JP6019687B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

特許文献１には、定着ベルトを備える定着ベルトモジュールと、定着ベルトモジュールに圧接配置された加圧ロールとで構成された定着装置が開示されている。この先行技術では、定着ベルトモジュールと加圧ロールとが圧接する領域であるニップ部内の下流側領域の定着ロールの近傍位置に、剥離パッドが配設されている。そして、剥離パッドは、定着ロールと対向する下辺部の角に、エッジ部と、異物収容凹部としての収容凹部を備え、定着ベルトの内面に付着した摩耗粉等の異物を、エッジ部で掻き取って収容凹部内に収容するように構成されている（特許文献１参照）。

特開２００７−１１４６９８号公報 特開２００９−０１４８９３号公報 特開２００７−０８６５３０号公報 特許３８３８２９３号 特開２０１０−０３９３３８号公報

本発明は、周回するベルトと摺動する支持部材によってニップ部を形成する構成において、ベルトの内周面の磨耗を抑制することが目的である。

請求項１の発明は、内周面に凹凸形状が形成された無端状のベルトと、前記ベルトの内周面に潤滑剤を付与する潤滑剤付与装置と、駆動源によって回転され、前記ベルトの外周面に接触した状態で回転しながら前記ベルトとの間で記録媒体を挟み、前記記録媒体に形成されたトナー像を前記記録媒体に定着させる定着回転体と、装置フレームに固定されるとともに前記ベルトを加熱する加熱手段を有し、前記ベルトの周回に伴って前記ベルトの内周面に対して摺動するように前記ベルトの内周面に接触し、前記定着回転体と前記ベルトとの間で前記記録媒体を挟む荷重を支持することで、前記ベルトと前記定着回転体との間に前記記録媒体を挟むニップ部を形成すると共に、前記加熱手段が発した熱を前記ニップ部を経由して前記ベルトに伝達する熱伝達部材としての機能を有した支持材と、前記ベルトが巻き掛けられ、前記ベルトの内周面に接触するロール表面が前記ベルトの内周面よりも硬度が低い耐熱樹脂で構成されたロール部材と、を備える。

請求項２の発明は、前記ロール部材は、金属製のロール本体と、前記ロール本体の外周に設けられ、前記耐熱樹脂を材料として構成された耐熱樹脂層と、を有する。

請求項３の発明は、記録媒体にトナー像を形成する画像形成部と、前記記録媒体に形成されたトナー像を前記記録媒体に定着する請求項１又は請求項２に記載の定着装置と、を備える。

請求項１に記載の発明によれば、ベルトの内周面に接触するロール部材の表面がベルトの内周面よりも硬度が高い場合と比較し、周回するベルトと摺動する支持部材によってニップ部を形成する構成において、定着装置のベルトの内周面の磨耗を抑制することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ロール部材全体が耐熱樹脂で構成されている場合と比較し、ロール剛性を容易に確保することできる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の定着装置を備えない構成と比較して、ベルトの内周面の磨耗に起因する定着画像の不良が抑制される。

本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 本実施形態に係る画像形成ユニットを構成する画像形成部の構成を示す概略図である。 本実施形態に係る画像形成ユニットを構成するトナー画像形成部の構成を示す概略図である。 本実施形態に係る定着装置の構成を示す概略斜視図である。 （Ａ）は定着ベルトの外周面を模式的に示す断面図であり、（Ｂ）は比較例の定着ベルトが磨耗した状態を示す断面図である。 ロール及び押付ロールの外周面に形成された耐熱樹脂層を示す模式図である。 比較例の定着装置の連続印字実験を示すグラフである。 本実施形態の耐熱樹脂層を有する定着装置と比較例の定着装置との加速試験結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態の一例を図面に基づき説明する。先ず、画像形成装置の全体構成及び動作を説明し、次いで、定着装置の構成及び動作を説明し、その後、本実施形態の要部について説明することとする。なお、以下の説明では、図１に矢印Ｈで示す方向を装置高さ方向、図１に矢印Ｗで示す方向の装置幅方向とする。また、装置高さ方向及び装置幅方向のそれぞれに直交する方向（適宜矢印Ｄで示す）を装置奥行き方向とする。

[画像形成装置の全体構成]
図１は、本実施形態に係る画像形成装置１０を正面側から見た全体構成を示す概略図である。この図に示される如く、画像形成装置１０は、電子写真方式により記録媒体Ｐに画像を形成する画像形成部１２と、記録媒体を搬送する媒体搬送部５０と、画像が形成された記録媒体Ｐに対する後処理等を行う後処理部６０とを含んで構成されている。さらに、画像形成装置１０は、上記各部及び電源部８０の制御を行う制御部７０、並びに制御部７０を含む上記各部に電力を供給する電源部８０を含んで構成されている。

＜画像形成部の構成＞
画像形成部１２について、該画像形成部１２を正面側から見た概略図である図２を参照しつつ説明する。画像形成部１２は、像保持体の一例である感光体ドラム２１と、帯電器２２と、露光装置２３と、現像装置２４と、清掃装置２５とを含んで構成されてなり、トナー画像を形成するトナー画像形成部２０と、トナー画像形成部２０で形成された画像を記録媒体Ｐに転写する転写装置３０と、記録媒体Ｐに転写されたトナー画像を記録媒体Ｐ定着する定着装置４０とを含んで構成されている。

トナー画像形成部２０は、色ごとにトナー画像を形成するように複数備えられている。この実施形態では、第１特別色（Ｖ）、第２特別色（Ｗ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の計６色のトナー画像形成部２０が設けられている。図１に示す（Ｖ）、（Ｗ）、（Ｙ）、（Ｍ）、（Ｃ）、（Ｋ）は、上記各色を示している。転写装置３０は、６色分のトナー画像が重畳して１次転写された転写ベルト３１から、転写ニップＮＴにおいて記録媒体Ｐに６色分のトナー画像を転写するようになっている。

（感光体ドラム）
感光体ドラム２１は、円筒状に形成され、図示しない駆動手段によって自軸周りに回転駆動されるようになっている。感光体ドラム２１の外周面には、一例として負の帯電極性を呈する感光層が形成されている。なお、感光体ドラム２１の外周面にオーバコート層を形成した構成としても良い。各色の感光体ドラムは、正面視で装置幅方向に沿って直線状に並べて配置されている。

（帯電器）
帯電器２２は、感光体ドラム２１の外周面（感光層）を負極性に帯電させるようになっている。この実施形態では、帯電器２２は、コロナ放電方式（非接触帯電方式）のスコロトロン帯電器とされている。

（露光装置）
露光装置２３は、感光体ドラム２１の外周面に静電潜像を形成するようになっている。具体的には、制御部７０を構成する画像信号処理部から受け取った画像データに応じて、変調した露光光Ｌ（図３参照）を帯電器２２により帯電された感光体ドラム２１の外周面に照射するようになっている。この露光装置２３による露光光Ｌの照射によって、感光体ドラム２１の外周面には静電潜像が形成される。この実施形態では、露光装置２３は、光源から照射された光ビームをポリゴンミラーやＦθレンズを含む光走査手段（光学系）で走査しつつ感光体ドラム２１の表面を露光する構成とされている。また、本実施形態では、露光装置２３は、色ごとに設けられている。

（現像装置）
現像装置２４は、トナーを含む現像剤Ｇで感光体ドラム２１の外周面に形成された静電潜像を現像することで、該感光体ドラム２１の外周面にトナー画像を形成するようになっている。詳細は省略するが、現像装置２４は、現像剤Ｇを収容する容器２４１と、容器２４１に収容された現像剤Ｇを回転しながら感光体ドラム２１に供給する現像ロール２４２とを少なくとも含んで構成されている。容器２４１には、現像剤Ｇを補給するためのトナーカートリッジ２７が図示しない補給路を介してつながっている。各色のトナーカートリッジ２７は、感光体ドラム２１、露光装置２３に対する上方に正面視で装置幅方向に並べて配置されており、個別に交換可能とされている。

（清掃装置）
清掃装置２５は、転写装置３０へのトナー画像の転写後に感光体ドラム２１の表面に残留したトナーを該感光体ドラム２１の表面から掻き取るブレード２５１を備えている。図示は省略するが、清掃装置２５は、ブレード２５１が掻き取ったトナーを回収するハウジング、及びハウジング内のトナーを排トナーボックスに搬送する搬送装置をさらに備えて構成されている。

（転写装置）
転写装置３０は、各色の感光体ドラム２１のトナー画像を転写ベルト３１に重畳して１次転写し、該重畳されたトナー画像を記録媒体Ｐに２次転写するようになっている。

具体的には、転写ベルト３１は、無端状を成し、複数のロール３２に巻き掛けられて姿勢が決められている。この実施形態では、転写ベルト３１は、正面視で装置幅方向に長い逆鈍角三角形状の姿勢とされている。複数のロール３２のうち、図２に示すロール３２Ｄは、図示しないモータの動力により転写ベルト３１を矢印Ａ方向に周回させる駆動ロールとして機能する。また、複数のロール３２のうち、図２に示すロール３２Ｔは、転写ベルト３１に張力を付与する張力付与ロールとして機能する。複数のロール３２のうち、図２に示すロール３２Ｂは、２次転写ロール３４の対向ロールとして機能する。

この転写ベルト３１は、上記した姿勢で装置幅方向に延びる上辺部において、各色の感光体ドラム２１に下方から接触しており、各感光体ドラム２１の画像が１次転写ロール３３からの転写バイアス電圧の印加を受けて転写されるようになっている。また、転写ベルト３１は、鈍角を成す下端側の頂部において２次転写ロール３４が接触されて転写ニップＮＴを形成しており、２次転写ロール３４からの転写バイアス電圧の印加を受けて該転写ニップＮＴを通過する記録媒体Ｐにトナー画像を転写する。

（定着装置）
定着装置４０は、転写装置３０においてトナー画像が転写された記録媒体に、該トナー画像を定着させるようになっている。この実施形態では、定着装置４０は、定着ニップＮＦにおいてトナー画像を加熱しつつ加圧することで、該トナー画像を記録媒体Ｐに定着する構成とされている。

＜媒体搬送部＞
媒体搬送部５０は、画像形成部１２に記録媒体Ｐを供給する媒体供給部５２と、画像が形成された記録媒体Ｐを排出する媒体排出部５４とを含んで構成されている。また、媒体搬送部５０は、記録媒体Ｐの両面に画像を形成させる際に用いられる媒体戻し部５６と、転写装置３０から定着装置４０まで記録媒体Ｐを搬送する中間搬送部５８とを含んで構成されている。

媒体供給部５２は、画像形成部１２の転写ニップＮＴに対し、転写タイミングに合わせて記録媒体Ｐを１枚ずつ供給するようになっている。媒体排出部５４は、定着装置４０にてトナー画像が定着された画像が形成された記録媒体Ｐを装置外に排出するようになっている。媒体戻し部５６は、一方の面にトナー画像が定着された記録媒体Ｐの他方の面に画像を形成する際に、該記録媒体を表裏反転して画像形成部１２（媒体供給部５２）に戻すようになっている。

＜後処理部＞
後処理部６０は、画像形成部１２で画像が形成された記録媒体Ｐを冷却する媒体冷却部６２と、記録媒体Ｐの湾曲を矯正する矯正装置６４と、記録媒体Ｐに形成された画像を検査する画像検査部６６とを含んで構成されている。後処理部６０を構成する各部は、媒体搬送部５０の媒体排出部５４中に配置されている。

後処理部６０を構成する媒体冷却部６２、矯正装置６４、及び画像検査部６６は、媒体排出部５４における記録媒体Ｐの排出方向の上流側からこの順で配置されており、媒体排出部５４による排出過程の記録媒体Ｐに対して上記後処理を施すようになっている。

［画像形成動作］
画像形成装置１０による記録媒体Ｐへの画像形成工程、及び、その後処理工程の概要を説明する。

画像形成指令を受けた制御部７０は、トナー画像形成部２０、転写装置３０、定着装置４０を作動させる。これにより、感光体ドラム２１、現像ロール２４２が回転され、転写ベルト３１が周回される。また、加圧ロール４２が回転されると共に、定着ベルト４１１が周回される。さらに、これらの動作に同期して、制御部７０は、媒体搬送部５０等を作動させる。

これにより、各色の感光体ドラム２１は、回転されながら帯電器２２によって帯電される。また、制御部７０は、画像信号処理部で画像処理が施された画像データを、各露光装置２３に送る。各露光装置２３は、画像データに応じて各露光光Ｌを出射して、帯電した各感光体ドラム２１に露光する。すると、各感光体ドラム２１の外周面に静電潜像が形成される。各感光体ドラム２１に形成された静電潜像は、現像装置２４から供給される現像剤によって現像される。これにより、各色の感光体ドラム２１には、第１特別色（Ｖ）、第２特別色（Ｗ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のうち、対応する色のトナー画像が形成される。

各色の感光体ドラム２１に形成された各色のトナー画像は、各色の１次転写ロール３３を通じた転写バイアス電圧の印加によって、周回する転写ベルト３１に順次転写される。これにより、転写ベルト３１には、６色分のトナー画像が重畳された重畳トナー画像が形成される。この重畳トナー画像は、転写ベルト３１の周回によって転写ニップＮＴに搬送される。この転写ニップＮＴには、媒体供給部５２によって重畳トナー画像の搬送にタイミングを合わせて記録媒体Ｐが供給される。この転写ニップＮＴにおいて転写バイアス電圧が印加されることで、転写ベルト３１から重畳トナー画像が記録媒体Ｐに転写される。

トナー画像が転写された記録媒体Ｐは、中間搬送部５８によって転写装置３０の転写ニップＮＴから定着装置４０の定着ニップＮＦに向けて、負圧吸引されながら搬送される。定着装置４０は、定着ニップＮＦを通過する記録媒体Ｐに熱及び加圧力（定着エネルギ）を付与する。これにより、記録媒体Ｐに転写されたトナー画像が該記録媒体に定着される。

定着装置４０から排出された記録媒体Ｐは、媒体排出部５４によって装置外の排出媒体受け部に向けて搬送されつつ、後処理部６０により処理が施される。定着工程により加熱された記録媒体Ｐは、先ず媒体冷却部６２において冷却される。次いで、記録媒体Ｐは、矯正装置６４によって湾曲が矯正される。さらに、記録媒体Ｐに定着されたトナー画像は、画像検査部６６によって、トナー濃度欠陥、画像欠陥、画像位置欠陥等の有無や程度が検出される。そして、記録媒体Ｐは、媒体排出部５４に排出される。

一方、記録媒体Ｐの画像が形成されていない非画像面に画像を形成させる場合（両面印刷の場合）、制御部７０は、画像検査部６６の通過後の記録媒体Ｐの搬送経路を、媒体排出部５４から媒体戻し部５６に切り替える。これにより記録媒体Ｐは、表裏反転されて媒体供給部５２に送り込まれる。この記録媒体の裏面には、上記した表面への画像形成工程と同様の工程で画像が形成（定着）される。この記録媒体Ｐは、上記した表面への画像形成後の後処理工程と同様の工程を経て、媒体排出部５４によって装置外に排出される。

［定着装置の基本構成］
図４には、定着装置４０の定着動作を行う主要部が模式的な断面図にて示されている。この図に示される如く、定着装置４０は、定着ベルトモジュール４１と、定着ベルトモジュール４１に外側から巻き掛けられた外部ロール４５と、定着ベルトモジュール４１とで定着ニップＮＦを形成する加圧ロール４２とを含んで構成されている。また、定着装置４０は、定着ベルトモジュール４１を加熱するハロゲンランプ４３と、定着ニップＮＦを通過した記録媒体Ｐの先端を定着ベルトモジュール４１から剥がすための剥離パッド機構４６とを含んで構成されている。

定着ベルトモジュール４１は、定着ベルト４１１、装置奥行き方向に長手とされたパッド部材４１２、及び、それぞれ装置奥行き方向が回転軸方向とされた複数のロール４１３を備える。定着ベルト４１１は、記録媒体Ｐの搬送方向に直交する装置奥行き方向の両側に開口する環状（無端状）を成している。定着ベルト４１１は、パッド部材４１２、複数のロール４１３、及び外部ロール４５に巻き掛けられて定められた姿勢とされ、該姿勢を維持したまま（該姿勢に沿った周回軌道上を）図４に示す矢印Ｒ方向に周回する。

パッド部材４１２は、定着ベルト４１１の内側に配置され、ニップ形成面４１２１で加圧ロール４２からの押付（ニップ）荷重を受けることで、該定着ベルト４１１と加圧ロール４２との間に定着ニップＮＦを形成させる。パッド部材４１２は、装置フレームに固定されており、定着ベルト４１１の周回には追従しない。

パッド部材４１２のニップ形成面４１２１は、装置奥行き方向から見て、加圧ロール４２側に円弧状に凹とされた曲面とされている。この形状により、パッド部材４１２は、定着ベルト４１１と加圧ロール４２との間に、該パッド部材４１２に代えてニップ荷重を支持するロールを設けた構成と比較して、記録媒体Ｐの搬送方向に長い定着ニップＮＦを形成している。

定着ベルト４１１とパッド部材４１２のニップ形成面４１２１との間には、摺動シート４１４が介在されている。摺動シート４１４は、少なくとも定着ベルト４１１と接する側の表面が、例えばフッ素系樹脂等の低摩擦材にて構成されている。これにより、定着ベルト４１１の周回に対する摩擦抵抗が低減される構成である。

また、パッド部材４１２の本体４１２２内には、加熱源の一例としてのハロゲンランプ４３が設けられている。パッド部材４１２は、ハロゲンランプ４３が発した熱を、ニップ形成面４１２１を経由して定着ベルト４１１に伝達する熱伝達部材としても機能する。

複数のロール４１３のうち、パッド部材４１２に対する定着ベルト４１１の周回方向の上下流両側に位置するロール４１３Ｃは、姿勢矯正ロールとして機能する。具体的には、各ロール４１３Ｃは、定着ニップＮＦ前後での定着ベルト４１１の周回方向の変化を抑える（定着ニップＮＦの両端での定着ベルト４１１の曲げ角度を鈍角とする）ようになっている。

複数のロール４１３のうちパッド部材４１２から最も離れて位置するロール４１３Ｈは、定着ベルト４１１を内周側から加熱する内部加熱ロールとして機能する。具体的には、ロール４１３Ｈは、定着ベルト４１１が内周側から巻き掛けられており、その内部に設けられたハロゲンランプ４３が発した熱を定着ベルト４１１に伝達する。この実施形態では、ロール４１３Ｈは、軸線を装置奥行き方向に対し傾けることで、定着ベルト４１１の幅方向（装置奥行方向）の位置を調整し得るステアリングロールとしても機能する。

加圧ロール４２は、一例としてアルミニウム製の円柱状のロール本体４２１の外周に、シリコーンゴム製の弾性体層４２２が被覆されて構成されている。図示は省略するが、弾性体層４２２の外周には、その外周面に膜厚１００μｍのフッ素系樹脂等より成る剥離層が形成されている。この加圧ロール４２は、図示しない駆動源によって回転されることで、定着ベルト４１１に周回のための駆動力を付与する駆動ロールとして機能する。

また、定着装置４０は、定着ベルト４１１が外周側から巻き掛けられた外部ロール４５を備えている。外部ロール４５は、定着ベルト４１１の周回方向において、パッド部材４１２の下流側のロール４１３Ｃとロール４１３Ｈとの間に配置されている。この外部ロール４５は、定着ベルト４１１を外周側から加熱する外部加熱ロールとして機能する。具体的には、外部ロール４５は、その内部に設けられたハロゲンランプ４３が発した熱を定着ベルト４１１に伝達する。また、外部ロール４５は、図示しない駆動源によって回転することで、定着ベルト４１１に周回のための駆動力を付与する駆動ロールとして機能する。この実施形態では、加圧ロール４２が定着ベルト４１１に主に駆動力を付与する主駆動ロールとされ、外部ロール４５は、補助駆動ロールと位置付けられる。

また、定着ベルトモジュール４１は、定着ベルト４１１を内周側から外部ロール４５に押し付ける押付ロール４１５を備える。押付ロール４１５は、スプリング４１６の付勢を受けて定められた荷重で定着ベルト４１１を外部ロール４５に押し付けている。これにより、押付ロール４１５を備えない構成と比較して、外部ロール４５から定着ベルト４１１への駆動力の伝達に寄与する摩擦力が増す構成である。

剥離パッド機構４６は、記録媒体Ｐの搬送方向において定着ニップＮＦの下流に配置された剥離パッド４６１を有しており、該剥離パッド４６１の先端を定着ニップＮＦに近接させている。

図示は省略するが、定着ベルトモジュール４１は、装置フレームに対して、定着ベルト４１１、パッド部材４１２、各ロール４１３等で構成されたモジュールとして一体に着脱可能とされている。

［定着装置の基本動作］
定着装置４０は、画像形成部１２における記録媒体Ｐへの画像形成（転写）の動作に先立って、制御部７０からの指令により動作準備される。具体的には、加圧ロール４２及び外部ロール４５の駆動により、定着ベルト４１１が定められた軌道を周回する。また、各ハロゲンランプ４３の発熱により、定着ベルト４１１が定められた温度範囲に昇温され、該温度範囲に維持される。定着ベルト４１１は、周回しながら加熱されることで、各部の温度が定められた範囲内とされる。

そして、転写装置３０にてトナー画像が転写された記録媒体Ｐが、中間搬送部５８によって、図４に示される如く定着ニップＮＦに導入されると、定着装置４０は、記録媒体Ｐを搬送しながら該記録媒体Ｐに圧力及び熱（定着エネルギ）を付加する。これにより、トナー画像が記録媒体Ｐに定着される。

また、定着ニップＮＦを通過した記録媒体Ｐの先端が剥離パッド機構４６の剥離パッド４６１と加圧ロール４２との間に進入する。具体的には、定着ベルト４１１は、パッド部材４１２のニップ形成面４１２１における記録媒体Ｐの搬送方向の下流側端部に形成されたアール形状（及び下流側のロール４１３Ｃとで成す周回軌道）に沿って、記録媒体Ｐの搬送経路から離れるように周回する。このため、記録媒体Ｐの先端は、その腰（復元性）により定着ベルト４１１から離れて（定着ベルト４１１軒動に追従せずに）、剥離パッド機構４６の剥離パッド４６１と加圧ロール４２との間に進入する。そして、記録媒体Ｐは、搬送されるのに伴って定着ベルト４１１から剥離される。このようにして定着装置４０から送り出された記録媒体Ｐは、媒体排出部５４によって下流側（後処理部６０側）に搬送される。

（定着装置の要部構成の詳細）
つぎに、定着装置の要部構成の詳細について説明する。

本実施形態においては、図４に示す定着装置４０の定着ベルト４１１の内周面４１１Ａは、ポリイミドを材料として構成されている。また、図５（Ａ）に示すように、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａは粗面化処理され、これにより内周面４１１Ａには凹凸形状が付与されている（本実施形態では表面粗さ0.5（Ra））。そして、凹凸形状によって複数の凹部４８２が内周面４１１Ａの全面に亘って形成されている。

図４に示すように、定着装置４０には、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａに、シリコンオイル等の潤滑剤Ｊ（図５（Ａ）参照）を付与する潤滑剤付与装置の一例としてのパッド（ウィック）４８０が設けられている。パッド４８０には、潤滑剤Ｊが含浸されており、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａにパッド４８０を接触させることで、内周面４１１Ａに潤滑剤Ｊが付与（塗布）される。そして、図５（Ａ）に示すように、内周面４１１Ａに付与された潤滑剤Ｊは内周面４１１Ａの凹凸形状の凹部４８２に保持される。

なお、このパッド４８０は、図示していない潤滑剤補充機構によって潤滑剤Ｊが補充されるようになっている。或いは、潤滑剤Ｊの含浸量が少なくなるとパッド４８０が交換できるように構成されていてもよい。

このようにして、図５（Ａ）に示すように、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａの凹凸形状の凹部４８２に潤滑剤Ｊが保持されることで、図４に示す定着ベルト４１１とパッド部材４１２のニップ形成面４１２１との間、正確には、摺動シート４１４と定着ベルト４１１との間に潤滑剤Ｊ（図５（Ａ）参照）が介在し、これより定着ベルト４１１の周回に対する摩擦抵抗が低減される。

また、図４に示す定着ベルト４１１の内周面４１１Ａには、複数のロール４１３及び押付ロール４１５が接触している。そして、図６に示すように、これらロール４１３及び押付ロール４１５は、金属性のロール本体４１３Ｒ、４１５Ｒと、ロール本体４１３Ｒ、４１５Ｒの外周面４１３Ｓ、４１５Ｓに形成された耐熱樹脂層４８４と、の二層構造となっている。なお、図６では、耐熱樹脂層４８４の厚みを実際よりも厚く図示し判りやすくしている。

耐熱樹脂層４８４は、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａ（本実施形態ではポリイミド）よりも硬度（硬さ）が低い材料で構成されている。また、耐熱樹脂層４８４は、ロール４１３及び押付ロール４１５の金属製のロール本体４１３Ｒ、４１５Ｒの外周面４１３Ｓ、４１５Ｓよりも表面自由エネルギーが小さい材料で構成されている。更に、耐熱樹脂層４８４は定着装置４０に用いるので耐熱性が必要とされている。そして、このような特性を満たす耐熱樹脂層４８４の材料としては、フッ素系樹脂、ＰＦＡ系樹脂等が挙げられる。また、耐熱樹脂層４８４は、ロール４１３及び押付ロール４１５のロール本体４１３Ｒ、４１５Ｒの外周面４１３Ｓ、４１５Ｓに、耐熱樹脂をコーティングやチュービングによって形成することができる。また、「硬度（硬さ）」は、ビッカース硬度（硬さ）（ＪＩＳ Ａ°）で比較する。

また、定着回転体の一例としての加圧ロール４２は、定着ベルト４１１の外周面４１１Ｂに接触した状態で回転しながら定着ベルト４１２との間で記録媒体Ｐを挟み、記録媒体Ｐに形成されたトナー像を記録媒体Ｐに定着させるように構成されている。

（作用及び効果）
つぎに、本実施形態の作用及び効果について説明する。

本実施形態では、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａに接触するロール４１３及び押付ロール４１５の耐熱樹脂層４８４は、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａよりも硬度（硬さ）が低い。よって、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａの磨耗が抑制される。

また、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａが磨耗し、磨耗粉（本実施形態ではポリイミド粉）が発生したとしても、耐熱樹脂層４８４は表面自由エネルギーが小さく離型性が良いので、摩耗粉がロール４１３及び押付ロール４１５に付着しにくい。よって、摩耗粉がロール４１３及び押付ロール４１５に付着することによる定着ベルト４１１の内周面４１１Ａの磨耗が抑制される。

このように、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａの磨耗が抑制される。よって、図５（Ｂ）に比較例として示すような内周面４１１Ａが磨耗し凹凸形状の凹部４８２が浅くなる（凸が低くなる）ことによる潤滑剤Ｊの保持量の低下が抑制される（比較例についての詳細は後述する）。つまり、図５（Ａ）に示す定着ベルト４１１の内周面４１１Ａの凹部４８２が保持する潤滑剤Ｊの保持量が確保される。

したがって、定着ベルト４１１とパッド部材４１２のニップ形成面４１２１との間（正確には、摺動シート４１４と、定着ベルト４１１との間）に介在する潤滑剤Ｊの量が確保され（維持され）、潤滑剤Ｊの量が少なくなることによる定着ベルト４１１の周回に対する摩擦抵抗の上昇が抑制される。

そして、この摩擦抵抗の上昇に起因する不具合、例えば、定着装置４０における駆動トルクの上昇、ステアリングの不良、摺動抵抗バラツキによる記録媒体（紙）のシワの発生、各種部材（定着ベルト４１１、摺動シート４１４等）の低寿命化などが、防止又は抑制される。

＜実験＞
つぎに、本発明を適用することで摩擦抵抗の上昇の抑制がされることを確認した実験について説明する。

[比較例の定着装置]
まず、比較例の定着装置について説明する。比較例の定着装置は、ロール４１３及び押付ロール４１５のロール本体４１３Ｒ、４１５Ｒの外周面４１３Ｓ、４１５Ｓに耐熱樹脂層４８４が形成されていない。よって、ロール４１３及び押付ロール４１５（ロール本体４１３Ｒ、４１５Ｒ）の外周面４１３Ｓ、４１５Ｓの金属面が、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａに接触する。つまり、ロール４１３及び押付ロール４１５の外周面４１３Ｓ、４１５Ｓは、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａよりも硬度（硬さ）が高い。

そして、この耐熱樹脂層４８４が形成されていないロール４１３及び押付ロール４１５（ロール本体４１３Ｒ、４１５Ｒ）で連続印字をした実験結果が、図７に示されている。なお、横軸は印字枚数を示し、縦軸は、定着ベルト４１１を駆動するためのモーターのトルク値より換算した摩擦係数μを示している。また、前述した横軸のｐｖは、Ａ４サイズの記録用紙の印字枚数を示している。

この連続印字に伴って、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａが磨耗する。また、定着ベルト４１１の内周面４１１Ａが磨耗によって磨耗粉（本実施形態ではポリイミド粉）が発生し、ロール４１３及び押付ロール４１５に付着する。よって、摩耗粉がロール４１３及び押付ロール４１５に付着することによって定着ベルト４１１の内周面４１１Ａが磨耗する。

このように定着ベルト４１１の内周面４１１Ａの磨耗がすることで、図５（Ｂ）に示すように内周面４１１Ａの凹部４８２が浅くなり（凸が低くなり）潤滑剤Ｊの保持量が低下する。したがって、定着ベルト４１１とパッド部材４１２のニップ形成面４１２１との間（正確には、摺動シート４１４と、定着ベルト４１１との間）に介在する潤滑剤Ｊの量が低下し、定着ベルト４１１の周回に対する摩擦抵抗の上昇がする。

そして、図７に示されているように、約６００ｋｐｖを超えると摩擦係数μが上昇し、約７５０ｋｐｖになると摩擦係数μが、０．１５を越え、駆動トルクの上昇によって駆動が停止した。

[比較例の定着装置と本実施形態の定着装置との比較]
つぎに、耐熱樹脂層４８４を有しない比較例の定着装置と本実施形態の耐熱樹脂層４８４を有する定着装置とを比較した実験について説明する。なお、本実験は、実機ではなく、オフラインベンチ（定着装置の主要部品で構成された実験装置）を用いて行われた加速試験となっている。

図８に示すように、比較例の定着装置の場合は、約７５ｋｐｖになると摩擦係数μが０．１５を越える。これに対して、本実施形態の耐熱樹脂層４８４を有する定着装置では、約１２０ｋｐｖで摩擦係数μが、０．１５を超える。つまり、ロール４１３及び押付ロール４１５の外周面４１３Ｓ、４１５Ｓに耐熱樹脂層４８４を形成することで、摩擦係数μの上昇を抑制することができ、この結果、比較例と比較し、約１．６倍以上、定着装置の寿命を延ばすことができることが確認された。

（その他）

尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態では、図６に示すように、ロール４１３及び押付ロール４１５のロール本体４１３Ｒ、４１５Ｒの外周面４１３Ｓ、４１５Ｓに耐熱樹脂層４８４が形成された二層構造であったが、これに限定されない。三層以上の構造のロール部材であってもよい。或いは、耐熱樹脂でロール部材全体が構成されていてもよい。

また、画像形成装置の構成としては、上記実施形態の構成に限られず種々の構成とすることが可能である。更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得ることは言うまでもない。

１０ 画像形成装置
１２ 画像形成部
４０ 定着装置
４２ 加圧ロール（定着回転体の一例）
４３ ハロゲンランプ（加熱手段の一例）
４１１ 定着ベルト（ベルトの一例）
４１１Ａ 内周面
４１１Ｂ 外周面
４１２ パッド部材（支持部材の一例）
４１３ ロール（ロール部材の一例）
４１３Ｒ ロール本体
４１５ 押付ロール（ロール部材の一例）
４１５Ｒ ロール本体
４８０ パッド（潤滑剤付与装置の一例）
４８４ 耐熱樹脂層
ＮＦ 定着ニップ（ニップ部の一例）

Claims (3)

1. 内周面に凹凸形状が形成された無端状のベルトと、
   前記ベルトの内周面に潤滑剤を付与する潤滑剤付与装置と、
   駆動源によって回転され、前記ベルトの外周面に接触した状態で回転しながら前記ベルトとの間で記録媒体を挟み、前記記録媒体に形成されたトナー像を前記記録媒体に定着させる定着回転体と、
   装置フレームに固定されるとともに前記ベルトを加熱する加熱手段を有し、前記ベルトの周回に伴って前記ベルトの内周面に対して摺動するように前記ベルトの内周面に接触し、前記定着回転体と前記ベルトとの間で前記記録媒体を挟む荷重を支持することで、前記ベルトと前記定着回転体との間に前記記録媒体を挟むニップ部を形成すると共に、前記加熱手段が発した熱を前記ニップ部を経由して前記ベルトに伝達する熱伝達部材としての機能を有した支持材と、
   前記ベルトが巻き掛けられ、前記ベルトの内周面に接触するロール表面が前記ベルトの内周面よりも硬度が低い耐熱樹脂で構成されたロール部材と、
   を備える定着装置。
2. 前記ロール部材は、
   金属製のロール本体と、
   前記ロール本体の外周に設けられ、前記耐熱樹脂を材料として構成された耐熱樹脂層と、
   を有する、
   請求項１に記載の定着装置。
3. 記録媒体にトナー像を形成する画像形成部と、
   前記記録媒体に形成されたトナー像を前記記録媒体に定着する請求項１又は請求項２に記載の定着装置と、
   を備える画像形成装置。