JP5407158B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置等に関し、より詳しくは、電子写真方式を利用する複写機やプリンター等における定着装置等に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置では、一般に、熱圧力定着方式によって、用紙等の記録材上に形成したトナー像が記録材上に定着されている。熱圧力定着方式には、ヒータ内蔵の定着ロールと加圧ロールとで形成したニップ部で未定着トナー像を加熱・加圧し、記録材上に定着させる方式（ロールニップ方式）と、無端ベルトの内側から、圧力パッドにより記録材を定着ロールに加圧してニップ部を形成する方式（ベルトニップ方式）が挙げられる。

近年、熱圧力定着方式を採用する定着装置では、定着部材の表面に高離型性を付与するために、フッ素樹脂を用いて定着部材の表層が形成される場合がある。比較的硬度が低いフッ素樹脂の表層は、ニップ部に供給される用紙端部や紙幅端部によって傷つき易い。このため、このような傷跡や筋跡が定着後の画像表面に転写され、画像不良となるのを防ぐ手法が報告されている。

このような手法として、特許文献１には、定着体と加圧体との対向位置を通過する記録媒体に対して未定着画像を定着可能な定着装置において、定着体に当接する当接部材の表面粗さＲａ１を定着体の表面粗さＲａ２よりも大きくすることにより、定着部材に発生する傷や筋をなくし、画像乱れの防止が可能となることが記載されている。

また、特許文献２には、加熱ローラを含む複数のローラに懸架された無端状定着ベルトと、この無端状定着ベルトに圧接して転写紙Ｐ上のトナーを定着するニップ部Ｎを形成する加圧ローラと、無端状定着ベルトの表面に接触し無端状定着ベルトへの転写紙Ｐの巻き付きを防止する分離手段と、無端状定着ベルトの表面を研磨する研磨手段とを具備することにより、分離爪によるベルトの傷を目立たなくさせ、スジの無い画質を提供する定着装置及びこれを用いた画像形成装置が記載されている。

特開２００７−０３４０６８号公報 特開２００６−３１７８８１号公報

ところで、熱圧力定着方式を採用する定着装置において、ニップ部に通紙された用紙の端部や紙幅端部によって定着部材の表面が傷つけられ、このような傷跡が定着後の画像における光沢ムラになることが知られている。このような光沢ムラは、用紙の端部や紙幅端部によって傷つけられた部分の表面粗さと、それ以外の部分の表面粗さとに差が生じることによって発生すると考えられている。このため、例えば、所定の研磨手段を用いて傷跡が残っている定着部材の表面を研磨することにより、定着部材の表面に生じた表面粗さの分布を低減することが可能となる。
しかし、長時間の運転中、定着部材の表面に残留するトナーが研磨手段の表面に付着し、この付着したトナーによって、定着部材の表面に更に傷が生じる場合が考えられる。また、研磨手段の表面にトナーが堆積すると、所定の効果が得られなくなるという問題がある。

本発明は、このような課題を解決するためになされたものである。即ち、本発明の目的は、熱圧力定着方式を採用する定着装置において、トナーが研磨手段に付着または堆積することを抑制し、定着部材の表面に生じる傷跡や筋跡に起因する画像不良の発生を長期間に亘り低減させることにある。

本発明によれば、下記請求項に係る定着装置及び画像形成装置が提供される。

請求項１に係る発明は、回転駆動する定着部材と、前記定着部材を押圧しつつ当該定着部材に従動回転し、当該定着部材との間に記録材が通過するニップ部を形成する加圧部材と、前記定着部材に接触し、当該定着部材の表面形状の表面粗さを接触前に比べて粗くする表面形状調整部材と、前記表面形状調整部材の表面温度が前記定着部材の表面温度より高温になるように加熱する加熱手段と、を有し、前記表面形状調製部材は、円柱状ロールからなる基体と、当該基体の表面側に積層され、前記定着部材の表面に接触する表面調整層と、当該基体の表面に対して当該表面調整層を接着する接着層とを有し、前記表面調整層は、フッ素樹脂と、無機粒子とを含むことを特徴とする定着装置である。

請求項２に係る発明は、前記表面調整層に含まれる前記無機粒子の量は、フッ素樹脂１００重量部に対して、５重量部以上５０重量部以下であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。
請求項３に係る発明は、前記表面調整層に含まれる前記無機粒子は、平均粒径２μｍ〜５０μｍの球状粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置である。

請求項４に係る発明は、前記表面形状調整部材は、前記定着部材に接触しつつ当該定着部材の回転に伴い従動回転することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置である。

請求項５に係る発明は、トナー像を形成するトナー像形成部と、前記トナー像形成部により形成されたトナー像を記録材上に転写する転写部と、前記転写部により記録材上に転写したトナー像を当該記録材上に定着する定着部と、を有し、前記定着部は、定着ロールと、前記定着ロールに掛け渡される定着ベルトと、前記定着ベルトとの間に記録材が通過するニップ部を形成する加圧ロールと、前記定着ベルトの表面温度より高温になるよう加熱され、当該定着ベルトに接触しつつ当該定着ベルトとともに回転し当該定着ベルトの表面を所定の表面粗さＲａに調整する表面形状調整部材とを備え、前記表面形状調製部材は、円柱状ロールからなる基体と、当該基体の表面側に積層され、前記定着部材の表面に接触する表面調整層と、当該基体の表面に対して当該表面調整層を接着する接着層とを有し、前記表面調整層は、フッ素樹脂と、無機粒子とを含むことを特徴とする画像形成装置である。

請求項６に係る発明は、前記表面調整層に含まれる前記無機粒子の量は、フッ素樹脂１００重量部に対して、５重量部以上５０重量部以下であることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置である。
請求項７に係る発明は、前記表面調整層に含まれる前記無機粒子は、平均粒径２μｍ〜５０μｍの球状粒子であることを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置である。

請求項１に係る発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、長期間の運転に亘り、表面調整部材にトナーが付着または堆積することを抑制でき、定着部材表面に生じる傷跡等に起因するトナー像の光沢差を減少させることができる。

請求項２に係る発明によれば、表面形状調整部材の定着部材に対する表面調整能力の低下を抑制することが可能になる。

請求項３に係る発明によれば、表面調整層に含まれる無機粒子の種類に応じて定着ベルトの表面形状が調整される。

請求項４に係る発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、定着部材の表面に用紙突入傷に類似する形状の凹凸形状を付与することができる。

請求項５に係る発明によれば、本構成を有していない場合と比較して、定着部材の表面に生じる傷跡や筋跡に起因する画像不良の発生が低減する。

請求項６に係る発明によれば、表面形状調整部材の定着部材に対する表面調整能力の低下を抑制することが可能になる。

請求項７に係る発明によれば、表面調整層に含まれる無機粒子の種類に応じて定着ベルトの表面形状が調整される。

以下、本発明を実施するための最良の形態（実施の形態）について説明する。尚、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するために使用するものであり、実際の大きさを現すものではない。

（画像形成装置）
図１は、本実施の形態が適用される画像形成装置１の全体構成を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、所謂タンデム型のカラープリンタであり、各色の画像データに対応して画像形成を行う画像形成プロセス部１０、画像形成装置１全体の動作を制御する制御部３０、例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ）３や画像読取装置４等の外部装置に接続され、これらから受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理部３５、各部に電力を供給する主電源５０を備えている。

画像形成プロセス部１０には、一定の間隔を置いて並列的に配置されるトナー像形成手段の一例である４つの画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ（「画像形成ユニット１１」とも総称する）が備えられている。各画像形成ユニット１１は、静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体の一例としての感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を所定電位で一様に帯電する帯電器１３、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像する現像器１４、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するクリーナ１５を備えている。
また、各画像形成ユニット１１は、現像器１４に収納されるトナーを除いて、略同様に構成される。そして、各画像形成ユニット１１は、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

さらに、画像形成プロセス部１０は、各画像形成ユニット１１それぞれに配設された感光体ドラム１２を露光するレーザ露光器４０、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト２０、各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に順次転写（一次転写）する一次転写ロール２１、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写ロール２２、二次転写された各色トナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着手段（定着装置）の一例である定着装置６０を備えている。なお、本実施の形態の画像形成装置１では、中間転写ベルト２０、一次転写ロール２１、および二次転写ロール２２により転写手段が構成される。

本実施の形態の画像形成装置１において、ＰＣ３や画像読取装置４から入力された画像データは、画像処理部３５によって所定の画像処理が施された後、不図示のインターフェースを介して各画像形成ユニット１１に送られる。そして、例えばイエロー（Ｙ）色トナー像を形成する画像形成ユニット１１Ｙでは、感光体ドラム１２が矢印Ａ方向に回転しながら、帯電器１３により所定電位で一様に帯電され、レーザ露光器４０により画像処理部３５から送信された画像データに基づいて点灯制御されたレーザ光で走査露光される。それにより、感光体ドラム１２上には、イエロー（Ｙ）色画像に関する静電潜像が形成される。そして、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像は現像器１４により現像され、感光体ドラム１２上にはイエロー（Ｙ）色トナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋにおいても、それぞれマゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色トナー像が形成される。

各画像形成ユニット１１で形成された各色トナー像は、矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト２０上に、一次転写ロール２１により順次静電吸引されて、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。中間転写ベルト２０上の重畳トナー像は、中間転写ベルト２０の移動に伴って二次転写ロール２２が配置された領域（二次転写部Ｔ）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Ｔに搬送されると、重畳トナー像が二次転写部Ｔに搬送されるタイミングに合わせて、選択された用紙保持部７１ａ，７１ｂのいずれかから用紙Ｐが二次転写部Ｔに供給される。そして、重畳トナー像は、二次転写部Ｔにて二次転写ロール２２が形成する転写電界の作用により、搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して静電転写される。

その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト２０から剥離され、搬送ベルト７６，７７により定着装置６０まで搬送される。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上のトナー像は、定着装置６０によって熱および圧力による定着処理を受けて用紙Ｐ上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた排紙積載部（不図示）に搬送される。
このようにして、画像形成装置１での画像形成がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返して実行される。

（定着装置）
次に、定着装置６０について説明する。
図２は本実施の形態の定着装置６０の構成を示す側断面図である。この定着装置６０は、定着ベルトモジュール（定着部材）６１と、定着ベルトモジュール６１に対して圧接して配置された加圧ロール（加圧部材）６２と、内部にハロゲンヒータ（加熱手段）６１８ａを備え、後述する定着ベルトモジュール６１の定着ベルト６１０に接触しつつ定着ベルト６１０の表面を所定の表面粗さＲａに調整する表面調整ロール（表面形状調整部材）６１８と、を備えている。

（定着部材）
定着ベルトモジュール６１は、ベルト部材の一例としての定着ベルト（無端ベルト）６１０、定着ベルト６１０を掛け渡しながら回転駆動する定着ロール（回動部材）６１１、内側から定着ベルト６１０を掛け渡すテンションロール６１２、外側から定着ベルト６１０を掛け渡す外部加熱ロール（加熱部材）６１３、定着ロール６１１とテンションロール６１２との間で定着ベルト６１０の姿勢を矯正しつつ前述した表面調整ロール６１８に対し定着ベルト６１０を挟んで対向する位置に設けられた対向ロール６１４、定着ベルトモジュール６１と加圧ロール６２とが圧接される領域であるニップ部Ｎ内の下流側領域に配置され、用紙Ｐを定着ベルト６１０から剥離する剥離パッド（剥離部材）６４、ニップ部Ｎの下流側であって、定着ベルト６１０が再び定着ロール６１１に掛け渡されるまでの領域において定着ベルト６１０を掛け渡すアイドラーロール６１５を備えている。

定着ロール６１１は、例えば外径６５ｍｍ、長さ３６０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのアルミニウムからなる円筒状のコアロール（芯金）に、コアロール表面の金属磨耗を防止する保護層として、厚さ２００μｍのフッ素樹脂が皮膜して形成されたハードロールである。定着ロール６１１は、図示しない駆動モータからの駆動力を受けて、例えば４４０ｍｍ／ｓの表面速度で矢印Ｃ方向に回転する。
また、定着ロール６１１の内部には、加熱源として定格９００Ｗのハロゲンヒータ６１６ａが配設され、定着ロール６１１の表面に接触するように配置された温度センサ６１７ａの計測値に基づき、画像形成装置１の制御部３０（図１参照）が定着ロール６１１の表面温度を１５０℃に制御している。

定着ベルト６１０は、例えば周長３１４ｍｍ、幅３４０ｍｍの変形可能な無端ベルトである。定着ベルト６１０は多層構造を有しており、例えば、厚さ８０μｍのポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層された厚さ２００μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層と、さらに弾性体層上に被覆された例えば厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）チューブからなる離型層とで構成される。ここでの弾性体層は、用紙Ｐ上のトナー像の凹凸に倣って定着ベルト６１０表面を変形させ、トナー像の全体に均一に熱を供給することで、カラー画像の画質を向上するために設けられる。なお、定着ベルト６１０の構成は、使用目的や使用条件等の装置設計条件に応じて、材質・厚さ・硬度等が適宜選択される。そして、定着ベルト６１０は、定着ロール６１１によって矢印Ｄ方向に移動する。

テンションロール６１２は、例えば外径３０ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円筒状ロールである。テンションロール６１２の内部には加熱源として定格１５００Ｗのハロゲンヒータ６１６ｂが配設されており、温度センサ６１７ｂと制御部３０（図１参照）とによって、表面温度が１９０℃に制御されている。
また、テンションロール６１２の両端部には、定着ベルト６１０を外側に押圧するバネ部材（不図示）が配設されている。それにより、テンションロール６１２は、定着ベルト６１０の張力を所定値（例えば、１５ｋｇｆ）に調整する機能を有する。

さらに、テンションロール６１２の近傍には、定着ベルト６１０のエッジ位置を検知するベルトエッジ位置検知機構（不図示）が配置される。そして、テンションロール６１２は、ベルトエッジ位置検知機構の検知結果に応じて定着ベルト６１０の軸方向における当接位置を変位させる軸変位機構が設けられ、定着ベルト６１０の蛇行（ベルトウォーク）を制御する蛇行制御ロール（ステアリングロール）としても機能する。

外部加熱ロール６１３は、例えば外径２５ｍｍ、肉厚２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムで形成された円筒状ロールである。外部加熱ロール６１３の内部には、加熱源としての定格１０００Ｗのハロゲンヒータ６１６ｃが配設されており、温度センサ６１７ｃと制御部３０（図１参照）とによって、表面温度が１９０℃に制御される。
このように、定着ロール６１０とテンションロール６１２及び外部加熱ロール６１３に掛け渡された定着ベルト６１０の表面温度は、周方向位置により異なるが、例えば、表面調整ロール６１８が押圧される位置では、通常１８０℃〜１８５℃である。

表面調整ロール６１８は、内部に加熱手段としてのハロゲンヒータ６１８ａが配設され、例えば外径３０ｍｍ、長さ３５０ｍｍの円筒状ロールである。表面調整ロール６１８の両端部にはバネ部材（不図示）が配設され、定着ベルト６１０の表面を、通常、面圧２ｋｇｆ／ｃｍ^２〜５ｋｇｆ／ｃｍ^２、好ましくは２．５ｋｇｆ／ｃｍ^２〜３ｋｇｆ／ｃｍ^２で押圧している。表面調整ロール６１８については後述する。
また、表面調整ロール６１８に対し定着ベルト６１０を挟んで対向する位置に設けられた対向ロール６１４は、例えば外径２０ｍｍ、長さ３８０ｍｍの弾性層を有するスポンジロールである。

剥離パッド６４は、断面が略円弧形状のブロック部材であり、例えばＳＵＳ等の金属や剛性の高い樹脂等といった剛体で構成される。そして、加圧ロール６２が定着ベルト６１０を介して定着ロール６１１に圧接される領域の下流側近傍位置において、定着ロール６１１の軸方向全域に亘って固定配置される。また剥離パッド６４は、定着ベルト６１０を加圧ロール６２に向けて所定の荷重（例えば、１０ｋｇｆ）で均一に押し当てるように設置される。
また、アイドラーロール６１５は、例えば外径１２ｍｍ、長さ３６０ｍｍのステンレスで形成された円柱状ロールである。ニップ部Ｎを通過した定着ベルト６１０が定着ロール６１１に向けて円滑に移動するように、剥離パッド６４の定着ベルト６１０移動方向下流側近傍に配置される。

（加圧部材）
加圧ロール６２は、例えば、直径４５ｍｍ、長さ３６０ｍｍのアルミニウムからなる円柱状ロール６２１を基体として、基体側から順に、シリコーンゴムからなる厚さ１０ｍｍの弾性層６２２と、膜厚１００μｍのＰＦＡチューブからなる離型層６２３とが積層されて構成されたソフトロールである。そして、加圧ロール６２は、定着ベルトモジュール６１に押圧されるように設置され、定着ベルトモジュール６１の定着ロール６１１が矢印Ｃ方向へ回転するのに伴い、定着ロール６１１に従動して矢印Ｅ方向に回転する。その移動速度は、定着ロール６１１の表面速度と同じ４４０ｍｍ／ｓである。

（表面調整ロール６１８）
次に、表面形状調整部材の表面調整ロール６１８について説明する。
図３は、本実施の形態における表面調整ロール６１８の断面構造を説明する図である。図３に示すように、表面調整ロール６１８は、金属製の円柱状ロールからなる基体６１８ｂと、定着ベルト６１０（図２参照）に接触する表面調整層６１８ｄとを有している。

また、基体６１８ｂの内部には、加熱手段として定格５００Ｗのハロゲンヒータ６１８ａが配設され、表面調整層６１８ｄの表面に接触するように配置された温度センサ６１８ｅの計測値に基づき、画像形成装置１の制御部３０（図１参照）が表面調整ロール６１８の表面温度を、定着ベルト６１０の表面温度より高温になるように制御している。
表面調整ロール６１８の表面温度を定着ベルト６１０の表面温度より高温にすることにより、表面調整ロール６１８の表面にトナーの付着を防止することができる。ここで、表面調整ロール６１８の表面温度は、定着ベルト温度より通常１０℃以上高く、好ましくは定着ベルト温度より１５℃以上高く設定されるが、耐熱温度以下である必要があるため、通常２５０℃以下に設定されている。
尚、基体６１８ｂは、例えば、外径３０ｍｍ、長さ３５０ｍｍのステンレス（ＳＵＳ）で形成された円柱状ロールである。

図３に示す表面調整ロール６１８の表面調整層６１８ｄの第１の実施の形態としては、フッ素樹脂及び平均粒径２μｍ〜５０μｍの無機粒子を含み、プライマー層６１８ｃを介して基体６１８ｂの表面に固着されているものを挙げることができる。
表面調整層６１８ｄがフッ素樹脂及び平均粒径２μｍ〜５０μｍの無機粒子を含むことにより、無機粒子の種類に応じて、定着ベルト６１０の表面を研磨したり、定着ベルト６１０の表面に無機粒子の粒径に相当する凹凸形状を付与することが可能となる。そして、定着ベルト６１０の表面が所定の表面粗さＲａの範囲に調整されることにより、定着動作の際に生じる定着ベルト６１０の表面に生じる傷跡や筋跡に起因する画像不良の発生を低減させることができる。
このとき、定着ベルト６１０の表面は、表面粗さＲａ０．５μｍ〜０．２μｍ、特に０．１μｍ〜０．１５μｍの範囲に調整されることが好ましい。

この場合、表面調整層６１８ｄに含まれるフッ素樹脂としては、例えば、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−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体（ＭＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体（ＥＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロプロピルビニルエーテル共重合体等の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）等が挙げられる。さらに、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）、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロ三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）等が挙げられる。

これらのフッ素樹脂の中でも、特に耐熱性、機械特性等の面から、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−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体（ＭＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体（ＥＦＡ）等の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）が好適に用いられる。
表面調整層６１８ｄにフッ素樹脂が含まれることにより、表面調整ロール６１８の表面にトナーの付着を防止することができ、それによって、表面調整ロール６１８の性能を長期間に亘り維持することが可能となる。

表面調整層６１８ｄに含まれる無機粒子を構成する無機化合物としては、例えば、炭化ケイ素、硫酸バリウム、酸化アルミニウム、グラファイト、硫酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、酸化アンチモン、酸化チタン、酸化亜鉛、酸化鉄、硫化亜鉛、亜鉛、鉛、ニッケル、アルミニウム、銅、鉄、ステンレス、ベントナイト、モンモリロナイト、合成雲母等が挙げられる。これらの中でも、炭化ケイ素、硫酸バリウム、酸化アルミニウム等が好ましく、特に酸化アルミニウムが好ましい。

無機粒子の平均粒径は、好ましくは２μｍ以上であり、５０μｍ以下である。無機粒子の平均粒径が過度に小さいと、定着ベルトの表面に付与する形状が小径となるため、表面粗さを変えにくくなる傾向がある。また、平均粒径が過度に大きいと、定着ベルトの表面に付与する形状が大径となるため、表面粗さを変えにくくなる傾向がある。
無機粒子の形状は、球状、棒状、針状、繊維状等が挙げられ、中でも球状が好ましい。

本実施の形態では、表面調整層６１８ｄにおいて、フッ素樹脂に対する無機粒子の量は、フッ素樹脂１００重量に対し、通常５重量部以上、好ましくは２０重量部以上、特に好ましくは３０重量部以上である。また、通常、５０重量部以下であり、好ましくは４０重量部以下である。フッ素樹脂に対する無機粒子の量が過度に少ないと、無機粒子と定着ベルトとの接触が少ないため、表面調整能力が低下する傾向がある。また、無機粒子の量が過度に多いと、無機粒子と定着ベルトとの局圧が低下するため、表面調整能力が低下する傾向がある。

表面調整層６１８ｄの厚さは、使用する無機粒子の大きさに対して、通常半分以上、２／３以下が好ましい。表面調整層６１８ｄの厚さが過度に薄いと、無機粒子が脱落する傾向がある。また、表面調整層６１８ｄの厚さが過度に厚いと、無機粒子の表面に出ている高さが小さくなるので、表面調整能力が低下する傾向がある。

プライマー層６１８ｃは、基体６１８ｂに表面調整層６１８ｄを被覆接着する接着層としての役割を有するものである。プライマー層６１８ｃを構成する材料としては、例えば、付加反応型シリコーンゴム、シランカップリング剤、エポキシ系接着剤等が挙げられる。
これらの化合物を用いてプライマー層６１８ｃを形成することにより、基体６１８ｂと表面調整層６１８ｄとの接着を行うことが可能となる。

次に、表面調整層６１８ｄの第２の実施形態として、前述した基体６１８ｂの表面にブラスト処理を施すことにより所定の凹凸形状を形成し、これにフッ素樹脂を被覆することにより調製されたものを挙げることができる。
この場合、所定の荷重をかけて表面調整ロール６１８を定着ベルト６１０（図２参照）の表面に接触させることにより、表面調整ロール６１８の表面に形成された凹凸形状が型押しされ、定着ベルト６１０の表面に所定の凹凸形状を付与することが可能となる。そして、表面調整層６１８ｄの第１の実施形態と同様に、定着ベルト６１０の表面が所定の表面粗さＲａの範囲に調整され、定着ベルト６１０の表面に生じる傷跡や筋跡に起因する画像不良の発生を低減させることができる。
尚、この場合、フッ素樹脂は、プライマー層６１８ｃを介してブラスト処理が施された基体６１８ｂの表面に固着されてもよく、また、プライマー層６１８ｃを設けることなく予め成形したフッ素樹脂チューブ等を加熱融着させても良い。

（表面調整ロール６１８の調製方法）
表面調整ロール６１８の調製方法は、特に限定されないが、例えば、フッ素樹脂及び無機粒子を共通溶媒に溶解した混合溶液を調製し、この混合溶液を基体６１８ｂの表面に所定の厚さに塗布する方法が挙げられる。また、基体６１８ｂを前述したフッ素樹脂及び無機粒子を含む混合溶液中に浸漬した後これを引き上げ、溶媒を除去する方法等が挙げられる。上述した調製方法により、表面調整ロール６１８の表面調整層６１８ｄは、表面粗さＲａが２μｍ〜１０μｍ、好ましくは４μｍ〜５μｍとなるように調製される。

次に、本実施の形態の定着装置６０における定着動作について説明する。
画像形成装置１の二次転写部Ｔ（図１参照）において未定着トナー像が静電転写された用紙Ｐは、搬送ベルト７６，７７および定着装置６０の入口ガイド７８により、定着装置６０のニップ部Ｎに向けて（図２参照：矢印Ｆ方向）搬送される。そして、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐ表面の未定着トナー像は、ニップ部Ｎに作用する圧力と熱とにより用紙Ｐに定着される。
ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐは、加圧ロール６２に剥離パッド６４が押圧されることにより大きく屈曲した定着ベルト６１０との付着力が弱められ、用紙Ｐ自身が有している紙のコシによって定着ベルト６１０から剥離する。
そして、定着ベルト６１０から分離された用紙Ｐは、ニップ部Ｎの下流側に配設された剥離案内板８３により案内された用紙Ｐは、その後、排紙ガイド６５および排紙ロール６６によって機外に排出されて（図２参照）、定着処理が完了する。

次に、定着装置６０の運転の際、表面調整ロール６１８には、表面調整ロール６１８の両端部に配設されたバネ部材（不図示）により、通常、荷重２０ｋｇｆの荷重が負荷される。これにより、表面調整ロール６１８が定着ベルト６１０の表面に接触する。そして、表面調整ロール６１８と対向ロール６１４とで定着ベルト６１０を挟み、定着ベルト６１０の回転に応じて表面調整ロール６１８が矢印Ｆ方向に従動回転する。
表面調整ロール６１８が定着ベルト６１０の回転に伴い従動回転することにより、定着ベルト６１０の表面に生じる用紙突入傷に類似する形状の凹凸を、定着ベルト６１０の表面に付与することが可能となる。
また、このとき、表面調整ロール６１８の内部に設けたハロゲンヒータ６１８ａにより、表面調整層６１８ｄの温度は、定着ベルト６１０の表面温度より高温に保持され、定着ベルト６１０の表面に残留しているトナーが表面調整ロール６１８の表面に付着することが防止される。
尚、このとき、表面調整ロール６１８は、面圧２ｋｇｆ／ｃｍ^２〜３ｋｇｆ／ｃｍ^２を得ている。また、定着ベルト６１０の表面温度は１５０℃〜２００℃である。

次に、表面調整層６１８ｄがフッ素樹脂及び平均粒径２μｍ〜５０μｍの無機粒子を含む場合、無機粒子の種類に応じて定着ベルト６１０の表面形状が調整される。
例えば、平均粒径２μｍ〜１２μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）の場合は、表面調整ロール６１８により定着ベルト６１０の表面が研磨されて微小な凹凸が形成される。そのため、トナー像の表面の拡散光が増加し、定着ベルト６１０の表面の傷跡や筋跡とそれ以外の部分とのコントラストの差が低減する。
また、平均粒径３μｍ〜１０μｍの球状酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の場合は、表面調整層６１８ｄに含まれる無機粒子を型押しすることにより、定着ベルト６１０の表面に球状酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）の形状に応じた凹凸形状が付与される。このため、同様に、トナー像の表面の拡散光が増加し、定着ベルト６１０の表面の傷跡や筋跡とそれ以外の部分とのコントラストの差が低減する。

以下、実施例及び比較例に基づき本発明をより具体的に説明する。尚、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
前述したように、図２に示す定着装置６０において、表面調整ロール６１８として、軸方向長さ３２０ｍｍ、径φ２０のＳＵＳ製の金属ロールコアを基体６１８ｂとし、この基体６１８ｂの表面に、プライマー層６１８ｃを介してＰＦＡ樹脂１００重量部に対し平均粒径３０μｍの球状酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）３０重量部を含む表面調整層６１８ｄを積層した。このとき、定着ベルト６１０と接触させる表面調整層６１８ｄの表面粗さＲａは、４μｍ〜５μｍである。
尚、表面調整ロール６１８の表面調整層６１８ｄの厚さは、１０μｍ〜１５μｍである。

次に、表面調整ロール６１８に荷重２０ｋｇｆを負荷し、表面調整ロール６１８を定着ベルト６１０の表面に接触させ、表面調整ロール６１８と弾性層を有するφ２０の対向ロール６１４とで定着ベルト６１０を挟み、定着ベルト６１０の回転と共に表面調整ロール６１８を従動回転させた。また、表面調整ロール６１８の内部に設けたハロゲンヒータ６１８ａにより、表面調整層６１８ｄの温度が１９５℃〜２００℃になるように加熱した。
尚、このとき、表面調整ロール６１８は、面圧２ｋｇｆ／ｃｍ^２〜３ｋｇｆ／ｃｍ^２を得ている。また、定着ベルト６１０の表面温度は１８０℃〜１９０℃である。

続いて、定着装置６０を運転し、オフセットトナーが発生しやすいハーフトーンのベタ画像をＡ４用紙を縦送りで１０ｋ枚通紙した後、表面調整ロール６１８の表面に生じる汚れの有無と、得られた画像の光沢ムラの経時的変化を評価した。
その結果、Ａ４用紙を縦送りで１０ｋ枚通紙した後も、表面調整ロール６１８の表面には定着ベルト６１０の表面に残留するトナーに起因する汚れが生じなかった。
また、表面調整ロール６１８を定着ベルト６１０に接触させて定着ベルト６１０の表面状態を調整することにより得られた画像には光沢ムラが観察されなかった。

（実施例２）
実施例１において、表面調整ロール６１８として、基体６１８ｂの表面に、フローコーティングにより、ＰＦＡ樹脂１００重量部に対し平均粒径４μｍの炭化ケイ素（ＳｉＣ）３０重量部を含む表面調整層６１８ｄを調製した。このとき、表面調整層６１８ｄの表面粗さＲａは、０．５μｍ〜０．８μｍである。尚、表面調整ロール６１８の表面調整層６１８ｄの厚さは、１μｍ〜２μｍである。
次に、表面調整ロール６１８に荷重２０ｋｇｆを負荷し、また、ハロゲンヒータ６１８ａにより、表面調整層６１８ｄの温度が１９５℃〜２００℃になるように加熱し、実施例１と同様の条件で定着装置６０を運転した。尚、このとき、表面調整ロール６１８は、面圧２ｋｇｆ／ｃｍ^２〜３ｋｇｆ／ｃｍ^２を得ている。また、定着ベルト６１０の表面温度は１８０℃〜１９０℃である。
その結果、Ａ４用紙を縦送りで１０ｋ枚通紙した後も、表面調整ロール６１８の表面には汚れが生じなかった。また得られた画像には光沢ムラが観察されなかった。

（比較例）
実施例１において、表面調整ロール６１８に代えて、軸方向長さ３２０ｍｍ、径φ２０のＳＵＳ製ロールの表面にブラスト処理を施し、フッ素樹脂層を積層せずに表面粗さＲａ０．５μｍ〜０．８μｍに調整したものを使用し、その他の条件は実施例１と同様にして定着装置６０を運転した。尚、このＳＵＳ製ロールは内部にハロゲンヒータを備えていない。
その結果、縦送りで通紙するＡ４用紙の枚数が増加する程、ＳＵＳ製ロールの表面に汚れが生じ、定着ベルト６１０表面の表面状態を調整する効果が大幅に低減した。また得られた画像には光沢ムラが観察された。

本実施の形態が適用される画像形成装置の概略構成図である。 定着装置の概略構成を示す断面図である。 本実施の形態における表面調整ロールの断面構造を説明する図である。

符号の説明

１…画像形成装置、１１（１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ）…画像形成ユニット、２０…中間転写ベルト、６０…定着装置、６１…定着ベルトモジュール、６２…加圧ロール、６１０…定着ベルト、６１１…定着ロール、６１３…外部加熱ロール、６１８…表面調整ロール、６１８ａ…ハロゲンヒータ

Claims (7)

1. 回転駆動する定着部材と、
   前記定着部材を押圧しつつ当該定着部材に従動回転し、当該定着部材との間に記録材が通過するニップ部を形成する加圧部材と、
   前記定着部材に接触し、当該定着部材の表面形状の表面粗さを接触前に比べて粗くする表面形状調整部材と、
   前記表面形状調整部材の表面温度が前記定着部材の表面温度より高温になるように加熱する加熱手段と、
   を有し、
   前記表面形状調製部材は、円柱状ロールからなる基体と、当該基体の表面側に積層され、前記定着部材の表面に接触する表面調整層と、当該基体の表面に対して当該表面調整層を接着する接着層とを有し、
   前記表面調整層は、フッ素樹脂と、無機粒子とを含むことを特徴とする定着装置。
2. 前記表面調整層に含まれる前記無機粒子の量は、フッ素樹脂１００重量部に対して、５重量部以上５０重量部以下であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記表面調整層に含まれる前記無機粒子は、平均粒径２μｍ〜５０μｍの球状粒子であることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記表面形状調整部材は、前記定着部材に接触しつつ当該定着部材の回転に伴い従動回転することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. トナー像を形成するトナー像形成部と、
   前記トナー像形成部により形成されたトナー像を記録材上に転写する転写部と、
   前記転写部により記録材上に転写したトナー像を当該記録材上に定着する定着部と、を有し、
   前記定着部は、
   定着ロールと、
   前記定着ロールに掛け渡される定着ベルトと、
   前記定着ベルトとの間に記録材が通過するニップ部を形成する加圧ロールと、
   前記定着ベルトの表面温度より高温になるよう加熱され、当該定着ベルトに接触しつつ当該定着ベルトとともに回転し当該定着ベルトの表面を所定の表面粗さＲａに調整する表面形状調整部材と
   を備え、
   前記表面形状調製部材は、円柱状ロールからなる基体と、当該基体の表面側に積層され、前記定着ベルトの表面に接触する表面調整層と、当該基体の表面に対して当該表面調整層を接着する接着層とを有し、
   前記表面調整層は、フッ素樹脂と、無機粒子とを含むことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記表面調整層に含まれる前記無機粒子の量は、フッ素樹脂１００重量部に対して、５重量部以上５０重量部以下であることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
7. 前記表面調整層に含まれる前記無機粒子は、平均粒径２μｍ〜５０μｍの球状粒子であることを特徴とする請求項５または６に記載の画像形成装置。

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