JP2004191849A

JP2004191849A - 加熱定着部材及びそれを有する画像形成装置

Info

Publication number: JP2004191849A
Application number: JP2002362509A
Authority: JP
Inventors: Koji Kamiya; 公二神谷; Kyoichi Ashikawa; 恭一芦川; Nozomi Takahata; 望高畑; Takuzo Kurachi; 卓三倉地; Atsushi Ishibe; 篤石部; Haruaki Kondo; 玄章近藤; Takayuki Yoshii; 孝之吉井; Norihiko Yasuse; 徳彦安瀬
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2002-12-13
Filing date: 2002-12-13
Publication date: 2004-07-08

Abstract

【課題】画像が不均一（光沢ムラ）となって梨地画像が発生することを防止した加熱定着部材及びそれを有する画像形成装置を低コストで提供する。
【解決手段】基材１の上に１００〜５００μｍ厚の耐熱性ゴムで構成される弾性層２及び１０〜５０μｍ厚のフッ素系樹脂で構成される離型層３を順次形成した加熱定着部材において、前記弾性層１の硬さが、前記基材１の側から前記離型層３の側に小さくなるように傾斜するものとする。前記弾性層２は、好ましくは、前記基材１の側から前記離型層３の側に硬さを変えた３層以上の多層で形成する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、カラープリンタ、レーザプリンタ、ファクシミリ等のトナー像を記録材に定着させる加熱定着部材及びそれを有する加熱定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、従来の電子写真方式の画像形成装置の説明図である。図４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、加熱定着ローラ１１１及び加圧ローラ１１２からなるローラ方式の加熱定着装置１１０によって構成されている。
【０００３】
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を加熱定着ローラ１１１及び加圧ローラ１１２からなるローラ方式の加熱定着装置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。
【０００４】
このような画像形成装置１００の加熱定着装置においては、アルミニウム等の金属の中空円筒体からなる芯金の外周面にトナーの粘着を防止するために被覆された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）、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂からなる離型層を設けた加熱定着ローラ１１１が使用されているが、この加熱定着ローラ１１１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ヒータを配置し、その輻射熱によって加熱定着ローラ１１１を内側から加熱するようになっており、そして、加熱定着ローラ１１１と加圧ローラ１１２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加熱定着ローラ１１１の熱により軟化させつつ加圧して記録紙上に定着させるようになっている。
【０００５】
この芯金上にフッ素樹脂層を設けた加熱定着ローラ１１１は、離型性に優れているが、柔軟性及び弾力性に劣っているので、光沢を必要とするフルカラー複写機やフルカラーレーザープリンタに対応することができない。これら光沢画像を形成するフルカラー複写機やレーザープリンタでは、赤（マゼンタ）、青（シアン）、黄（イエロー）、黒（ブラック）の４色のカラートナーが用いられるが、カラー画像の定着時には、これらのカラートナーを溶融状態で混合する必要があるので、カラートナーを低融点化して溶融しやすくすると共に、加熱定着ローラ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。このために、加熱定着部材（ローラ、ベルト）の表面に必要な特性の一つとして柔軟性が挙げられる。
【０００６】
このような加熱定着部材の表面に柔軟性を付与するために、従来の光沢画像のフルカラー定着ローラには、シリコーンゴムローラ上にシリコーンゴム、フッ素ゴム等の離型性及び耐久性に優れたゴム層を設けた加熱定着ローラがある。
【０００７】
加熱ローラ定着法は、ヒートローラ全体を所定温度に保持するので、熱容量が大きくなり、そのために、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、また、このことから、ヒートローラ全体を加熱するのに、電力消費も大きくなる。
【０００８】
近年、省エネルギー化への活動が活発になっており、立ち上がり時間の短縮が検討されている。その一つとして、ヒータ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定着方式の加熱定着装置が提案された。
【０００９】
図５は、従来のベルト方式の加熱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加熱定着装置１２０が用いられている。このようなベルト方式の加熱定着装置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。
【００１０】
この従来のベルト方式の加熱定着装置１２０によれば、薄いフィルム状の定着用ベルト１１３を直接加熱するので、電源投入後短時間で所定の温度に達し、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、また、必要部分のみを加熱するので、電力消費も少ない利点がある。
【００１１】
しかし、従来のローラ方式の加熱定着装置１１０及びベルト方式の加熱定着装置１２０においては、これらのシリコーンゴム、フッ素ゴム等で構成される表面層は、柔軟性には優れているが、トナー離型性が不足しているので、トナーオフセット現象が発生しやすいという問題があり、また、これらのゴム弾性層は、耐摩耗性が低いので、表面の摩耗及び劣化が激しいという問題があった。
【００１２】
そこで、これらの問題を回避するために、シリコーン系の潤滑オイルを定着ローラ及び定着ベルトの表面に塗布する方式が提案されれた。しかしながら、このオイル塗布方式も初期的には効果がみられるが、十分ではなく、また、このシリコーン系の潤滑オイルにより、ゴム材料が膨潤するという新たな不具合が発生した。さらに、このオイル塗布方式は、シリコーンオイル塗布の為の機構（塗布量制御機構も含む）が必要となり、しかも、オイルの補充といったユーザーメンテナンが必要となるので、コスト高になるという不具合があった。したがって、オイル不使用の定着が必要とされていた。
【００１３】
最近では、定着ローラ及び定着ベルトの基体上にゴム弾性層を設け、その上にフッ素樹脂等の離型材料を被覆させたものが提案（特許文献１，２，３）されている。しかしながら、ゴム弾性層の上にフッ素樹脂等の離型材料を被覆させたものは、表面の重要特性である柔軟性が低下する傾向にあり、そのために、画像が不均一（光沢ムラ）となって梨地画像が発生するという問題があった。
【００１４】
【特許文献１】
特開平１０−１９８２０１号公報
【特許文献２】
特許第３０００５１６号公報
【特許文献３】
特開２０００−１３７３９７号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
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、画像が不均一（光沢ムラ）となって梨地画像が発生することを防止した加熱定着部材及びそれを有する画像形成装置を低コストで提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載された発明は、上記目的を達するために、基材上に１００〜５００μｍ厚の耐熱性ゴムで構成される弾性層及び１０〜５０μｍ厚のフッ素系樹脂で構成される離型層を順次形成した加熱定着部材において、前記弾性層の硬さが、前記基材側から前記離型層側に小さくなるように傾斜していることを特徴とする加熱定着部材である。
【００１７】
請求項２に記載された発明は、請求項１に記載された発明において、前記弾性層が、前記基材側から前記離型層側に硬さを変えた３層以上の多層で形成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
請求項３に記載された発明は、請求項１又は２に記載された発明において、前記加熱定着ベルトの表面側のユニバーサル硬さ（ＨＵ）の傾きが、次の式
【数２】

（式中、ＨＵ₁μ_m は、前記加熱定着部材の２００℃における離型層の１μｍ深さでのユニバーサル硬さであり、そして、ＨＵ₄μ_m は、前記加熱定着部材の２００℃における離型層の４μｍ深さでのユニバーサル硬さである。）
を満たすことを特徴とするものである。
【００１９】
請求項４に記載された発明は、請求項１〜３のいずれかに記載された発明において、前記加熱定着部材の弾性層を構成する耐熱性ゴムが、シリコーンゴム、フッ素ゴム、及び、フロロシリコーンゴムから選ばれる耐熱性合成ゴムを主成分とすることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項５に記載された発明は、請求項１〜４のいずれかに記載された発明において、前記加熱定着部材の離型層を構成するフッ素系樹脂が、テトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーレル共重合体（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）、及び、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から選ばれるフッ素系樹脂、又は、それらのフッ素系樹脂の混合物、或いは、それらのフッ素系樹脂を耐熱性の樹脂に分散させたものであることを特徴とするものである。
【００２１】
請求項６に記載された発明は、請求項１〜５のいずれかに記載された発明において、前記加熱定着部材の基体が、（イ）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ベルト、（ロ）ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素系樹脂等の耐熱性樹脂で構成されるベルト、又は、（ハ）前記（イ）及び（ロ）の積層されたベルトであることを特徴とするものである。
【００２２】
請求項７に記載された発明は、請求項１〜６のいずれかに記載された発明において、前記加熱定着部材の基体が、アルミニウム、ステンレススチール、真鍮等の金属材料で構成されるローラであることを特徴とするものである。
【００２３】
請求項８に記載された発明は、請求項１〜７のいずれかに記載の加熱定着部材を有することを特徴とする画像形成装置である。
【００２４】
【発明の実施の形態】
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、本発明の一実施の形態を示す加熱定着部材（加熱定着ベルト）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）の拡大断面図である。図２は、本発明の他の一実施の形態を示す加熱定着部材（加熱定着ローラ）の横断面図である。図３は、実施例１〜１０及び比較例１で得られた加熱定着ベルトのユニバーサル硬さの傾き（２００℃環境）と梨地ランクとの関係を示すグラフである。
【００２５】
図１において、１０は、加熱定着部材（加熱定着ベルト）である。加熱定着部材１０は、基体１上に、耐熱性合成ゴムで構成される弾性層２、及び、フッ素系樹脂で構成される離型層３を順次有している。そして、前記弾性層２の硬さ（ＪＩＳＫ６２５３）は、前記基材１の側から前記離型層３の側に小さくなるように傾斜している。
【００２６】
図２において、２０は、加熱定着部材（加熱定着ローラ）である。加熱定着部材２０は、基体１１上に、耐熱性合成ゴムで構成される弾性層１２、及び、フッ素系樹脂で構成される離型層１３を順次有している。そして、そして、前記弾性層１３の硬さ（ＪＩＳＫ６２５３）は、前記基材１１の側から前記離型層１３の側に小さくなるように傾斜している。
【００２７】
このように、前記弾性層２，１２の硬さが前記基材１、１１の側から前記離型層３，１３の側に小さくなるように傾斜していると、離型層３，１３の表面側が適度に固く、内部側が柔らかになるので、離型層３，１３の表面が、２００℃程度の高温定着時に、トナーをしっかり押さえつつ、柔らかに包み込んで加熱定着することができ、そのために、画像が不均一（光沢ムラ）となって梨地画像が発生することを防止した加熱定着部材を低コストで提供することができる。
【００２８】
本発明においては、前記弾性層２，１２は、前記基材１，１１の側から前記離型層３，１３の側に硬さ（ＪＩＳＫ６２５３）を変えた３層以上の多層で形成される。このような弾性層２，１２は、例えば、酸化鉄粉体の添加量を順次多くなるように添加した４種類の酸化鉄粉体含有シリコーンゴム溶液（東レシリコーン社製、ＤＹ３５−２０３５）を、酸化鉄粉体の添加量の多い順に、４０μｍ厚のベルト状のステンレススチール（ＳＵＳ）製の基体上に順次スプレー塗装して形成される。前記酸化鉄粉体に代えて、フィラー、カーボン粉体／フィラー、酸化チタン粉体／フィラー、チタン酸カリウム粉体／フィラー、酸化スズ粉体／フィラーを使用しても良い。このように、前記弾性層２，１２が、前記基材１，１１の側から前記離型層２，１２の側に硬さを変えた３層以上の多層で形成されていると、前記弾性層３，１３の硬さを前記基材１，１１の側から前記離型層３，１３の側に小さくなるように容易に傾斜させることができる。
【００２９】
本発明においては、前記加熱定着部材１０，２０の表面側、即ち、離型層３，１３の側のユニバーサル硬さ（ＨＵ）の傾きが、次の式
【数３】

（式中、ＨＵ₁μ_m は、前記加熱定着部材の２００℃における離型層の１μｍ深さでのユニバーサル硬さであり、そして、ＨＵ₄μ_m は、前記加熱定着部材の２００℃における離型層の４μｍ深さでのユニバーサル硬さである。）
を満たしている。
【００３０】
前記「ユニバーサル硬さ（ＨＵ）」（ドイツ規格ＤＩＮ５０３５９−１）は、次の式
ＨＵ＝Ｆ／２６．４３Ｈ² （Ｎ／ｍｍ² ）
（式中、Ｆは、試験荷重（Ｎ）であり、Ｓは、試験荷重下での圧子の表面積（ｍｍ² ）であり、そして、ｈは、試験荷重下での押しこみ深さ（ｍｍ）である。）で規定されるものである。
前記「ユニバーサル硬さ（ＨＵ）」は、圧子、即ち、四角錐の対面角度１３６°のダイヤモンド圧子（ビッカース圧子）に荷重をかけている状態で、くぼみの押しこみ深さを直読し、硬さを求める。この際、１点の押しこみ深さだけでなく、設定した荷重まで徐々に荷重を増加させ、増加する試験荷重ごとの押しこみ深さを測定する。したがって、圧子進入の痕跡が残りにくい弾性体の微小表面硬さ、及び、不均一質的な表面層の硬さも測定可能となる。
【００３１】
このように、加熱定着部材１０，２０の表面側、即ち、離型層３，１３の側のユニバーサル硬さ（ＨＵ）の傾きが、前記式（１）を満たしていると、離型層３，１３の表面側が適度に固く、内部側が柔らかになるので、離型層３，１３の表面が、２００℃程度の高温定着時に、トナーをしっかり押さえつつ、柔らかに包み込んで加熱定着するができ、そのために、画像が不均一（光沢ムラ）となって梨地画像が発生することを防止することができる。また、前記式の値は、パソコンなどにより演算することができるので、ユニバーサル硬さ（ＨＵ）の実測定時間が１分程度で可能となり、そのために、簡単に加熱定着部材（製品）のＯＫ・ＮＧの判定ができ、よって、加熱定着部材の評価方法として使用できる。
【００３２】
前記弾性層２、１２を構成する耐熱性合成ゴムは、好ましくは、シリコーンゴム、フッ素ゴム、及び、フロロシリコーンゴムから選ばれる耐熱性合成ゴムであるが、本発明の目的に反しない限り、それら以外の耐熱性合成ゴムであってもかまわない。このように、弾性層２，１２を構成する耐熱性合成ゴムがシリコーンゴム、フッ素ゴム、及び、フロロシリコーンゴムから選ばれる耐熱性合成ゴムであると、前記弾性層２、１２が定着時の温度（〜２００℃）において耐熱性を有するものとなるので、加熱定着部材の表面の柔軟性が確保される。
【００３３】
また、前記離型層３，１３を構成するフッ素系樹脂は、例えば、テトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーレル共重合体（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）、及び、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から選ばれるフッ素系樹脂、又は、それらのフッ素系樹脂の混合物、或いは、それらのフッ素系樹脂を耐熱性の樹脂に分散させたものであるが、本発明の目的に反しない限り、それら以外のフッ素系樹脂であってもかまわない。本発明における離型層３，１３は、その膜厚が厚いと光沢ムラが発生するので、好ましくは、その膜厚が薄いもののほうがよい。このように、離型層３，１３が前記したようなフッ素系樹脂で構成されていると、シリコーンオイル等を使用しなくてもトナー離型性、紙粉固着防止が可能になる（オイルレス化）。
【００３４】
前記加熱定着部材１０における前記基体１は、（イ）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シート又は無端ベルト、（ロ）ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素系樹脂等の耐熱性樹脂材料で構成されるシート又は無端ベルト、又は、（ハ）前記（イ）及び（ロ）の積層シート又は無端ベルトである。また、前記基体１は、金属材料で構成されている場合には、無端ベルト又はシートの撓みを考慮して、その膜厚は、１００μｍ以下であることが好ましい。また、前記基体１は、耐熱性樹脂材料で構成されている場合には、熱容量（立ち上がり時間短縮から、薄い方が有利である）、及び、強度（厚い方が有利である）の観点から、その膜厚は、３０〜２００μｍであることが好ましい。
また、前記加熱定着部材２０における基体１１は、好ましくは、アルミニウム、ステンレススチール、真鍮等の金属材料で構成されるローラである。
【００３５】
また、本発明の画像形成装置は、請求項１〜６のいずれかに記載の加熱定着部材を有している。このように、本発明の画像形成装置が請求項１〜６のいずれかに記載の加熱定着部材を有していると、離型層３，１３の表面側が適度に固く、内部側が柔らかになるので、離型層３，１３の表面が、２００℃程度の高温定着時に、トナーをしっかり押さえつつ、柔らかに包み込んで加熱定着するができ、そのために、画像が不均一（光沢ムラ）となって梨地画像が発生することを防止することができる。
【００３６】
【実施例】
（実施例１）
酸化鉄粉体の添加量を順次多くなるように添加した４種類の酸化鉄粉体含有シリコーンゴム溶液（東レシリコーン社製、ＤＹ３５−２０３５）を、酸化鉄粉体の添加量の多い順に、４０μｍ厚のベルト状のステンレススチール（ＳＵＳ）製基体上に順次スプレー塗装して、５０μｍ厚のゴム硬度３０°の被覆層、５０μｍ厚のゴム硬度２７°の被覆層、２３μｍ厚のゴム硬度２３°の被覆層、及び、２３μｍ厚のゴム硬度２０°の被覆層からなる２００μｍ厚の弾性層を形成した。そして、このシリコーンゴム弾性層の表面に柔軟性が普通のテトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーレル共重合体（ＰＦＡ２）をスプレー塗装して塗装膜を形成し、続いて、この塗装膜を３２０℃で３０分間焼成して１５μｍ厚の離型層を形成することにより加熱定着ベルトを得た。なお、本明細書においては、「ゴム硬度」は、ＪＩＳＫ６２５３を指すものとする。
【００３７】
（実施例２）
離型層を２０μｍ厚とした以外は、実施例１と同様にして、加熱定着ベルトを得た。
【００３８】
（実施例３）
離型層を３０μｍ厚とした以外は、実施例１と同様にして、加熱定着ベルトを得た。
【００３９】
（実施例４）
酸化鉄粉体の添加量を順次多くなるように添加した３種類の酸化鉄粉体含有シリコーンゴム溶液（東レシリコーン社製、ＤＹ３５−２０３５）を、酸化鉄粉体の添加量の多い順に、４０μｍ厚のベルト状のステンレススチール（ＳＵＳ）製基体上にスプレー塗装して、６７μｍ厚のゴム硬度３０°の被覆層、６７μｍ厚のゴム硬度２８°の被覆層、及び、６７μｍ厚のゴム硬度２５°の被覆層からなる２０１μｍ厚の弾性層を形成した。そして、このシリコーンゴム弾性層の表面に柔軟性が高いテトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーレル共重合体（ＰＦＡ３）をスプレー塗装して塗装膜を形成し、続いて、この塗装膜を３２０℃で３０分間焼成して１５μｍ厚の離型層を形成することにより加熱定着ベルトを得た。
【００４０】
（実施例５）
離型層を２０μｍ厚とした以外は、実施例４と同様にして、加熱定着ベルトを得た。
【００４１】
（実施例６）
離型層を３０μｍ厚とした以外は、実施例１と同様にして、加熱定着ベルトを得た。
【００４２】
（実施例７）
酸化鉄粉体の添加量を順次多くなるように添加した３種類の酸化鉄粉体含有シリコーンゴム溶液（東レシリコーン社製、ＤＹ３５−２０３５）を、酸化鉄粉体の添加量の多い順に、４０μｍ厚のベルト状のステンレススチール（ＳＵＳ）製基体上にスプレー塗装して、１００μｍ厚のゴム硬度３０°の被覆層、１００μｍ厚のゴム硬度２８°の被覆層、及び、１００μｍ厚のゴム硬度２５°の被覆層からなる２０１μｍ厚の弾性層を形成した。そして、このシリコーンゴム弾性層の表面に柔軟性が高いテトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーレル共重合体（ＰＦＡ３）をスプレー塗装して塗装膜を形成し、続いて、この塗装膜を３２０℃で３０分間焼成して１０μｍ厚の離型層を形成することにより加熱定着ベルトを得た。
【００４３】
（実施例８）
離型層を２０μｍ厚とした以外は、実施例７と同様にして、加熱定着ベルトを得た。
【００４４】
（実施例９）
離型層を３０μｍ厚とした以外は、実施例７と同様にして、加熱定着ベルトを得た。
【００４５】
（実施例１０）
酸化鉄粉体の添加量を順次多くなるように添加した３種類の酸化鉄粉体含有シリコーンゴム溶液（東レシリコーン社製、ＤＹ３５−２０３５）を、酸化鉄粉体の添加量の多い順に、４０μｍ厚のベルト状のステンレススチール（ＳＵＳ）製基体上にスプレー塗装して、６７μｍ厚のゴム硬度３０°の被覆層、６７μｍ厚のゴム硬度２８°の被覆層、及び、６７μｍ厚のゴム硬度２５°の被覆層からなる２０１μｍ厚の弾性層を形成した。そして、このシリコーンゴム弾性層の表面に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）をスプレー塗装して塗装膜を形成し、続いて、この塗装膜を３２０℃で３０分間焼成して１０μｍ厚の離型層を形成することにより加熱定着ベルトを得た。
【００４６】
（比較例１）
シリコーンゴム溶液（東レシリコーン社製、ＤＹ３５−２０３５）を４０μｍ厚のベルト状のステンレススチール（ＳＵＳ）製基体上にスプレー塗装して、２００μｍ厚の弾性層を形成した。そして、このシリコーンゴム弾性層の表面に柔軟性が低いテトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーレル共重合体（ＰＦＡ１）をスプレー塗装して塗装膜を形成し、続いて、この塗装膜を３２０℃で３０分間焼成して３０μｍ厚の離型層を形成することにより加熱定着ベルトを得た。
【００４７】
（比較例２）
シリコーンゴム溶液（東レシリコーン社製、ＤＹ３５−２０３５）を４０μｍ厚のベルト状のステンレススチール（ＳＵＳ）製基体上にスプレー塗装して、２００μｍ厚の弾性層を形成することにより加熱定着ベルトを得た。
【００４８】
以上、前記実施例１〜１０及び比較例１〜２で得られた加熱定着ベルトの、▲１▼ＨＵ₄μ_m 、即ち、２００℃における離型層の１μｍ深さでのユニバーサル硬さ、及び、▲２▼ＨＵ₄μ_m 、即ち、前記加熱定着部材の２００℃における離型層の４μｍ深さでのユニバーサル硬さを測定し、得られた測定値に基づいて、式（１）の値を得た。前記▲１▼及び▲２▼の測定に当たっては、試験機として、「フィッシャースコープＨ−１００」を用い、試験荷重：〜３００ｍＮで測定した。そして、次の評価基準で梨地ランクを評価した。
【００４９】
梨地画像評価基準
（ａ）ランク５：顕著な梨地状ムラ無し（合格レベル）
（ｂ）ランク４：ランク３とランク５の中間（合格レベル）
（ｃ）ランク３：部分的に梨地状のムラが発生（合格レベル）
（ｄ）ランク２：ランク１とランク３の中間（不合格レベル）
（ｅ）ランク１：画像全体にわたって梨地状ムラが発生（不合格レベル）
但し、各ランクの中間は、０．５とした。
評価結果は、次の表１に示される。
【００５０】
【表１】

【００５１】
表１より、弾性層を設けた構成では、離型層の膜厚が増加すると、ユニバーサル硬さ値が大きくなっている（硬くなっている）ことが分かる。ユニバーサル硬さの原理は、前述したとおりであるが、ユニバーサル硬さの測定法を「樹脂及びゴム材料からなる対象物」に対して適用した場合には、「測定圧子の押しこみ深さ」＝「表面に刺さった深さ」＋「表面が撓んだ深さ」となる。それ故、弾性層上に離型層を形成させたものでは、弾性層の硬さが離型層の硬さよりも小さければ、離型層の膜厚が薄くなることで、弾性層の柔軟性がベルト表面（離型層表面）に現れやすくなり、つまり、「表面が撓んだ深さが」大きくなり、そのために、ユニバーサル硬さ値が小さくなったと考えられる。
【００５２】
ＰＦＡ１は、ＰＦＡ２と比べて柔軟性に劣る材質である。このフッ素樹脂の柔軟性（可撓性）の違いについて説明する。離型層に使用される材料は、一般的には、フッ素樹脂が用いられるが、その種類の違い；ＦＥＰ、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ…、分子量の違い、フィラー添加有無、及び、工法等により硬さが変化する。種類の違いについては、グレードによりその順序は前後するが、分子量については、一般的に高分子量になるほど硬くなる。また、これらポリマーの違い以外にもフィラー添加による影響がある。フィラー添加は、耐摩耗性を向上させるために、カーボンブラック、ウィスカ、シリカ、シリコーンカーバイト、マイカ、等が用いられ、導電性付与の為にカーボンブラック、金属酸化物等が用いられる。これらフィラー添加も一般的に材料を硬くする。
【００５３】
表１に示すとおり、同じ構成（同じ膜厚）とした場合に、これら離型層の材料によってユニバーサル硬さに違いが出てくる。ＰＦＡ１はＰＦＡ２に比べて、膜厚の増加による梨地画像に対する余裕度が低い。本試験結果からも、離型層は、弾性層の柔軟性を伝えるために、各離型層材料ごとに、その可撓性を考慮した膜厚設定が必要となることが分かる。
【００５４】
比較例２は、離型層を形成させずに弾性層（シリコーンゴム）が表面に露出した定着ベルトであるが、表面ユニバーサル硬さは非常に小さな値を持つ。しかしながら、耐久性、離型性の点で不充分である。具体的に耐久性の面では、連続通紙により、サーミスタ当接部、及び、記録紙エッジ部により、シリコーンゴム表面の損傷が評価初期から発生する。離型性に関しても、フッ素樹脂離型層を設けた場合と比較し、コールドオフセット−ホットオフセットの定着可能温度幅が狭く、特に薄紙（４５ｋｇ紙）を記録紙とした場合に顕著である。以上のことから、弾性層の表面に離型層を形成させることが必要であることが分かる。
【００５５】
【発明の効果】
（１）請求項１，６，７に係わる発明によれば、弾性層の硬さが基材の側から離型層の側に小さくなるように傾斜しているので、離型層の表面側が適度に固く、内部側が柔らかになるので、離型層の表面が、２００℃程度の高温定着時に、トナーをしっかり押さえつつ、柔らかに包み込んで加熱定着することができ、そのために、画像が不均一（光沢ムラ）となって梨地画像が発生することを防止した加熱定着部材を低コストで提供することができる。
【００５６】
（２）請求項２に係わる発明によれば、弾性層が基材の側から離型層の側に硬さを変えた３層以上の多層で形成されているので、前記弾性層の硬さを前記基材の側から前記離型層の側に小さくなるように容易に傾斜させることができる。
【００５７】
（３）請求項３に係わる発明によれば、加熱定着部材の離型層側のユニバーサル硬さ（ＨＵ）の傾きが、次の式
【数４】

（式中、ＨＵ₁μ_m は、前記加熱定着部材の２００℃における離型層の１μｍ深さでのユニバーサル硬さであり、そして、ＨＵ₄μ_m は、前記加熱定着部材の２００℃における離型層の４μｍ深さでのユニバーサル硬さである。）
を満たしているので、離型層の表面側が適度に固く、内部側が柔らかになり、そのために、離型層の表面が、２００℃程度の高温定着時に、トナーをしっかり押さえつつ、柔らかに包み込んで加熱定着するができ、よって、画像が不均一（光沢ムラ）となって梨地画像が発生することを防止することができる。また、請求項３に係わる発明によれば、前記式（１）の値は、パソコンなどにより演算することができるので、ユニバーサル硬さ（ＨＵ）の実測定時間が１分程度で可能となり、そのために、簡単に加熱定着部材（製品）のＯＫ・ＮＧの判定ができ、よって、加熱定着部材の評価方法として使用できる。
【００５８】
（４）請求項４に係わる発明によれば、加熱定着部材の弾性層を構成する耐熱性ゴムがシリコーンゴム、フッ素ゴム、及び、フロロシリコーンゴムから選ばれる耐熱性合成ゴムを主成分とするものであるので、弾性層が定着時の温度（〜２００℃）において耐熱性を有するものとなり、そのために、加熱定着部材の表面の柔軟性が確保される。
【００５９】
（５）請求項５に係わる発明によれば、加熱定着部材の離型層を構成するフッ素系樹脂がＰＦＡ、ＦＥＰ、ＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂であるので、シリコーンオイル等を使用しなくてもトナー離型性、紙粉固着防止が可能になる（オイルレス化）。
【００６０】
（６）請求項６に係わる発明によれば、画像形成装置が請求項１〜６のいずれかに記載の加熱定着部材を有しているので、離型層の表面側が適度に固く、内部側が柔らかになり、そのために、離型層の表面が、２００℃程度の高温定着時に、トナーをしっかり押さえつつ、柔らかに包み込んで加熱定着するができる。よって、請求項６に係わる発明によれば、画像が不均一（光沢ムラ）となって梨地画像が発生することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の一実施の形態を示す加熱定着部材（加熱定着ベルト）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）の拡大断面図である。
【図２】本発明の他の一実施の形態を示す加熱定着部材（加熱定着ローラ）の横断面図である。
【図３】実施例１〜１０及び比較例１で得られた加熱定着ベルトのユニバーサル硬さの傾き（２００℃環境）と梨地ランクとの関係を示すグラフである。
【図４】従来の電子写真方式の画像形成装置の説明図である。
【図５】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離型層
１０加熱定着部材（加熱定着ベルト）
２０加熱定着部材（加熱定着ローラ）

Claims

基材上に１００〜５００μｍ厚の耐熱性ゴムで構成される弾性層及び１０〜５０μｍ厚のフッ素系樹脂で構成される離型層を順次形成した加熱定着部材において、前記弾性層の硬さが、前記基材側から前記離型層側に小さくなるように傾斜していることを特徴とする加熱定着部材。
前記弾性層が、前記基材側から前記離型層側に硬さを変えた３層以上の多層で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の加熱定着部材。
前記加熱定着部材の離型層側のユニバーサル硬さ（ＨＵ）の傾きが、次の式

（式中、ＨＵ₁μ_m は、前記加熱定着部材の２００℃における離型層の１μｍ深さでのユニバーサル硬さであり、そして、ＨＵ₄μ_m は、前記加熱定着部材の２００℃における離型層の４μｍ深さでのユニバーサル硬さである。）
を満たすことを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱定着部材。
前記加熱定着部材の弾性層を構成する耐熱性ゴムが、シリコーンゴム、フッ素ゴム、及び、フロロシリコーンゴムから選ばれる耐熱性合成ゴムを主成分とすることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の加熱定着部材。
前記加熱定着部材の離型層を構成するフッ素系樹脂が、テトラフルオロエチレン−ポリエチレンフルオロビニルエーレル共重合体（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）、及び、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から選ばれるフッ素系樹脂、又は、それらのフッ素系樹脂の混合物、或いは、それらのフッ素系樹脂を耐熱性の樹脂に分散させたものであることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の加熱定着部材。
前記加熱定着部材の基体が、（イ）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ベルト、（ロ）ポリイミド、ポリアミドイミド、フッ素系樹脂等の耐熱性樹脂で構成されるベルト、又は、（ハ）前記（イ）及び（ロ）の積層されたベルトであることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の加熱定着部材。
前記加熱定着部材の基体が、アルミニウム、ステンレススチール、真鍮等の金属材料で構成されるローラであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の加熱定着部材。
請求項１〜７のいずれかに記載の加熱定着部材を有することを特徴とする画像形成装置。