゴム組成物の評価結果も併記した。
【０１０８】
表１より、フロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層が形成されている実施例１〜１１の定着ローラは、シリコーンゴムを含む発泡弾性層が形成されている比較例１の定着ローラよりも耐オフセット性に優れることがわかる。また、実施例１〜１１の定着ローラは、比較例１、２の定着ローラよりも画像の光沢ムラが少ないことがわかる。なお、比較例１の定着ローラは、トナーオフセットに起因する画像の光沢ムラが発生した。さらに、実施例１〜１１及び比較例１、２の定着ローラは、炭素繊維を含む発泡弾性層が形成されているため、定着ユニットの立ち上がり時間が短いことがわかる。
【０１０９】
また、表２より、ＰＦＡで被覆されている炭素繊維を含む発泡弾性層は、ＰＦＡで被覆されていない炭素繊維を含む発泡弾性層よりも圧縮永久歪みが小さいことがわかる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０、１０'、１０" 定着ローラ
１１ 芯金
１２ 発泡弾性層
１２ａ 炭素繊維
１２ｂ フロロシリコーンゴム
１２ｃ 気泡
１３ 弾性層
１４ 離型層
Ａ 伝熱経路
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１１】
【特許文献１】特開２００８−１９７５８５号公報
【特許文献２】特開２００６−１８１７３号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着部材、定着部材の製造方法、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ等の電子写真方式のカラー画像形成装置は、記録媒体上に４色（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）のトナーからなるカラー画像を形成する画像形成部と、形成されたカラー画像を記録媒体上に定着させる定着装置を備えている。定着装置は、記録媒体上のカラー画像を加熱して定着させる定着部材と、定着部材と定着ニップを形成する加圧部材を有し、記録媒体が定着ニップを通過する際に、カラー画像を加熱加圧して記録媒体上に定着させる。
【０００３】
定着部材は、一般に、ローラ形状又はベルト形状であり、金属ローラ又は樹脂製のシームレスベルト上に、シリコーンゴムを含む弾性層が形成されており、ヒーターを有する。
【０００４】
しかしながら、弾性層の熱伝導性が小さく、熱容量が大きいことから、昇温時間が長くなるという問題があった。
【０００５】
そこで、特許文献１には、芯金の外表面に、炭素繊維、シリコーンゴム及び気泡を含む弾性層が形成されている加熱ローラが開示されている。
【０００６】
しかしながら、シリコーンゴムは離型性が不十分であるため、トナーオフセットが発生しやすいという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２には、側鎖にフルオロアルキル基を有するフロロシリコーンを含有するシリコーンゴムから成る弾性層が形成されている定着部材が開示されている。
【０００８】
しかしながら、側鎖にフルオロアルキル基を有するフロロシリコーンを含有するシリコーンゴムから成る弾性層に炭素繊維を添加すると、弾性層の圧縮永久歪みが大きくなるという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記従来技術が有する問題に鑑み、弾性層の圧縮永久歪みが小さく、耐オフセット性に優れる定着部材及び該定着部材の製造方法を提供することを目的とする。また、本発明は、該定着部材を有する定着装置及び画像形成装置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】
【００１０】
請求項１に記載の発明は、トナーの定着に用いられる定着部材であって、基材上に、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層が形成されており、前記炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
【００１１】
【化１】
（式中、ｐは、１以上５０以下の整数である。）
で表される化合物で表面処理されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着部材において、前記フッ素樹脂は、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であることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の定着部材において、前記基材と前記発泡弾性層の間に、弾性層がさらに形成されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の定着部材において、前記基材と前記発泡弾性層の間に形成されている弾性層は、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層であることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の定着部材において、前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の定着部材において、前記発泡弾性層は、空隙率が１５％以上８５％以下であることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の定着部材において、前記トナーの定着に用いられる表面の十点平均粗さＲｚが５μｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、トナーの定着に用いられる定着部材を製造する方法であって、基材上に、炭素繊維、フロロシリコーンゴムの前駆体及び発泡体を含む層を形成する工程と、該層が形成された基材を加熱する工程を有し、前記炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
【００１９】
【化２】
（式中、ｐは、１以上５０以下の整数である。）
で表される化合物で表面処理されていることを特徴とする。
【００２０】
請求項９に記載の発明は、定着装置において、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の定着部材を有することを特徴とする。
【００２１】
請求項１０に記載の発明は、画像形成装置において、感光体と、該感光体を帯電させる帯電装置と、該帯電した感光体に露光して静電潜像を形成する露光装置と、該感光体に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、該感光体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、請求項９に記載の定着装置を有することを特徴とする。
【００２２】
請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の画像形成装置において、前記定着部材の前記トナーの定着に用いられる表面の十点平均粗さＲｚは、前記トナーの体積平均粒径よりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
本発明によれば、弾性層の圧縮永久歪みが小さく、耐オフセット性に優れる定着部材及び該定着部材の製造方法を提供することができる。また、本発明によれば、該定着部材を有する定着装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の定着部材の一例を示す断面図である。
【図２】図１の定着部材の構造を示す模式図である。
【図３】図１の定着部材の変形例を示す断面図である。
【図４】図１の定着部材の変形例を示す断面図である。
【図５】本発明の定着装置の一例を示す断面図である。
【図６】本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
次に、本発明を実施するための形態を図面と共に説明する。
【００２６】
図１に、本発明の定着部材の一例として、トナーの定着に用いられる定着ローラ１０を示す。定着ローラ１０は、芯金１１上に、プライマー層（不図示）を介して、発泡弾性層１２が形成されている。
【００２７】
芯金１１を構成する材料としては、特に限定されないが、アルミニウム、ステンレス鋼、真鍮、銅等の金属；ガラス；セラミックス等が挙げられる。
【００２８】
発泡弾性層１２は、図２に示すように、炭素繊維１２ａ、フロロシリコーンゴム１２ｂ及び気泡１２ｃを含む。このとき、気泡１２ｃは、独立気泡及び連続気泡のいずれであってもよい。
【００２９】
炭素繊維１２ａは、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式（１）で表される化合物で表面処理されている。このため、発泡弾性層１２が摩耗して、発泡弾性層１２の表面に炭素繊維１２ａが露出しても、離型性の低下を抑制することができ、耐久性を向上させることができる。このとき、炭素繊維１２ａは、フッ素樹脂を含む層が表面の少なくとも一部に形成されていればよい。また、炭素繊維１２ａは、一般式（１）で表される化合物で表面の少なくとも一部が表面処理されていればよい。
【００３０】
フッ素樹脂は、溶融成膜性を考慮すると、融点が２５０〜３００℃であることが好ましい。
【００３１】
このようなフッ素樹脂としては、特に限定されないが、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）等が挙げられる。
【００３２】
一般式（１）で表される化合物の市販品としては、オプツールＤＳＸ（ダイキン工業社製）等が挙げられる。
【００３３】
炭素繊維１２ａは、フロロシリコーンゴム１２ｂ及び気泡１２ｃよりも熱伝導性が高いので、発泡弾性層１２は、熱伝導性が良好となる。特に、炭素繊維１２ａが気泡１２ｃの周囲に沿って配向するため、炭素繊維１２ａ同士が接触して伝熱経路Ａとなる。その結果、伝熱経路Ａを経て、芯金１１から発泡弾性層１２の表面に熱が移動しやすくなる。
【００３４】
発泡弾性層１２中の炭素繊維１２ａの含有量は、フロロシリコーンゴム１２ｂに対して、通常、１〜５０質量％であり、５〜４０質量％が好ましい。炭素繊維１２ａの含有量が１質量％未満であると、熱伝導性が不十分になることがあり、５０質量％を超えると、弾性が不十分になることがある。
【００３５】
炭素繊維１２ａとしては、特に限定されないが、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。中でも、熱伝導性に優れることから、ピッチ系炭素繊維が好ましい。
【００３６】
ＰＡＮ系炭素繊維の市販品としては、トレカ（Ｒ）ミルドファイバーＭＬＤ−３０、ＭＬＤ−３００、ＭＬＤ−１０００（東レ社製）、パイロフィルチョップドファイバー（三菱レイヨン社製）等が挙げられる。
【００３７】
ピッチ系炭素繊維の市販品としては、ＧＲＡＮＯＣ（Ｒ）ミルドＸＮ−１００−０５Ｍ（５０μｍ）、ＸＮ−１００−１５Ｍ（１５０μｍ）（日本グラファイトファイバー社製）等が挙げられる。
【００３８】
また、炭素繊維１２ａとして、アスペクト比の大きいカーボンナノチューブを用いてもよい。
【００３９】
フロロシリコーンゴム１２ｂとしては、フロロオルガノシロキサン構造（構成単位）を有するゴムであれば、特に限定されないが、一般式
【００４０】
【化３】
（式中、ｎは、０〜２０の整数である。）
で表される構成単位、一般式
【００４１】
【化４】
（式中、Ｒ１及びＲ２は、それぞれ独立に、炭素数が１〜８のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基である。）
で表される構成単位、一般式
【００４２】
【化５】
（式中、Ｒ１は、炭素数が１〜８のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基であり、Ｒ３は、炭素数が２又は３のアルケニル基又はアルキニル基である。）
で表される構成単位及び一般式
【００４３】
【化６】
（式中、Ｒ１は、炭素数が１〜８のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基である。）
で表される構成単位を有するゴム等が挙げられる。
【００４４】
一般式（３）〜（５）において、炭素数１〜８のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基としては、特に限定されないが、メチル基、エチル基又はフェニル基が好ましい。このとき、炭素数１〜８のアルキル基、シクロアルキル基又はアリール基は、置換されていてもよい。
【００４５】
一般式（４）において、炭素数が２又は３のアルケニル基又はアルキニル基としては、特に限定されないが、ビニル基、アリル基、エチニル基等が挙げられ、ビニル基が好ましい。
【００４６】
フロロシリコーンゴム１２ｂは、必要に応じて、充填剤、老化防止剤、着色剤、可塑剤、ワックス、オイル等の添加剤が添加されていてもよい。
【００４７】
気泡１２ｃは、通常、空気、窒素等の気体を含み、炭素繊維１２ａ及びフロロシリコーンゴム１２ｂよりも熱容量が小さいため、発泡弾性層１２の熱容量が小さくなる。また、発泡弾性層１２は、気泡１２ｃが形成されているため、弾性が付与される。
【００４８】
発泡弾性層１２の空隙率は、通常、１５〜８５％であり、３０〜８０％が好ましい。発泡弾性層１２の空隙率が１５％未満であると、発泡弾性層１２の熱容量が大きくなったり、弾性が不十分になったりすることがあり、８５％を超えると、発泡弾性層１２の熱伝導性が小さくなったり、表面の平滑性が不十分になったりすることがある。
【００４９】
なお、発泡弾性層１２の空隙率ε［％］は、発泡弾性層１２の比重をρ１、気泡１２ｃを含まない発泡弾性層１２の比重をρ２とすると、式
ε＝｛（ρ２−ρ１）／ρ２｝×１００
で表される。
【００５０】
発泡弾性層１２の表面の十点平均粗さＲｚは、定着するトナーの体積平均粒径よりも小さいことが好ましい。Ｒｚが定着するトナーの体積平均粒径以上であると、画像の光沢ムラが発生しやすくなることがある。
【００５１】
発泡弾性層１２は、表面の十点平均粗さＲｚが５μｍ以下であることが好ましい。Ｒｚが５μｍを超えると、画像の光沢ムラが発生しやすくなることがある。
【００５２】
なお、発泡弾性層１２の表面の十点平均粗さＲｚは、ＪＩＳ Ｂ０６０１；１９９４に準拠して測定することができる。
【００５３】
発泡弾性層１２の厚さは、通常、０．１〜４ｍｍであり、０．５〜２ｍｍが好ましい。発泡弾性層１２の厚さが０．１ｍｍ未満であると、十分な定着ニップ幅を形成できないことがあり、４ｍｍを超えると、熱容量が増大して、定着ローラ１０の昇温時間が長くなることがある。
【００５４】
発泡弾性層１２を形成する方法としては、特に限定されないが、芯金１１上に、炭素繊維１２ａ、フロロシリコーンゴム１２ｂの前駆体及び発泡体を含む層を形成した後、加熱する方法等が挙げられる。
【００５５】
フロロシリコーンゴム１２ｂの前駆体は、ミラブル型フロロシリコーンゴム及び液状フロロシリコーンゴムのいずれであってもよいが、成形性を考慮すると、液状フロロシリコーンゴムが好ましい。
【００５６】
液状フロロシリコーンゴムは、縮合型液状フロロシリコーンゴム及び付加型液状フロロシリコーンゴムのいずれであってもよいが、加熱により硬化を促進できることから、付加型液状フロロシリコーンゴムが好ましい。
【００５７】
付加型液状フロロシリコーンゴムとしては、フロロシリコーンゴムを生成することが可能であれば、特に限定されないが、一般式（２）で表される構成単位及び一般式（４）で表される構成単位を有するフロロシリコーン樹脂、一般式（３）で表される構成単位及び一般式（５）で表される構成単位を有するシリコーン樹脂及び触媒を含む組成物等が挙げられる。中でも、離型性の観点から、一般式（２）で表される構成単位及び一般式（４）で表される構成単位を有するフロロシリコーン樹脂、一般式（２）で表される構成単位及び一般式（５）で表される構成単位を有するフロロシリコーン樹脂及び触媒を含む組成物が好ましい。
【００５８】
触媒としては、ヒドロシリル基と、アルケニル基又はアルキニル基の付加反応を促進することが可能であれば、特に限定されない。
【００５９】
付加型液状フロロシリコーンゴムの市販品としては、Ｘ３６−４２０（信越化学工業社製）、ＦＳＥ７５４０、ＦＳＬ７６４１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）、ＳＥ−１５４１−Ｕ（東レ・ダウコーニング社製）等が挙げられる。
【００６０】
なお、付加型液状フロロシリコーンゴムは、１液及び２液のいずれであってもよい。
【００６１】
発泡体としては、特に限定されないが、発泡剤、発泡粒子、バルーン等が挙げられる。
【００６２】
発泡剤は、分解することにより気泡１２ｃが形成される。
【００６３】
発泡剤としては、特に限定されないが、重炭酸ナトリウム、重炭酸アンモニウム等の無機発泡剤；ｐ，ｐ'−オキシビス（ベンゼンスルホニルヒドラジド）、ジニトロソペンタメチレンテトラミン、アゾジカルボンアミド、アゾビスイソブチロニトリル等の有機発泡剤；水が挙げられる。
【００６４】
発泡粒子は、低沸点炭化水素等の低沸点物質（コア）がアクリルニトリル系樹脂等の熱可塑性樹脂（シェル）に封じ込められており、膨張させることにより気泡１２ｃが形成される。
【００６５】
発泡粒子の市販品としては、ＡＤＶＡＮＣＥＬＬ ＥＭシリーズ（積水化学工業社製）、マツモトマイクロスフェアー（Ｒ）Ｆシリーズ（松本油脂製薬社製）等が挙げられる。
【００６６】
バルーンを構成する材料としては、特に限定されないが、アクリルニトリル系樹脂等の樹脂；ソーダ石灰ホウケイ酸ガラス、火山ガラス質堆積物等のガラス等が挙げられる。
【００６７】
バルーンの市販品としては、３Ｍ（ＴＭ）グラスバブルズ（住友スリーエム社製）、シラスバルーン、マツモトマイクロスフェアー（Ｒ）Ｆ−ＤＥシリーズ、ＭＦＬシリーズ（松本油脂製薬社製）等が挙げられる。
【００６８】
図３に、定着ローラ１０の変形例を示す。定着ローラ１０'は、芯金１１と発泡弾性層１２の間に弾性層１３がさらに形成されている以外は、定着ローラ１０と同一の構成である。これにより、発泡弾性層１２の厚さを小さくすることができる。
【００６９】
弾性層１３は、熱容量が小さくなることから、気泡を含む発泡弾性層であることが好ましい。
【００７０】
弾性層１３を構成する材料としては、特に限定されないが、ジメチルシリコーンゴム、メチルフェニルシリコーンゴム、フロロシリコーンゴム等が挙げられる。中でも、発泡弾性層１２との密着性の観点から、フロロシリコーンゴムが好ましい。
【００７１】
一方、弾性層１３は、熱伝導性が大きくなることから、炭素繊維を含むことが好ましい。このとき、炭素繊維は、炭素繊維１２ａと同様に、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている炭素繊維、一般式（１）で表される化合物で表面処理されている炭素繊維及び未処理の炭素繊維のいずれであってもよい。
【００７２】
図４に、定着ローラ１０の変形例を示す。定着ローラ１０"は、発泡弾性層１２上にフロロシリコーンゴムを含む離型層１４がさらに形成されている以外は、定着ローラ１０と同一の構成である。これにより、表面の十点平均粗さＲｚを小さくすることができる。
【００７３】
なお、定着ローラ１０に、弾性層１３及び離型層１４を形成してもよい。
【００７４】
図５に、本発明の定着装置の一例を示す。なお、図５において、図１と同一の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。定着装置１００は、定着ローラ１０及び加圧ローラ２０を有する。
【００７５】
定着ローラ１０は、ハロゲンヒータ１５が内蔵されており、発泡弾性層１２の表面には、温度センサー１６が設置されている。
【００７６】
加圧ローラ２０は、芯金２１上に、耐熱性ゴムを含む弾性層２２及び離型層２３が順次積層されている。
【００７７】
加圧ローラ２０は、定着ローラ１０に圧接されており、ニップ部が形成されている。このとき、トナーＴが付着している記録媒体Ｐがニップ部を通過する際に、記録媒体Ｐに付着しているトナーＴは、定着ローラ１０により加熱されて軟化すると共に、加圧されて、記録媒体Ｐに定着する。
【００７８】
図６に、本発明の画像形成装置の一例を示す。なお、図６において、図５と同一の構成については、同一の符号を付して、説明を省略する。画像形成装置１０００は、定着装置１００と、感光体ドラム２００、感光体ドラム２００に接触して帯電させる帯電ローラ３００、帯電した感光体ドラム２００にレーザー光Ｌを照射して静電潜像を形成する露光装置（不図示）、感光体ドラム２００に形成された静電潜像にトナーで現像してトナー像を形成する現像ローラ４００、感光体ドラム２００に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する転写ローラ５００、トナー像が転写された感光体ドラム２００をクリーニングするクリーニング装置６００を有する。また、画像形成装置１０００は、帯電ローラ３００にＤＣ電圧を印加する電源３１０、感光体ドラム２００の表面電位を測定する表面電位計２１０を有する。
【００７９】
次に、画像形成装置１０００を用いて画像を形成する方法について説明する。まず、感光体ドラム２００を回転させながら、帯電ローラ３００を用いて、感光体ドラム２００に形成されている感光層（不図示）を一様に帯電させる。次に、露光装置を用いて、帯電した感光層にレーザー光Ｌを照射して静電潜像を形成する。さらに、現像ローラ４００を用いて、感光層に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像してトナー像を形成する。次に、転写ローラ５００を用いて、感光層に形成されたトナー像を記録媒体Ｐに転写する。そして、定着装置１００を用いて、記録媒体Ｐに転写されたトナー像を定着させる。
【００８０】
以上、本発明の定着部材として、ローラ状の定着部材について説明したが、本発明の定着部材は、ローラ状の定着部材に限定されず、シームレスベルト状等であってもよい。
【００８１】
シームレスベルト状の定着部材の基材を構成する材料としては、特に限定されないが、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の樹脂；ニッケル、ステンレス鋼等の金属が挙げられる。
【実施例】
【００８２】
以下、本発明を実施例により具体的に説明するが、本発明は、実施例により限定されない。なお、部は、質量部を意味する。
【００８３】
［ＰＦＡ被覆炭素繊維の作製］
ピッチ系炭素繊維ＸＮ−１００−０５Ｍ（日本グラファイトファイバー社製）に、平均粒径が０．２μｍ、固形分が２０質量％のＰＦＡのディスパージョンをスプレー塗布した後、セラミック製のボートに入れて、１００℃で２０分間乾燥させた。次に、３１０℃で２０分間加熱した後、乳鉢で軽くすり潰し、ＰＦＡ被覆炭素繊維を得た。
【００８４】
［フッ素処理剤コート炭素繊維の作製］
ピッチ系炭素繊維ＸＮ−１００−０５Ｍ（日本グラファイトファイバー社製）を６００℃で１０分間加熱した後、冷却した。次に、炭素繊維を、オプツールＤＳＸ（ダイキン工業社製）をパーフルオロヘキサンで０．１質量％に希釈した液に１５分間浸漬した後、３０℃、９０％ＲＨの雰囲気で１２時間乾燥させた。次に、１５０℃で加熱し、表面処理炭素繊維を得た。
【００８５】
［実施例１］
２液の付加型液状フロロシリコーンゴムＦＳＬ７６４１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）１００部、ＰＦＡ被覆炭素繊維４０部、樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）０．３部を混合し、ゴム組成物Ａを得た。
【００８６】
内面に環状のリブを設けて補強した厚さが０．４ｍｍのアルミニウム製の芯金の表面に、シリコーンゴム用プライマーＤＹ３９−０６７（東レ・ダウコーニング社製）を厚さが０．５μｍとなるように塗布した。得られた芯金をマンドレルに固定した後、発泡弾性層の厚さが２ｍｍとなるように、芯金とマンドレルの間隙にゴム組成物Ａを注入した。次に、１７５℃で１０分間加熱した後、２００℃で４時間加熱して、発泡弾性層を形成し、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が３０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．６μｍであった。
【００８７】
［実施例２］
樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．２部にした以外は、実施例１と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が２０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．１μｍであった。
【００８８】
［実施例３］
２液の付加型液状フロロシリコーンゴムＦＳＬ７６４１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）１００部、ピッチ系炭素繊維ＸＮ−１００−０５Ｍ（日本グラファイトファイバー社製）４０部、樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）０．３部を混合し、ゴム組成物Ｂを得た。
【００８９】
内面に環状のリブを設けて補強した厚さが０．４ｍｍのアルミニウム製の芯金の表面に、シリコーンゴム用プライマーＤＹ３９−０６７（東レ・ダウコーニング社製）を厚さが０．５μｍとなるように塗布した。得られた芯金をマンドレルに固定した後、発泡弾性層の厚さが２ｍｍとなるように、芯金とマンドレルの間隙にゴム組成物Ｂを注入した後、１３０℃で５分間の加熱し、冷却した。さらに、ゴム組成物Ａを厚さが２００μｍとなるように塗布した後、２００℃で４時間加熱して、発泡弾性層を形成し、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が３０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．１μｍであった。
【００９０】
［実施例４］
ゴム組成物Ａ及びＢを作製する際の樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．５部にした以外は、実施例３と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が５０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．２μｍであった。
【００９１】
［実施例５］
ゴム組成物Ａ及びＢを作製する際の樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．７部にした以外は、実施例３と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が７０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが３．８μｍであった。
【００９２】
［実施例６］
ゴム組成物Ａ及びＢを作製する際の樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．７５部にした以外は、実施例３と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が７５％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．１μｍであった。
【００９３】
［実施例７］
ゴム組成物Ａ及びＢを作製する際の樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．８部にした以外は、実施例３と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が８０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．２μｍであった。
【００９４】
［実施例８］
ゴム組成物Ａ及びＢを作製する際の樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．２部にした以外は、実施例３と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が２０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．２μｍであった。
【００９５】
［実施例９］
ゴム組成物Ａ及びＢを作製する際の樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）の添加量を０．８５部にした以外は、実施例３と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が８５％であり、表面の十点平均粗さＲｚが１０．５μｍであった。
【００９６】
［実施例１０］
ＰＦＡ被覆炭素繊維の代わりに、表面処理炭素繊維を用いた以外は、実施例１と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が３０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．６μｍであった。
【００９７】
［実施例１１］
ＰＦＡ被覆炭素繊維の代わりに、表面処理炭素繊維を用いた以外は、実施例２と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が２０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．１μｍであった。
【００９８】
［比較例１］
２液の付加型液状フロロシリコーンゴムＦＳＬ７６４１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ社製）の代わりに、２液の付加型シリコーンゴムＤＹ３５−２０８３（東レ・ダウコーニング社製）を用いた以外は、実施例１と同様にして、定着ローラを得た。このとき、発泡弾性層は、空隙率が３０％であり、表面の十点平均粗さＲｚが４．０μｍであった。
【００９９】
［比較例２］
２液の付加型シリコーンゴムＤＹ３５−２０８３（東レ・ダウコーニング社製）１００部、ピッチ系炭素繊維ＸＮ−１００−０５Ｍ（日本グラファイトファイバー社製）４０部及び樹脂バルーンＦ−８０ＤＥ（松本油脂製薬社製）０．３部を混合し、ゴム組成物Ｃを得た。
【０１００】
内面に環状のリブを設けて補強した厚さが０．４ｍｍのアルミニウム製の芯金の表面に、シリコーンゴム用プライマーＤＹ３９−０６７（東レ・ダウコーニング社製）を厚さが０．５μｍとなるように塗布した。得られた芯金をマンドレルに固定した後、発泡弾性層の厚さが２ｍｍとなるように、芯金とマンドレルの間隙にゴム組成物Ｃを注入し、１５０℃で１０分間加熱した。次に、厚さが３０μｍのＰＦＡチューブを被せた後、２００℃で４時間加熱して、発泡弾性層及びＰＦＡ層を形成し、定着ローラを得た。なお、ＰＦＡチューブとして、内面をエッチング処理した後、プライマー＃１０１（信越化学工業社製）を塗布し、３０分間自然乾燥させたものを用いた。このとき、発泡弾性層は、空隙率が３０％であり、ＰＦＡ層は、表面の十点平均粗さＲｚが２．０μｍであった。
【０１０１】
［評価方法］
実施例及び比較例の定着ローラを、ＲＩＣＯＨ ｉｍａｇｉｏ ＭＰ Ｃ４５００（リコー社製）を用いて、未定着画像を形成した後、ＲＩＣＯＨ ｉｍａｇｉｏ ＭＦ４５７０の定着ユニット（リコー社製）を用いて、未定着画像を定着し、耐オフセット性及び画像の光沢ムラを評価した。このとき、定着ローラには、１０００Ｗのハロゲンヒータが内蔵されている。また、体積平均粒径が６．０μｍのトナーを用いて、Ａ４サイズの再生紙マイリサイクルペーパーＧＰ（リコー社製）１００００枚に、解像度が６００ｄｐｉ、画像面積率が１００％のブラックのベタ画像を形成した。
【０１０２】
［耐オフセット性］
定着枚数が１００００枚に達した時点で、定着ローラの表面を目視で観察してトナーオフセットの有無を確認した。また、定着装置に白紙を通紙して、定着ローラの表面から白紙に転写されたトナーの有無を目視により確認した。なお、トナーオフセット及び白紙に転写されたトナーが無い場合を◎、トナーオフセット及び白紙に転写されたトナーのいずれかが微量にある場合を○、トナーオフセット及び白紙に転写されたトナーがある場合を×として、判定した。
【０１０３】
［画像の光沢ムラ］
定着枚数が１００００枚目のベタ画像の光沢ムラを目視により確認した。なお、光沢ムラが無い場合を◎、光沢ムラが僅かにある場合を○、光沢ムラがある場合を×として、判定した。
【０１０４】
［定着ユニットの立ち上がり時間］
定着ユニットの立ち上がり時間は、室温で一晩、電源をＯＦＦにした定着ユニットの電源をＯＮにして、定着ローラの表面が１６０℃に到達するまでの時間を測定した。
【０１０５】
以上の評価結果を表１に示す。
【０１０６】
【表１】
［圧縮永久歪み］
実施例１、２のゴム組成物Ａを厚さ２ｍｍ、縦横１００ｍｍの金型に注入した後、発泡弾性層を形成する場合と同様の条件で加熱した。得られたサンプルを５０ｍｍ角に切断した後、３枚重ねて、１８０℃で２２時間２５％圧縮させた場合の圧縮永久歪みを測定した。評価結果を表２に示す。
【０１０７】
【表２】
なお、表２には、ＰＦＡ被覆炭素繊維の代わりに、ピッチ系炭素繊維ＸＮ−１００−０５Ｍ（日本グラファイトファイバー社製）を用いた以外は、実施例１、２のゴム組成物Ａと同様の参考例１、２のゴム組成物の評価結果も併記した。
【０１０８】
表１より、フロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層が形成されている実施例１〜１１の定着ローラは、シリコーンゴムを含む発泡弾性層が形成されている比較例１の定着ローラよりも耐オフセット性に優れることがわかる。また、実施例１〜１１の定着ローラは、比較例１、２の定着ローラよりも画像の光沢ムラが少ないことがわかる。なお、比較例１の定着ローラは、トナーオフセットに起因する画像の光沢ムラが発生した。さらに、実施例１〜１１及び比較例１、２の定着ローラは、炭素繊維を含む発泡弾性層が形成されているため、定着ユニットの立ち上がり時間が短いことがわかる。
【０１０９】
また、表２より、ＰＦＡで被覆されている炭素繊維を含む発泡弾性層は、ＰＦＡで被覆されていない炭素繊維を含む発泡弾性層よりも圧縮永久歪みが小さいことがわかる。
【符号の説明】
【０１１０】
１０、１０'、１０" 定着ローラ
１１ 芯金
１２ 発泡弾性層
１２ａ 炭素繊維
１２ｂ フロロシリコーンゴム
１２ｃ 気泡
１３ 弾性層
１４ 離型層
Ａ 伝熱経路
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１１１】
【特許文献１】特開２００８−１９７５８５号公報
【特許文献２】特開２００６−１８１７３号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーの定着に用いられる定着部材であって、
基材上に、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層が形成されており、
前記炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
【化１】
（式中、ｐは、１以上５０以下の整数である。）
で表される化合物で表面処理されていることを特徴とする定着部材。
【請求項２】
前記フッ素樹脂は、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であることを特徴とする請求項１に記載の定着部材。
【請求項３】
前記基材と前記発泡弾性層の間に、弾性層がさらに形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着部材。
【請求項４】
前記基材と前記発泡弾性層の間に形成されている弾性層は、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層であることを特徴とする請求項３に記載の定着部材。
【請求項５】
前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の定着部材。
【請求項６】
前記発泡弾性層は、空隙率が１５％以上８５％以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の定着部材。
【請求項７】
前記トナーの定着に用いられる表面の十点平均粗さＲｚが５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の定着部材。
【請求項８】
トナーの定着に用いられる定着部材を製造する方法であって、
基材上に、炭素繊維、フロロシリコーンゴムの前駆体及び発泡体を含む層を形成する工程と、
該層が形成された基材を加熱する工程を有し、
前記炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
【化２】
（式中、ｐは、１以上５０以下の整数である。）
で表される化合物で表面処理されていることを特徴とする定着部材の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の定着部材を有することを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
感光体と、
該感光体を帯電させる帯電装置と、
該帯電した感光体に露光して静電潜像を形成する露光装置と、
該感光体に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、
該感光体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
請求項９に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記定着部材の前記トナーの定着に用いられる表面の十点平均粗さＲｚは、前記トナーの体積平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１】
トナーの定着に用いられる定着部材であって、
基材上に、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層が形成されており、
前記炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
【化１】
（式中、ｐは、１以上５０以下の整数である。）
で表される化合物で表面処理されていることを特徴とする定着部材。
【請求項２】
前記フッ素樹脂は、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であることを特徴とする請求項１に記載の定着部材。
【請求項３】
前記基材と前記発泡弾性層の間に、弾性層がさらに形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着部材。
【請求項４】
前記基材と前記発泡弾性層の間に形成されている弾性層は、炭素繊維及びフロロシリコーンゴムを含む発泡弾性層であることを特徴とする請求項３に記載の定着部材。
【請求項５】
前記炭素繊維は、ピッチ系炭素繊維であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の定着部材。
【請求項６】
前記発泡弾性層は、空隙率が１５％以上８５％以下であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の定着部材。
【請求項７】
前記トナーの定着に用いられる表面の十点平均粗さＲｚが５μｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の定着部材。
【請求項８】
トナーの定着に用いられる定着部材を製造する方法であって、
基材上に、炭素繊維、フロロシリコーンゴムの前駆体及び発泡体を含む層を形成する工程と、
該層が形成された基材を加熱する工程を有し、
前記炭素繊維は、フッ素樹脂を含む層が表面に形成されている、又は、一般式
【化２】
（式中、ｐは、１以上５０以下の整数である。）
で表される化合物で表面処理されていることを特徴とする定着部材の製造方法。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれか一項に記載の定着部材を有することを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
感光体と、
該感光体を帯電させる帯電装置と、
該帯電した感光体に露光して静電潜像を形成する露光装置と、
該感光体に形成された静電潜像をトナーで現像してトナー像を形成する現像装置と、
該感光体に形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写装置と、
請求項９に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
前記定着部材の前記トナーの定着に用いられる表面の十点平均粗さＲｚは、前記トナーの体積平均粒径よりも小さいことを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−２３７６８１（Ｐ２０１１−２３７６８１Ａ）
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１１０４２０（Ｐ２０１０−１１０４２０）
【出願日】平成２２年５月１２日（２０１０．５．１２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月２４日（２０１１．１１．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月１２日（２０１０．５．１２）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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