(57)【要約】【課題】定着装置における記録紙の搬送能力の安定を図ることにより、長期に亘り紙しわや画像ずれ等の発生を抑えて高品質な画像を形成する。【解決手段】回動可能な定着ロール６１と、定着ロール６１に接触しながら移動可能なエンドレスベルト６２と、エンドレスベルト６２の内側に配置され、エンドレスベルト６２を定着ロール６１に圧接させて定着ロール６１とエンドレスベルト６２との間にニップ部Ｎを形成する圧力パッド６４と、エンドレスベルト６２の内周面に接触するように配置され、潤滑剤をエンドレスベルト６２の内周面に対し供給する潤滑剤塗布部材６７とを備え、エンドレスベルト６２は、内周面にエンドレスベルト６２の移動方向に沿って溝部を有するとともに、溝部を含む内周面に不規則な凹凸を有し、凹凸によりニップ部Ｎにて潤滑剤の供給及び回収を行うことにより潤滑剤を入れ替える。【選択図】図２
2010140061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、
回動可能な回動部材と、
前記回動部材に接触しながら移動可能なエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトの内側に配置され、当該エンドレスベルトを前記回動部材に圧接させて当該回動部材と当該エンドレスベルトとの間に前記記録材が通過するニップ部を形成する圧力部材と、
前記エンドレスベルトの内周面に接触するように配置され、潤滑剤をエンドレスベルトの内周面に対し供給する潤滑剤塗布部材とを備え、
前記エンドレスベルトは、当該内周面に当該エンドレスベルトの移動方向に沿って溝部を有するとともに、当該溝部を含む当該内周面に不規則な凹凸を有し、当該凹凸により前記ニップ部にて前記潤滑剤の供給及び回収を行うことにより当該潤滑剤を入れ替えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記エンドレスベルトは少なくとも内周面がポリイミドで構成され、当該内周面にアミン変性シリコーンオイルが塗布されることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記回動部材を加熱する加熱部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項４】
前記エンドレスベルトを加熱する加熱部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
トナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、
前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段とを含み、
前記定着手段は、
回動可能な回動部材と、
前記回動部材に接触しながら移動可能であり、内周面に自らの移動方向に沿って溝部を有するとともに、当該溝部を含む当該内周面に不規則な凹凸が形成されたエンドレスベルトと、
前記エンドレスベルトの内側に配置され、当該エンドレスベルトを前記回動部材に圧接させて当該回動部材と当該エンドレスベルトとの間に前記記録材が通過するニップ部を形成する圧力部材と、
前記エンドレスベルトの内周面に接触するように配置され、潤滑剤を当該エンドレスベルトの内周面に対し供給する潤滑剤塗布部材とを備え、
前記エンドレスベルトは、前記凹凸により前記ニップ部にて前記潤滑剤の供給及び回収を行うことにより当該潤滑剤を入れ替えることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置等に関し、より詳しくは例えば電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられる定着装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体を一様に帯電し、この感光体を画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像をトナーによって可視像（トナー像）とし、さらにこのトナー像を記録紙に転写し、これを定着装置によって定着して画像形成している。
【０００３】
かかる画像形成装置に用いられる定着装置においては、図１０に示したように、円筒状の芯金１１１の内部に加熱源１１３を備え、その芯金１１１の外周面に離型層１１２が形成された定着ロール１１０と、この定着ロール１１０に対して圧接配置され、芯金１２１の外周面に耐熱性弾性体層１２２、および耐熱性樹脂被膜あるいは耐熱性ゴム被膜による離型層１２３が形成された加圧ロール１２０とで構成されている。そして、定着ロール１１０と加圧ロール１２０との間に、未定着トナー像を担持した記録紙を通過させて、未定着トナー像に対して加熱と加圧とを行うことによって、記録紙にトナー像を定着している。このような定着装置は、加熱ロール方式と呼ばれて、一般に広く利用されている。
【０００４】
ところで、加熱ロール方式の定着装置において高速化を図ろうとする場合には、トナーと記録紙に充分な熱量を供給するために、ニップ幅を定着速度に比例して広くすることが必要となる。ニップ幅を広くする方法として、定着ロールと加圧ロールとの間の荷重を大きくする方法や、弾性体の厚さを厚くする方法、さらにはロール径を大きくする方法がある。
しかし、荷重を大きくする方法や、弾性体の厚さを厚くする方法では、ロールの撓みに起因するニップ幅の形状がロール軸に沿って不均一になることから、定着むらや紙しわが発生する等といった画像品質上の問題が生じる。また、ロール径を大きくする方法では、装置の大型化を招くとともに、ロールを室温から定着可能温度に上昇させるまでの時間（ウォームアップタイム）が長くなるという問題がある。
【０００５】
そこで、これらの問題を解消して、画像形成装置の高速化に対応した定着装置を実現するべく、本出願人は、表面が弾性変形する回転可能な定着ロールと、この定着ロールに接触したまま走行可能なエンドレスベルトと、このエンドレスベルトの内側に非回転状態で配置された圧力パッドとを具備し、圧力パッドによって、定着ロールとの接触面が形成されるようにエンドレスベルトを定着ロールに圧接させ、エンドレスベルトと定着ロールとの間にシートを通過させることができるようにベルトニップを設けるとともに、定着ロールの表面のうち、シートの出口側を局部的に弾性変形させるように構成した定着装置に関する技術を提案している（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
かかる特許文献１に記載した技術では、従来の加熱ロール方式の定着装置における加圧ロールに代え、圧力パッドを用いてエンドレスベルトを定着ロールに圧接させている。このような構成を採用することにより、定着ロールとエンドレスベルトとによって形成されるベルトニップの幅が従来の定着ロールと加圧ロールとのロールニップの幅よりも容易に大きくすることができるので、高速化対応が可能となり、しかも装置の小型化を図ることも容易である。
【０００７】
特に、定着ロールに圧接させるエンドレスベルトの熱容量が小さく、さらに圧力パッドが非回転状態で配置されているために定着ロールから伝達される熱も発散され難い。そのため、定着ロールの回転が開始されても、定着ロールからエンドレスベルト側に奪われる熱量は少なく、熱をトナーの溶融に利用する効率を高めるとともに、ベルトニップでの温度低下量も小さいことから、トナーの定着性の向上を図ることができるという利点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３２９８３５４号公報（第４−７頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、圧力パッドを用いてエンドレスベルトをロールに圧接させる方式の定着装置においては、圧力パッドによりエンドレスベルトをロールに圧接させるに際し、圧力パッドとエンドレスベルトとの間の滑り性を確保するために、両者の間に潤滑剤を塗布したり、さらには圧力パッド上に低摩擦部材を配置し、この低摩擦部材とエンドレスベルトとの摺擦面に潤滑剤を塗布して摺動させている。
しかしながら、圧力パッドとエンドレスベルトとの間の摺動部に潤滑剤を供給するに際しては、一旦エンドレスベルトの内周面に潤滑剤を塗布して、エンドレスベルトの回動に伴って摺動部まで搬送する方法が採られるが、エンドレスベルトの内周面に潤滑剤を安定的に塗布することが難しいため、摺動部に対して充分な潤滑剤を長期に亘って安定して供給することが困難であった。
【００１０】
また、圧力パッドとエンドレスベルトとの間は加圧されているために、圧力パッド上に低摩擦部材を配置した場合においても、エンドレスベルトと低摩擦部材との摺動部では、エンドレスベルトが移動するのに伴って、塗布された潤滑剤を摺動部から押し出す力が作用し、この摺動部において潤滑剤を安定して保持しておくことが難しい。また、定着ロールからの熱により潤滑剤の劣化が生じ、そのために潤滑剤の粘度が上昇し易い。さらには、潤滑剤量の低下により低摩擦部材におけるエンドレスベルトとの摺擦面に摩耗が生じて、低摩擦部材とエンドレスベルトとの滑り性がさらに低下することもある。
そのために、圧力パッドとエンドレスベルトとの接触抵抗（摺動抵抗）の増加が生じてエンドレスベルトの動きが定着ロールに対応し難くなることから、記録紙の搬送が良好でなくなり、紙しわや画像ずれ等の画像不良を生じさせる可能性があった。
【００１１】
そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、定着装置における記録紙の搬送能力の安定を図ることにより、長期に亘り紙しわや画像ずれ等の発生を抑えて高品質な画像を形成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載の発明は、記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、回動可能な回動部材と、前記回動部材に接触しながら移動可能なエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内側に配置され、当該エンドレスベルトを前記回動部材に圧接させて当該回動部材と当該エンドレスベルトとの間に前記記録材が通過するニップ部を形成する圧力部材と、前記エンドレスベルトの内周面に接触するように配置され、潤滑剤をエンドレスベルトの内周面に対し供給する潤滑剤塗布部材とを備え、前記エンドレスベルトは、当該内周面に当該エンドレスベルトの移動方向に沿って溝部を有するとともに、当該溝部を含む当該内周面に不規則な凹凸を有し、当該凹凸により前記ニップ部にて前記潤滑剤の供給及び回収を行うことにより当該潤滑剤を入れ替えることを特徴とする定着装置である。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、前記エンドレスベルトは少なくとも内周面がポリイミドで構成され、当該内周面にアミン変性シリコーンオイルが塗布されることを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
請求項３に記載の発明は、前記回動部材を加熱する加熱部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
請求項４に記載の発明は、前記エンドレスベルトを加熱する加熱部材をさらに備えたことを特徴とする請求項１記載の定着装置である。
【００１４】
請求項５に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段とを含み、前記定着手段は、回動可能な回動部材と、前記回動部材に接触しながら移動可能であり、内周面に自らの移動方向に沿って溝部を有するとともに、当該溝部を含む当該内周面に不規則な凹凸が形成されたエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内側に配置され、当該エンドレスベルトを前記回動部材に圧接させて当該回動部材と当該エンドレスベルトとの間に前記記録材が通過するニップ部を形成する圧力部材と、前記エンドレスベルトの内周面に接触するように配置され、潤滑剤を当該エンドレスベルトの内周面に対し供給する潤滑剤塗布部材とを備え、前記エンドレスベルトは、前記凹凸により前記ニップ部にて前記潤滑剤の供給及び回収を行うことにより当該潤滑剤を入れ替えることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、定着装置における記録紙の搬送能力の安定を図ることにより、長期に亘り紙しわや画像ずれ等の発生を抑えて高品質な画像を形成することができる画像形成装置を提供することが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の画像形成装置を示した概略構成図である。
【図２】実施の形態１に係る定着装置の構成を示す側断面図である。
【図３】エンドレスベルトの内周面の表面形状を示した図である。
【図４】エンドレスベルトの内周面の表面形状を示した図である。
【図５】エンドレスベルトの内周面の潤滑剤の保持能力を比較した図である。
【図６】定着ロールの駆動トルクの経時変化を示した図である。
【図７】定着ロールの駆動トルクの経時変化を示した図である。
【図８】エンドレスベルトから発生する異音のレベルを示した図である。
【図９】実施の形態２に係る定着装置の構成を示す側断面図である。
【図１０】従来の定着装置の構成を示す側断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態１]
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０を備えている。また、各装置(各部)の動作を制御する制御部４０を有している。
【００１８】
本実施の形態において、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、これらの感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６、感光体ドラム１１上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１７、などの電子写真用デバイスが順次配設されている。これらの画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、略直線状に配置されている。
【００１９】
中間転写体である中間転写ベルト１５は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は１０６〜１０１４Ωｃｍとなるように形成されており、その厚みは例えば０.１ｍｍ程度に構成されている。中間転写ベルト１５は、各種ロールによって図１に示すＢ方向に所定の速度で循環駆動(回動)されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動されて中間転写ベルト１５を回動させる駆動ロール３１、各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２、中間転写ベルト１５に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール３３、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール３４を有している。
【００２０】
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向して配置される一次転写ロール１６で構成されている。一次転写ロール１６は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０７．５〜１１０８．５Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール１６は中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に圧接配置され、さらに一次転写ロール１６にはトナーの帯電極性（マイナス極性とする。以下同様。）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
【００２１】
二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール２５とによって構成される。バックアップロール２５は、表面がカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲとのブレンドゴムのチューブ、内部がＥＰＤＭゴムで構成されている。そして、その表面抵抗率が１０７〜１０１０Ω／□となるように形成され、硬度は例えば７０°（アスカーＣ：高分子計器社製、以下同様。）に設定される。このバックアップロール２５は、中間転写ベルト１５の裏面側に配置されて二次転写ロール２２の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール２６が当接配置されている。
【００２２】
一方、二次転写ロール２２は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０７．５〜１０８．５Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置され、さらに二次転写ロール２２は接地されてバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙Ｐ上にトナー像を二次転写する。
【００２３】
また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が接離自在に設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット１Ｙの上流側には、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２が配設されている。また、黒の画像形成ユニット１Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が配設されている。この基準センサ４２は、中間転写ベルト１５の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは画像形成を開始するように構成されている。
【００２４】
さらに、本実施の形態の画像形成装置では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを二次転写部２０へと送り込む搬送シュート５３、二次転写ロール２２により二次転写された後に搬送される用紙Ｐを定着装置６０へと搬送する搬送ベルト５５、用紙Ｐを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６を備えている。
【００２５】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置（ＩＰＳ）により所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋによって作像作業が実行される。ＩＰＳでは、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。
【００２６】
レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ、１Ｋの各感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。
【００２７】
画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが当接する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部１０において、一次転写ロール１６により中間転写ベルト１５の基材に対しトナーの帯電極性（マイナス極性）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が付加され、トナー像を中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。
【００２８】
トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５は移動してトナー像が二次転写部２０に搬送される。トナー像が二次転写部２０に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部２０に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、搬送シュート５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール（図示せず）が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。
【００２９】
二次転写部２０では、中間転写ベルト１５を介して、二次転写ロール２２がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール２６からトナーの帯電極性（マイナス極性）と同極性の電圧（二次転写バイアス）が印加されると、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト１５上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール２２とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写部２０において、用紙Ｐ上に一括して静電転写される。
【００３０】
その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写ロール２２によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。搬送ベルト５５では、定着装置６０における最適な搬送速度に合わせて、用紙Ｐを定着装置６０まで搬送する。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置６０によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙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、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部に搬送される。
一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール３４および中間転写ベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。
【００３１】
次に、本実施の形態の画像形成装置に用いられる定着装置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。定着装置６０は、回動部材の一例としての定着ロール６１、エンドレスベルト６２、エンドレスベルト６２を介して定着ロール６１から押圧される圧力部材の一例としての圧力パッド６４により主要部が構成されている。
【００３２】
定着ロール６１は、金属製のコア（円筒状芯金）６１１の周囲に耐熱性弾性体層６１２、および離型層６１３を積層して構成されたものである。
定着ロール６１の内部には、発熱源としてのハロゲンランプ６６が配設されている。一方、定着ロール６１の表面には温度センサ６９が接触して配置されている。画像形成装置の制御部４０は、この温度センサ６９による温度計測値に基づいてハロゲンランプ６６の点灯を制御し、定着ロール６１の表面温度が所定の設定温度（例えば、１７０℃）を維持するように調整している。
エンドレスベルト６２は、圧力パッド６４とベルト走行ガイド６３とによって回動自在に支持されている。そして、ニップ部Ｎにおいて定着ロール６１に対して圧接されて配置されている。
【００３３】
圧力パッド６４は、エンドレスベルト６２の内側において、エンドレスベルト６２を介して定着ロール６１に押圧される状態で配置され、定着ロール６１との間でニップ部Ｎを形成している。圧力パッド６４は、幅の広いニップ部Ｎを確保するためのプレニップ部材６４ａをニップ部Ｎの入口側に配置し、定着ロール６１に歪みを与えるための剥離ニップ部材６４ｂをニップ部Ｎの出口側に配置している。さらに、エンドレスベルト６２の内周面と圧力パッド６４との摺動抵抗を小さくするために、プレニップ部材６４ａおよび剥離ニップ部材６４ｂのエンドレスベルト６２と接する面に低摩擦シート６８が設けられている。そして、圧力パッド６４と低摩擦シート６８とは、金属製のホルダ６５に保持されている。
【００３４】
さらに、ホルダ６５には、ベルト走行ガイド６３が取り付けられ、エンドレスベルト６２がスムーズに回動することができるように構成されている。すなわち、ベルト走行ガイド６３は、エンドレスベルト６２内周面と摺擦するため、静止摩擦係数の小さな材質で形成されている。また、ベルト走行ガイド６３は、エンドレスベルト６２から熱を奪い難いように熱伝導率の低い材質で形成されている。
【００３５】
定着ロール６１は、図示しない駆動モータにより矢印Ｃ方向に回転し、この回転によりエンドレスベルト６２も従動回転する。図１に示した画像形成装置の二次転写部２０においてトナー像が静電転写された用紙Ｐは、定着入口ガイド５６によって導かれて、ニップ部Ｎに搬送される。そして、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際に、用紙Ｐ上のトナー像はニップ部Ｎに作用する圧力と、定着ロール６１から供給される熱とによって定着される。本実施の形態の定着装置６０では、ほぼ定着ロール６１の外周面に倣う凹形状のプレニップ部材６４ａによりニップ部Ｎを広く構成することができるため、安定した定着性能を確保することができる。
【００３６】
加えて、本実施の形態の定着装置６０では、定着ロール６１の外周面に対し突出させて剥離ニップ部材６４ｂを配置することにより、ニップ部Ｎの出口領域（剥離ニップ部）において定着ロール６１の歪みが局所的に大きくなるように構成することもできる。このように剥離ニップ部材６４ｂを配置すれば、定着後の用紙Ｐは、剥離ニップ部を通過する際に、局所的に大きく形成された歪みを通過することになるので、定着ロール６１に巻き付くことのない用紙Ｐの剥離を効果的に行うことができる。
特に、定着ロール６１の歪みを局所的に大きくすることによって、小さい歪み量で高い剥離性能を得ることが可能となる。そのため、定着ロール６１の離型層６１３として、薄膜の耐熱性樹脂を用いた場合においても、用紙Ｐにおける紙しわの発生を抑制できる。また、耐熱性弾性体層６１２と離型層６１３との間の剥がれ等も発生し難く、剥離性能の維持と併せて長期に亘る部品性能の信頼性を向上させることができる。
【００３７】
さらには、定着ロール６１の歪み量を小さく形成できるので、定着ロール６１の耐熱性弾性体層６１２を薄肉化することができる。そのため、定着ロール６１の熱容量を小さく構成できるので、ウォームアップタイムを短くするとともに、消費電力の低減を図ることもできる。また、熱伝導率の低い耐熱性弾性体層６１２を薄肉化できるため、定着ロール６１の内面と外面との間の熱抵抗が小さくなって熱応答性の向上を図れるため、画像形成装置の高速化にも適している。
なお、剥離の補助手段として、定着ロール６１のニップ部Ｎの下流側に、剥離部材７０を配設することも可能である。剥離部材７０は、剥離バッフル７１が定着ロール６１の回転方向と対向する向き（カウンタ方向）に定着ロール６１と近接する状態でホルダ７２によって保持されている。
【００３８】
次に、定着装置６０を構成する各部材について詳細に述べる。まず定着ロール６１では、コア６１１は、鉄、アルミニウム、ＳＵＳ等の熱伝導率の高い金属製の円筒体で構成されている。コア６１１の外形および肉厚は、本実施の形態の定着装置６０では、圧力パッド６４の押圧力が小さいため、小径化、薄肉化を図ることができる。
耐熱性弾性体層６１２としては、耐熱性の高い弾性体であればどのような材料を用いることも可能である。特に、ゴム硬度が２５〜４０°（ＪＩＳ−Ａ）程度のゴム、エラストマ等の弾性体を用いるのが好ましく、具体的には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を挙げることができる。
【００３９】
離型層６１３は、耐熱性の樹脂であればどのような樹脂を用いてもよく、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂等を用いることができるが、離型層６１３のトナーに対する離型性や耐摩耗性の観点から、フッ素樹脂が適している。フッ素樹脂としては、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合体）等が使用できる。離型層６１３の厚みとしては、好ましくは５〜３０μｍ、より好ましくは１０〜２０μｍである。離型層６１３の厚みが５μｍ未満であると、定着ロール６１の歪みに基づき用紙Ｐにしわが生じ易くなり、一方、３０μｍを超えると、離型層６１３が硬くなり、画像に光沢むら等の欠陥が生じる可能性が増え、ともに好ましくないからである。
【００４０】
エンドレスベルト６２は、原形が円筒形状に形成された無端ベルトであり、ベース層と、このベース層の定着ロール６１側の面または両面に被覆された離型層とから構成されている。ベース層は、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等のポリマーやＳＵＳ、ニッケル、銅等の金属により形成され、その厚みは、３０〜２００μｍ、好ましくは５０〜１２５μｍ、より好ましくは７５〜１００μｍ程度である。ベース層の表面に被覆される離型層としては、フッ素樹脂、例えばＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰで形成され、その厚みは５〜１００μｍ、好ましくは１０〜３０μｍ程度である。
【００４１】
圧力パッド６４は、上述したように、プレニップ部材６４ａ、剥離ニップ部材６４ｂで構成され、ホルダ６５に支持されている。プレニップ部材６４ａには、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体や板バネ等を用いることができ、定着ロール６１側の面は、ほぼ定着ロール６１の外周面に倣う凹形状で形成されている。
剥離ニップ部材６４ｂは、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリイミド、ポリエステル、ポリアミド等の耐熱性を有する樹脂、または鉄、アルミニウム、ＳＵＳ等の金属で形成されている。剥離ニップ部材６４ｂの形状としては、ニップ部Ｎにおける外面形状が一定の曲率半径を有する凸曲面状に形成される。
【００４２】
低摩擦シート６８は、エンドレスベルト６２内周面と圧力パッド６４との摺動抵抗（摩擦抵抗）を低減するために設けられ、摩擦係数が小さく、耐摩耗性・耐熱性に優れた材質が適している。具体的には、シンタード成型したＰＴＦＥ樹脂シート、テフロン（商標名）を含浸させたガラス繊維シート等を用いることができる。なお、低摩擦シート６８は、プレニップ部材６４ａや剥離ニップ部材６４ｂと別体に構成しても、プレニップ部材６４ａや剥離ニップ部材６４ｂと一体的に構成しても、いずれでもよい。
【００４３】
また、ベルト走行ガイド６３は、上述したように、エンドレスベルト６２の内周面と摺擦するため、摩擦係数が低く、かつ、エンドレスベルト６２から熱を奪い難いように熱伝導率が低い材質が適しており、ＰＦＡやＰＰＳ等の耐熱性樹脂が用いられる。
ベルト走行ガイド６３には、定着装置６０の長手方向に亘って、潤滑剤塗布部材６７が配設されている。潤滑剤塗布部材６７は、エンドレスベルト６２内周面に対して接触するように配置され、アミン変性シリコーンオイル等の潤滑剤を適量供給する。これにより、エンドレスベルト６２と低摩擦シート６８との摺動部に潤滑剤を供給し、低摩擦シート６８を介したエンドレスベルト６２と圧力パッド６４との摺動抵抗をさらに低減して、エンドレスベルト６２の円滑な回動を図っている。
【００４４】
ここで、本実施の形態の定着装置６０においては、エンドレスベルト６２にはその内周面に不規則な微細凹凸が形成されている。このように、エンドレスベルト６２の内周面に不規則な微細凹凸を形成することにより、エンドレスベルト６２の内周面における潤滑剤の保持能力を向上させることができる。その結果、エンドレスベルト６２と低摩擦シート６８との摺動部において、潤滑剤を安定して維持することが可能となるので、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との摺動抵抗を長期に亘って低い状態に保つことが可能となる。
【００４５】
上述したように、トナー像が静電転写された用紙Ｐが定着装置６０のニップ部Ｎを通過することにより、トナー像が用紙Ｐに定着されるが、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際の搬送力は、駆動側の定着ロール６１から受けている。すなわち、用紙Ｐは、定着ロール６１の回転に伴い、定着ロール６１から摩擦力を受けることによって搬送されている。
一方、ニップ部Ｎに用紙Ｐが搬送されていない状態では、従動側のエンドレスベルト６２も定着ロール６１の回転に伴って定着ロール６１から摩擦力を受けることによって回動している。しかし、ニップ部Ｎに用紙Ｐが搬送され、用紙Ｐがニップ部Ｎに挟持されている状態では、エンドレスベルト６２は用紙Ｐを介して定着ロール６１から搬送力を受けている。したがって、用紙Ｐ側から捉えると、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際には、用紙Ｐには定着ロール６１からの搬送力を受けるとともに、エンドレスベルト６２側から搬送方向とは逆方向の力(逆搬送力)が作用することとなる。
【００４６】
ところで、エンドレスベルト６２は、ニップ部Ｎにおいて圧力パッド６４が押圧されているために、圧力パッド６４からは回動方向とは逆の方向の力が摺動抵抗として作用している。そのため、上述したように、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間には低摩擦シート６８を介在させるとともに、潤滑剤塗布部材６７からエンドレスベルト６２の内周面に潤滑剤を塗布して、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との摺動抵抗を極力低減するように構成している。
したがって、通常状態では、エンドレスベルト６２が圧力パッド６４から受ける摺動抵抗は極めて小さく、円滑に回動可能であることから、エンドレスベルト６２は用紙Ｐと等速で回動することが可能である。この場合には、用紙Ｐが受ける逆搬送力は、エンドレスベルト６２を介した圧力パッド６４からの摺動抵抗であるから、無視できる程度に小さい。そのため、用紙Ｐは定着ロール６１と等速に安定して搬送される。
【００４７】
ところが、エンドレスベルト６２の内周面に塗布される潤滑剤量が不安定であると、エンドレスベルト６２と低摩擦シート６８との間の摺動部に潤滑剤が適量供給できない状態が生じる。特に、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間には押圧力が作用しているために、エンドレスベルト６２と低摩擦シート６８との摺動部では、塗布された潤滑剤を摺動部から押し出す力が作用している。そのため、エンドレスベルト６２が回動を重ねるのに伴って、この摺動部からは徐々に潤滑剤量が減少していく傾向があるので、エンドレスベルト６２の内周面の潤滑剤量が不安定であると、摺動部において潤滑剤が不充分な状態が発生する。摺動部での潤滑剤量が不十分では、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間の摺動抵抗が高くなる。
エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間の摺動抵抗が増加すると、用紙Ｐがニップ部Ｎを搬送される際に、用紙Ｐがエンドレスベルト６２を介して圧力パッド６４から受ける逆搬送力が無視できなくなる。さらに増して、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間の摺動抵抗が過大になると用紙Ｐに作用する逆搬送力が大きくなり、用紙Ｐの搬送が定着ロール６１の回動に追随できなくなって、用紙Ｐと定着ロール６１との間でスリップが発生する。そのため、用紙Ｐの円滑な搬送が妨げられ、画像ずれや用紙Ｐにおける紙しわの原因となる。
【００４８】
特に、ニップ部Ｎにおいては、定着ロール６１の外径を中央部から両端部にかけて大きく形成した、所謂逆クラウン形状に構成したり、剥離ニップ部材６４ｂと定着ロール６１との間の押圧力が中央部から両端部にかけて大きくなるように設定することによって、常に用紙Ｐには中央部から両端部に向かって幅方向に力が作用するようにして、用紙Ｐに紙しわが生じるのを防止している。ところが、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間の摺動抵抗が増加すると、用紙Ｐが定着ロール６１の搬送に追随できなくなり、このような用紙Ｐの幅方向に作用する力のバランスが崩れてしまう。そのため、用紙Ｐに紙しわを生じさせたり、さらには画像ずれを生じさせることとなる。
【００４９】
そこで、本実施の形態の定着装置６０では、エンドレスベルト６２の内周面に不規則な微細凹凸を形成し、エンドレスベルト６２の内周面における潤滑剤の保持能力を向上させている。エンドレスベルト６２の内周面における潤滑剤の保持能力を高くすることによって、エンドレスベルト６２と低摩擦シート６８との摺動部において、適量の潤滑剤量を安定して維持することが可能となるので、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間の摺動抵抗の増加を抑制することができる。その結果、用紙Ｐを定着ロール６１と等速に安定して搬送することが可能となり、画像ずれや用紙Ｐへの紙しわの発生が抑えられる。
【００５０】
ここで、エンドレスベルト６２の内周面に形成される不規則な微細凹凸の作用について詳細に述べる。
まず、上述したように、潤滑剤塗布部材６７は、エンドレスベルト６２内周面に接触するように配置され、アミン変性シリコーンオイル等の潤滑剤をエンドレスベルト６２内周面に対し常時供給している。ここで、潤滑剤としては、アミン変性シリコーンオイル等の液体状のものの他、固形物質と液体とを混合させたグリース等を用いることもでき、またこれらを組み合わせて用いることもできる。
エンドレスベルト６２の移動に伴う潤滑剤塗布部材６７との接触により、潤滑剤塗布部材６７からエンドレスベルト６２内周面の全面に亘って塗布された潤滑剤は、エンドレスベルト６２内周面に形成された微細凹凸のうち、主として凹部に保持される。潤滑剤は表面張力により互いに集まって一つの集合としてまとまろうとするので、凹部においては、潤滑剤がそれぞれ微小な集合となって安定的に保持されることとなる。
また、エンドレスベルト６２内周面と潤滑剤塗布部材６７との接触に際して、潤滑剤塗布部材６７と微細凹凸の凸部との接触によって潤滑剤が均されるので、微細な凹部には確実に潤滑剤が供給できるとともに、余分な潤滑剤は潤滑剤塗布部材６７に回収することができる。そのため、凹部における潤滑剤の保持量は略一定量に制御され、エンドレスベルト６２内周面の全面に亘って潤滑剤を均一に保持することも可能である。
【００５１】
具体例として、エンドレスベルト６２内周面の表面形状と潤滑剤の保持能力とを比較する。エンドレスベルト６２内周面の表面形状と潤滑剤の保持能力とを比較するために、次の５種類のエンドレスベルト６２を用いた。図３と図４には、これらのエンドレスベルト６２の内周面の表面形状をレーザ顕微鏡を用いて観察した状態を示している。
図３において、（ａ）は、エンドレスベルト６２内周面に対して表面粗し等の処理を施さず、エンドレスベルト６２内周面の本来の表面そのままの状態を維持したタイプ（平滑タイプ）である。この平滑タイプでは、表面粗さ値Ｒａ（算術平均粗さ）は、いずれの方向にもＲａ＝約０．２μｍである。また、（ｂ）は、エンドレスベルト６２の回動方向（移動方向）に沿って溝を形成したタイプ（移動方向溝タイプ）である。この場合の表面粗さ値Ｒａは、移動方向に計測した値がＲａ＝約０．２μｍ、移動方向に直交する方向（エンドレスベルト６２の回動軸方向であり、以下、軸方向とも表現する。）に計測した値がＲａ＝約０．８〜０．９μｍである。
【００５２】
また、図４において、（ｃ）は、エンドレスベルト６２の回動方向（移動方向）に沿って溝を形成し、さらにその全面にサンドブラスト処理を施したタイプ（溝サンドブラストタイプ）である。この場合の表面粗さ値Ｒａは、移動方向に計測した値がＲａ＝約０．４μｍ、軸方向に計測した値がＲａ＝約０．８〜０．９μｍである。（ｄ）は、エンドレスベルト６２内周面の全面に比較的細かなサンドブラスト処理を施したタイプ（小サンドブラストタイプ）である。この場合の表面粗さ値Ｒａは、移動方向および軸方向に計測した値がともにＲａ＝約０．９μｍである。（ｅ）は、エンドレスベルト６２内周面の全面に比較的粗いサンドブラスト処理を施したタイプ（大サンドブラストタイプ）である。この場合の表面粗さ値Ｒａは、移動方向および軸方向に計測した値が共にＲａ＝約１．３〜１．６μｍである。
【００５３】
図５は、これらの（ａ）〜（ｅ）のタイプのエンドレスベルト６２について、エンドレスベルト６２の内周面の潤滑剤の保持能力を比較した図である。図５では、潤滑剤の保持能力はエンドレスベルト６２の内周面の単位面積当たりに付着するオイル量（ｍｌ／ｍ２）、すなわちオイル搬送量として計測した。
図５に示したように、（ａ）平滑タイプに対し、移動方向に沿って溝を形成した（ｂ）移動方向溝タイプではオイル搬送量が増加している。それにも増して、（ｃ）溝サンドブラストタイプや（ｄ）小サンドブラストタイプ、（ｅ）大サンドブラストタイプにおいてオイル搬送量が増加し、特に（ｃ）溝サンドブラストタイプと（ｄ）小サンドブラストタイプにおいて顕著である。
【００５４】
図５の結果より、（ｂ）移動方向溝タイプのように、移動方向に沿って溝を形成することによっても潤滑剤の保持能力は増加するが、（ｃ）溝サンドブラストタイプや（ｄ）小サンドブラストタイプような、表面に不規則（ランダム）な凹凸が形成されることによって、潤滑剤の保持能力は格段に向上することが理解できる。例えば、（ｂ）移動方向溝タイプと（ｃ）溝サンドブラストタイプとを比較すると、（ｃ）溝サンドブラストタイプではＲａ＝約０．４μｍのサンドブラスト処理を加えることで、オイル搬送量が略０．１ｍｌ／ｍ２だけ増加（１．５倍の増加）することが分かる。また、（ｂ）移動方向溝タイプと（ｄ）小サンドブラストタイプとを比較しても、略同様なＲａ値（＝約０．９μｍ）であっても、溝形状よりもランダムな凹凸形状の方が、オイル搬送量を０．１ｍｌ／ｍ２以上増加させることが可能となることが分かる。したがって、エンドレスベルト６２の内周面をランダムな凹凸形状に形成すれば、エンドレスベルト６２の内周面における潤滑剤の保持能力を格段に向上させることができる。
【００５５】
このようにエンドレスベルト６２の内周面がランダムな凹凸形状に形成されると、内周面には充分な潤滑剤が保持される。エンドレスベルト６２は圧力パッド６４と定着ロール６１との間で形成されるニップ部Ｎまで回動されるが、ニップ部Ｎにおいては、エンドレスベルト６２内周面と低摩擦シート６８の摺擦面とが面接触した状態となる。ここで、エンドレスベルト６２の内周面には微細凹凸が形成されているため、エンドレスベルト６２の内周面のうち微細凹凸の凸部において低摩擦シート６８の摺擦面と接触することとなる。一方、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間には押圧力が作用していることから、微細凹凸の凹部に保持された潤滑剤はこの押圧力によって一部が押し出され、微細凹凸のうちの凸部に潤滑剤を供給する。したがって、エンドレスベルト６２内周面と低摩擦シート６８の摺擦面との接触では、微細凹凸の凸部による潤滑剤を介した接触状態が形成される。これにより、ニップ部Ｎでは、微細凹凸の凸部のみの接触であるため接触面積を減らすことができ、さらにその各接触点においては潤滑剤の被膜を介在させることができる。したがって、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間の摺動抵抗は極めて小さいものとすることができる。
【００５６】
特に、エンドレスベルト６２の内周面に形成された不規則な微細凹凸に潤滑剤を保持させるように構成することによって、ニップ部Ｎにおける潤滑剤の維持能力を向上させることができる。すなわち、エンドレスベルト６２の内周面での潤滑剤の保持能力が高いので、ニップ部Ｎに対し、順次充分な潤滑剤を供給することができる。一方、ニップ部Ｎからの潤滑剤の回収も充分に行われるので、ニップ部Ｎでの潤滑剤量が過剰となって潤滑剤の漏れが生じることもない。このように、ニップ部Ｎにおいては、充分な潤滑剤の供給と回収とがスムーズに行われるので、ニップ部Ｎにおける潤滑剤は絶えず入れ替わりながら十分な量が維持される。そのため、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間の摺動抵抗を小さく維持するのに加え、熱による劣化に起因する潤滑剤の粘度上昇を抑え、また、低摩擦シート６８の摩耗による摩耗粉が潤滑剤に混入することに起因する潤滑剤の粘度上昇も抑制することができるので、長期に亘って摺動抵抗の低減を図ることができる。
さらに、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間には押圧力が作用しているが、潤滑剤は微細凹凸の凹部に保持されており、微細凹凸の凸部によってこの押圧力が直接潤滑剤に作用するのを抑制するので、潤滑剤がエンドレスベルト６２内周面と低摩擦シート６８の摺擦面との摺動部から押し出されることもない。そのため、この摺動部において潤滑剤が失われず、潤滑剤の安定的な維持が可能である。
【００５７】
なお、エンドレスベルト６２内周面と圧力パッド６４との間に配設される低摩擦シート６８は、表面に孔部がなく浸潤性のない材質で形成されることが望ましい。低摩擦シート６８を表面に孔部がなく浸潤性のない材質で形成することで、潤滑剤が低摩擦シート６８に滲みこむことを抑制できるので、摺動部において潤滑剤が失われず、潤滑剤の安定的な維持を可能とする。
【００５８】
次に、内周面に不規則な微細凹凸が形成されたエンドレスベルト６２を用いた本実施の形態の定着装置６０において、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間の摺動抵抗の経時変化に関する実験を行った。
この実験では、定着ロール６１には、アルミニウム製のコア６１１に、０．６ｍｍ厚のシリコーンゴムの耐熱性弾性体層６１２と、０．０３ｍｍ厚のＰＦＡ樹脂の離型層６１３を被覆した外径２６ｍｍのものを用い、定着ロール６１の表面温度は１５０℃に設定した。また、エンドレスベルト６２には、ベース層として外径３０ｍｍ、厚さ０．０７５ｍｍのポリイミド樹脂を用い、定着ロール６１側に０．０１ｍｍのＰＦＡ樹脂からなる離型層６１３を被覆したものを用いた。さらに、圧力パッド６４は、シリコーンゴムからなるプレニップ部材６４ａと、アルミニウムからなる剥離ニップ部材６４ｂと、エンドレスベルト６２側の摺擦面側をシンタード成型したＰＴＦＥ樹脂で被覆した低摩擦シート６８とで構成されたものを用いた。
そして、定着装置６０をプロセススピード１９４ｍｍ／ｓに設定して非通紙で回転（空回転）させ、その際の定着ロール６１の駆動トルクの経時変化を測定することで、摺動抵抗の変化を評価した。
【００５９】
図６は、内周面に不規則な微細凹凸が形成されたエンドレスベルト６２として、図４に示した（ｃ）溝サンドブラストタイプ、（ｄ）小サンドブラストタイプや（ｅ）大サンドブラストタイプと、これらに加えて、比較例として、図３に示した（ａ）平滑タイプと（ｂ）移動方向溝タイプについて、定着ロール６１の駆動トルクの経時変化を測定した結果を示した。
図６に示すように、比較例のエンドレスベルトでは、初期段階から空回転時間が経過するに連れて駆動トルクが上昇し、特に、従来の（ａ）平滑タイプでは４０時間の経過時点で紙しわ発生の限界駆動トルクである０．６Ｎ・ｍ近傍に到達するという結果となった。また、溝形成した（ｂ）移動方向溝タイプでは、従来の（ａ）平滑タイプよりも改善は認められるが、空回転時間の経過に伴う駆動トルクの上昇傾向があり、比較的高い限界駆動トルクに近い値で推移するという結果となった。
一方、本実施の形態のエンドレスベルト６２では、（ｃ）溝サンドブラストタイプ、（ｄ）小サンドブラストタイプおよび（ｅ）大サンドブラストタイプのいずれも、空回転時間が経過しても駆動トルクの経時変化は殆ど認められず、駆動トルクは略初期状態の低い駆動トルク（限界駆動トルクの１／２以下のレベル）が維持されるという結果が得られた。
このように、内周面に不規則な微細凹凸が形成されたエンドレスベルト６２は、駆動トルクの低減を図る点において、従来の（ａ）平滑タイプのエンドレスベルトや、さらには溝形成した（ｂ）移動方向溝タイプのエンドレスベルトに対して、格段の有為性を有していることが確認できる。
【００６０】
次に、エンドレスベルト６２内周面に形成する微細凹凸の表面粗さ値Ｒａについて述べる。
図６に示した結果から、（ｃ）溝サンドブラストタイプ、（ｄ）小サンドブラストタイプおよび（ｅ）大サンドブラストタイプのいずれにおいても、駆動トルクの低減を図ることができる。この結果と図５に示したオイル搬送量との比較を行うと、（ｂ）移動方向溝タイプでのオイル搬送量では、駆動トルクの変動において不充分であり、（ｃ）溝サンドブラストタイプでのオイル搬送量において、駆動トルクの変動が充分である。したがって、表面粗さ値Ｒａとしては、（ｂ）移動方向溝タイプと（ｃ）溝サンドブラストタイプとの中間値である０．３μｍ以上に形成することが必要であることが導き出せる。
一方、図５に示したように、（ｅ）大サンドブラストタイプでは、（ｃ）溝サンドブラストタイプや（ｄ）小サンドブラストタイプと比較して、オイル搬送量は減少している。これは、ランダムな凹凸形状であっても、表面粗さ値Ｒａが大きくなりすぎると、凹部において潤滑剤が流動し易くなり、安定的な潤滑剤の保持を行い難くなるためと考えられる。これを考慮し、エンドレスベルト６２内周面に形成する微細凹凸の表面粗さ値Ｒａの上限値としては、（ｅ）大サンドブラストタイプを限界として、表面粗さ値Ｒａは１．６μｍ以下とすることが必要となる。
【００６１】
このように、潤滑剤の保持能力という観点から、表面粗さ値Ｒａが０．３〜１．６μｍの不規則（ランダム）な微細凹凸形状に形成することによって、エンドレスベルト６２内周面における潤滑剤の優れた保持能力を実現することができる。
なお、特にポリイミドとアミン変性シリコーンオイルとは親和性に優れているので、エンドレスベルト６２のベース層としてポリイミドを用いるとともに、潤滑剤としてアミン変性シリコーンオイルを用い、さらにエンドレスベルト６２内周面に表面粗さ値Ｒａが０．３〜１．６μｍの不規則（ランダム）な微細凹凸を形成することにより、エンドレスベルト６２内周面における潤滑剤の保持能力を極めて安定的にすることができる。
【００６２】
図７は、内周面を（ｄ）小サンドブラストタイプとしたエンドレスベルト６２を用いて、定着装置６０のプロセススピードと定着温度とをそれぞれ異なる設定とした場合の定着ロール６１の駆動トルクの経時変化を測定した結果を示した図である。図７においては、プロセススピード（Ｐ／Ｓ）を１０４ｍｍ／ｓと１９４ｍｍ／ｓに設定し、それぞれのプロセススピードについて定着温度（Ｔｅｍｐ．）を８０℃と１７０℃に設定した。
図７に示すように、（ｄ）小サンドブラストタイプのエンドレスベルト６２を用いた場合には、プロセススピードおよび定着温度のいずれの設定でも、１３０時間程度の空回転においても定着ロール６１の駆動トルクの上昇は発生せず、極めて長時間に亘ってエンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間の良好な摺動が行われることが確認された。
【００６３】
次に、エンドレスベルト６２内周面に形成する微細凹凸の表面粗さ値Ｒａについて異音の発生の観点から述べる。
本実施の形態の定着装置６０では、ニップ部Ｎにおいて、圧力パッド６４がエンドレスベルト６２の内側から定着ロール６１を押圧するように構成されているために、エンドレスベルト６２が回動してニップ部Ｎを抜け出し、ニップ部Ｎにおける押圧力から解放される際に、エンドレスベルト６２の内周面に形成された微細凹凸と低摩擦シート６８の摺擦面との間に摺擦振動が発生して、これが異音となる場合がある。特に、エンドレスベルト６２の移動方向に向けた表面粗さ値Ｒａが振動の大きさに影響を与えることから、これが所定値を超えると異音が許容量以上となる。
したがって、エンドレスベルト６２からの異音を許容値以下とするように、微細凹凸のエンドレスベルト６２の移動方向に向けて計測される表面粗さ値Ｒａは所定値以下に設定する必要がある。
【００６４】
図８は、図３および図４に示した（ａ）〜（ｅ）のタイプのエンドレスベルト６２について、異音のレベルを測定した結果を示した図である。図８に示した結果から、（ａ）平滑タイプと（ｂ）移動方向溝タイプとを比較すると、異音レベルは６８．０ｄＢで同レベルである。また、（ｂ）移動方向溝タイプと（ｃ）溝サンドブラストタイプとを比較すると、異音レベルは、（ｂ）移動方向溝タイプが６８．０ｄＢであるのに対し、（ｃ）溝サンドブラストタイプが６８．０７ｄＢと高くなる。ここで、（ａ）平滑タイプと（ｂ）移動方向溝タイプでは、エンドレスベルト６２の軸方向の表面粗さ値Ｒａが、それぞれ０．２μｍと０．８〜０．９μｍと異なるが、エンドレスベルト６２の移動方向に関しては０．２μｍと略同じである。また、（ｂ）移動方向溝タイプと（ｃ）溝サンドブラストタイプでは、エンドレスベルト６２の軸方向の表面粗さ値Ｒａが、０．８〜０．９μｍと略同じであるが、エンドレスベルト６２の移動方向に関しては、それぞれ０．２μｍと０．４μｍであり、異音レベルの高い（ｃ）溝サンドブラストタイプのほうが大きい。
【００６５】
さらに、（ｃ）溝サンドブラストタイプと（ｄ）小サンドブラストタイプとを比較すると、異音レベルは（ｄ）小サンドブラストタイプの方が６８．１５ｄＢと高いという結果が得られているが、エンドレスベルト６２の軸方向の表面粗さ値Ｒａは、０．８〜０．９μｍと略同じであり、エンドレスベルト６２の移動方向に関しては、それぞれ０．４μｍと０．９μｍであって（ｄ）小サンドブラストタイプのほうが大きい。さらに、（ｄ）小サンドブラストタイプと（ｅ）大サンドブラストタイプとを比較しても、エンドレスベルト６２の移動方向の表面粗さ値Ｒａが大きい（ｅ）大サンドブラストタイプの方が異音レベルは高い。
【００６６】
これらの点を考慮すると、発生する異音のレベルは、エンドレスベルト６２の移動方向の表面粗さ値Ｒａに依存し、エンドレスベルト６２の軸方向の表面粗さ値Ｒａについての影響は極めて小さいことが理解できる。
また、本発明者の官能試験では、ユーザが不快に感じることがない異音レベルの許容値としては、６８．２ｄＢ以下であれば充分であることが見出されている。そこで、この異音レベルの許容値を満たすという観点から、エンドレスベルト６２の移動方向の表面粗さ値Ｒａは、図８の結果より、１．０μｍ以下であることが好ましい。なお、かかる異音の観点からは、エンドレスベルト６２の軸方向の表面粗さ値Ｒａについては、特段の制限を設ける必要はない。
【００６７】
このように、エンドレスベルト６２の内周面について、潤滑剤の保持能力という観点から、表面粗さ値Ｒａを０．３〜１．６μｍの不規則（ランダム）な微細凹凸形状に形成することによって、エンドレスベルト６２内周面における潤滑剤の優れた保持能力を実現することができる。また、異音レベルを許容値以下に抑えるという観点からは、エンドレスベルト６２の移動方向の表面粗さ値Ｒａを、１．０μｍ以下に設定することが好ましい。
【００６８】
ところで、微細凹凸の粗さ値について、エンドレスベルト６２の移動方向に向けて計測した表面粗さ値をＲａ２とし、エンドレスベルト６２の移動方向と直交する方向（軸方向）に向けて計測した表面粗さ値をＲａ１とした場合に、Ｒａ２≦Ｒａ１に形成するのが好ましい。
上述したように、エンドレスベルト６２から発生する異音は、エンドレスベルト６２の移動に伴うエンドレスベルト６２の内周面に形成された微細凹凸と低摩擦シート６８の摺擦面との摺動により生じるため、エンドレスベルト６２の移動方向の表面粗さ値Ｒａ２が主要因となる。したがって、エンドレスベルト６２の移動方向の表面粗さ値Ｒａ２については、１．０μｍ以下に設定するのが好ましい。
一方、エンドレスベルト６２の移動方向と直交する方向の表面粗さ値Ｒａ１は、エンドレスベルト６２からの異音に関する要因としては極めて小さいので、潤滑剤を保持するという観点から表面粗さ値Ｒａ１を設定することができる。すなわち、エンドレスベルト６２の移動方向と直交する方向の表面粗さ値Ｒａ１を大きく設定することにより、潤滑剤の保持量を大きくすることができる。また、エンドレスベルト６２の移動方向と直交する方向の表面粗さ値Ｒａ１を大きく設定することで、エンドレスベルト６２の内周面と低摩擦シート６８の摺擦面との接触面積を小さくすることができるので、さらに摺動抵抗を低減することが可能となる。
【００６９】
また、エンドレスベルト６２の軸方向の表面粗さ値Ｒａ１を大きく設定する他に、エンドレスベルト６２の内周面に、エンドレスベルト６２の移動方向に沿って溝を形成し、溝と溝の間の凸部に微細凹凸を形成した、上述した（ｃ）溝サンドブラストタイプの構成とすることもできる。このように構成することによっても、エンドレスベルト６２の内周面と低摩擦シート６８の摺擦面との接触面積を小さくすることができるので、摺動抵抗のさらなる低減化を図ることが可能となるとともに、異音の発生を許容値以下とすることができる。なお、溝の断面形状としては、矩形状、Ｖ字形状、Ｕ字形状、サインウェイブ状等を採用することができる。
【００７０】
なお、エンドレスベルト６２の製造方法としては、内型と外型との間に、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド等のポリマーを流し込むことによって成型するが、その際、内型の外表面に、サンドブラストやガラスビーズブラスト等によってランダムな微細凹凸を形成しておくことによって、エンドレスベルト６２の内周面にランダムな微細凹凸を形成することができる。また、エンドレスベルト６２の移動方向に沿った溝を形成する際にも、内型の外表面に溝を形成しておき、その上からサンドブラストやガラスビーズブラスト等によってランダムな微細凹凸を形成することによって、エンドレスベルト６２の移動方向に沿った溝と、溝と溝の間の凸部にランダムな微細凹凸を形成することができる。
【００７１】
以上説明したように、エンドレスベルト６２の内周面に表面粗さ値Ｒａが０．３≦Ｒａ≦１．６（μｍ）である不規則な微細凹凸を形成することにより、エンドレスベルト６２の内周面の全面に亘って潤滑剤の保持能力を向上させることができるので、エンドレスベルト６２と圧力パッド６４との間の摺動抵抗の変動を抑え、摺動抵抗を常に低いレベルに保つことができる。そのため、エンドレスベルト６２は円滑に回動でき、エンドレスベルト６２と用紙Ｐとは長期に亘って等速で回動することが可能となる。その結果、用紙Ｐは定着ロール６１と等速に安定して搬送することができ、紙しわの発生や画像ずれを抑制することができる。
特に、微細凹凸のエンドレスベルト６２の移動方向に向けて計測した表面粗さ値ＲａをＲａ≦１．０（μｍ）に設定することで、エンドレスベルト６２において発生する異音を許容値以下のレベルに抑えることも可能となる。
また、エンドレスベルト６２の内周面に均一な潤滑剤の被覆が形成されることで、エンドレスベルト６２の内周面が低摩擦シート６８やベルト走行ガイド６３等と接触するに際しても、摩耗等の損傷を受けることが少ないので、エンドレスベルト６２の耐久性の向上を図ることもできる。
【００７２】
[実施の形態２]
実施の形態１では、加熱手段として発熱源を有する定着ロール６１を用い、加圧手段として圧力パッド６４が押圧されたエンドレスベルト６２を用いた定着装置６０が搭載された画像形成装置について説明した。実施の形態２では、図１に示した画像形成装置に搭載する定着装置であって、加熱手段として発熱源が押圧された定着ベルトを用い、加圧手段として加圧ロールを用いた定着装置について説明する。尚、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
【００７３】
図９は、本実施の形態における定着装置９０の構成を示す側断面図である。図９に示すように、本実施の形態の定着装置９０では、定着ベルト９２が用紙Ｐのトナー像担持面側に配置されている。定着ベルト９２の内側に発熱源の一例としての抵抗発熱体であるセラミックヒータ８２が配設され、セラミックヒータ８２からニップ部Ｎに熱を供給するように構成している。
セラミックヒータ８２は、加圧ロール９１側の面がほぼフラットに形成されている。そして、定着ベルト９２を介して加圧ロール９１に押圧される状態で配置され、ニップ部Ｎを形成している。したがって、セラミックヒータ８２は圧力部材としても機能している。ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐは、ニップ部Ｎの出口領域（剥離ニップ部）において定着ベルト９２の曲率の変化によって定着ベルト９２から剥離される。
さらに、定着ベルト９２内周面とセラミックヒータ８２との間には、定着ベルト９２の内周面とセラミックヒータ８２との摺動抵抗を小さくするため、摺擦部材の一例としての低摩擦シート６８が配設されている。この低摩擦シート６８は、セラミックヒータ８２と別体に構成しても、セラミックヒータ８２と一体的に構成しても、いずれでもよい。
【００７４】
一方、加圧ロール９１は定着ベルト９２に対向するように配置され、図示しない駆動モータにより矢印Ｄ方向に回転し、この回転により定着ベルト９２が従動回転するように構成されている。加圧ロール９１は、コア (円柱状芯金)９１１と、コア９１１の外周面に被覆した耐熱性弾性体層９１２と、さらに耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層９１３とが積層されて構成されている。また、本実施の形態の定着装置９０では、定着ベルト９２は、原形が円筒形状に形成された無端ベルトであり、ベース層と、このベース層の加圧ロール９１側の面または両面に被覆された離型層とから構成されている。
また、剥離の補助手段として、定着ベルト９２のニップ部Ｎの下流側に、剥離部材７０を配設することも可能である。剥離部材７０は、剥離バッフル７１が定着ベルト９２の回転方向と対向する向き（カウンタ方向）に定着ベルト９２と近接する状態でホルダ７２によって保持されている。
【００７５】
そして、図１に示した画像形成装置の二次転写部２０においてトナー像が静電転写された用紙Ｐは、定着入口ガイド５６によって定着装置９０のニップ部Ｎに導かれる。用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際には、用紙Ｐ上のトナー像は、ニップ部Ｎに作用する圧力と、定着ベルト９２側のセラミックヒータ８２から供給される熱とによって定着される。本実施の形態の定着装置９０でも、加圧ロール９１とセラミックヒータ８２との間でニップ部Ｎを広く構成することができるため、安定した定着性能を確保することができる。
【００７６】
ここで、本実施の形態の定着装置９０においては、定着ベルト９２の内周面に表面粗さ値が０．３≦Ｒａ≦１．６（μｍ）である不規則な微細凹凸を形成している。このように、定着ベルト９２の内周面を表面粗さ値が０．３≦Ｒａ≦１．６の不規則な微細凹凸で形成することにより、定着ベルト９２の内周面における潤滑剤の保持能力を向上させることができる。そのため、定着ベルト９２と低摩擦シート６８との摺動部において、潤滑剤を安定して維持することが可能となるので、定着ベルト９２とセラミックヒータ８２との間の摺動抵抗の変動を抑え、摺動抵抗を常に低いレベルに保つことができる。その結果、定着ベルト９２は円滑に回動でき、定着ベルト９２と用紙Ｐとは等速で回動することが可能であるので、用紙Ｐは加圧ロール９１と等速に安定して搬送することができ、紙しわの発生や画像ずれを抑制することができる。
特に、微細凹凸のエンドレスベルト６２の移動方向に向けて計測した表面粗さ値をＲａ≦１．０（μｍ）に設定することで、エンドレスベルト６２において発生する異音を許容値以下のレベルに抑えることも可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の活用例として、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置への適用、例えば記録紙（用紙）上に担持された未定着トナー像を定着する定着装置への適用がある。また、インクジェト方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置への適用、例えば記録紙（用紙）上に担持された未乾燥インク像を乾燥する定着装置への適用がある。
【符号の説明】
【００７８】
１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１２…帯電器、１３…レーザ露光器、１４…現像器、１５…中間転写ベルト、１６…一次転写ロール、１７…ドラムクリーナ、２０…二次転写部、６０,９０…定着装置、６１…定着ロール、６２…エンドレスベルト、６３…ベルト走行ガイド、６４…圧力パッド、６４ａ…プレニップ部材、６４ｂ…剥離ニップ部材、６５…ホルダ、６６…ハロゲンランプ、６７…潤滑剤塗布部材、６８…低摩擦シート、６９…温度センサ、７０…剥離部材、８２…セラミックヒータ、９１…加圧ロール、９２…定着ベルト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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