(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着回転体の周面に、定着回転体に対して回転しない平板状の加圧部材を押圧してニップ部を形成し、当該ニップ部に未定着トナー像を担持する記録シートを通紙して熱定着する定着装置であって、
前記加圧部材の前記定着回転体に対向する主面は、板金上にフッ素樹脂によるコートが施されて形成され、前記定着回転体の外周面は金属製の外周表面にフッ素樹脂によるコートが施されて形成されていると共に、
前記加圧部材の前記主面において、通紙時に記録シートが接触する領域の算術平均粗さＲａ１よりも前記定着回転体の前記外周面において通紙時に記録シートが接触する領域の算術平均表面粗さＲａ２の方が大きくなるように、前記定着回転体の金属製の前記外周表面が予めブラスト加工されて形成されている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
定着回転体の外周面のうち、通紙時に記録シートが接触する領域の算術平均表面粗さＲａ２が、０．４２μｍ以上、２．７２μｍ以下の範囲内にあって、かつ、
加圧部材の定着回転体に対向する主面のうち、通紙時に記録シートが接触する領域の算術平均粗さＲａ１が０．２１μｍ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。
【請求項３】
加圧部材の定着回転体に対向する主面のうち、通紙時に記録シートが接触する領域の算術平均粗さＲａ１が０．０５μｍ以上である
ことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
加圧部材は弾性部材からなっており、
弾性変形した状態で定着回転体に圧接されている
ことを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の定着装置。
【請求項５】
複数の加圧部材を備える
ことを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の定着装置。
【請求項６】
定着回転体はアルミニウムまたは鉄からなる
ことを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の定着装置。
【請求項７】
加圧部材はＳＵＳからなる
ことを特徴とする請求項１から６の何れかに記載の定着装置。
【請求項８】
加圧部材が定着回転体に略３０Ｎの力で押圧されている
ことを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の定着装置。
【請求項９】
請求項１から８の何れかに記載の定着装置を備える
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、定着装置および画像形成装置に関し、特に、固定式の加圧部材にて記録シートを定着ローラに圧接する定着装置において記録シートの搬送不良や画像乱れを低減する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、低価格の画像形成装置に対する需要に応えるべく、定着装置に対しても低コスト化の要望が高まっている。定着装置を低コスト化するためには、例えば、定着ローラに共回りする加圧ローラに代えて、固定式の加圧部材（以下、「加圧パッド」という。）にて記録シートを定着ローラに圧接する構成を採用することが考えられる。このようにすれば、定着装置の部品点数を削減できるので材料コストと製造コストの両方を低減することができる。
【０００３】
その一方で、加圧パッドは、記録シートの搬送に伴って回転する加圧ローラとは異なって、通紙時に記録シートとの間に摩擦を生じるため、搬送不良や画像乱れを生じる恐れがある。
このような問題に対して、例えば、定着ローラの回転軸方向における両端部にブラスト加工を施し、定着ローラと記録シートとの間の摩擦力を大きくする技術が提案されている（特許文献１）。或いは、加圧パッドの表面にフッ素樹脂等からなる被覆層を設けて、加圧パッドと記録シートとの間の摩擦を少なくする技術も提案されている（特許文献２）。更に、定着ローラと記録シートとの間の摩擦係数μ１の、シリコンスポンジを用いた加圧パッドと記録シートとの間の摩擦係数μ２に対する比μ１／μ２が５以上となるようにする技術も提案されている（特許文献３）。このようにすれば、定着ローラと記録シートとのすべりを防止して、搬送力を向上させ、搬送不良を低減することができる。
【０００４】
また、加圧パッドを複数設けて、記録シートの通紙経路上、下流に配された加圧パッドほど定着ローラとの接触圧を高くする技術も提案されている（特許文献４）。これによれば、定着不良と皺寄りを防止することができる。
この他、ローレットローラに代えて、粒径１０〜５００μｍ相当の粒を密集状に配列した微小凹凸形状を有する加圧ローラを用いる提案されている。このようにすれば、ローラの跡を記録シートに付けることなく、記録シートを定着部材（加熱板）に密着させることができる（特許文献５）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−８２５５２号公報
【特許文献２】特開平８−６９１８９号公報
【特許文献３】特開平８−１１０７２１号公報
【特許文献４】実開昭６０−８９６６号公報
【特許文献５】特開昭５８−６８０７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、複数サイズの記録シートにトナー像を定着する定着装置においては記録シートの両端の位置がサイズ毎に異なるので、記録シートのサイズによっては非画像部分の摩擦係数を高くして搬送力を確保することができなかったり、画像部分の摩擦係数を高くすると定着不良が発生したりする、という問題がある（特許文献１）。
また、定着ローラと加熱板の間隙を記録シートの厚さと同程度にすると十分な搬送力を確保することができない一方（特許文献５）、下流に配された加圧パッドほど定着ローラとの接触圧を高くしても、接触圧が低過ぎると搬送力が不十分になったり、逆に、接触圧が高すぎると紙詰まりが発生するおそれがあったりする（特許文献４）。
【０００７】
更に、定着ローラや加圧パッドの摩擦係数を調整すれば搬送力を調整することができると期待されるものの、適当な摩擦係数を有する材料を必ずしも安価に入手することができるとは限らないので、高価な材料を使わざるを得ない場合には低コスト化の目的を達成することができない（特許文献２、３）。
本発明は、上述のような問題に鑑みて為されたものであって、低いコストで、十分な搬送力を有し、高い画質を達成することができる加圧パッド方式の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】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、定着回転体の周面に、定着回転体に対して回転しない平板状の加圧部材を押圧してニップ部を形成し、当該ニップ部に未定着トナー像を担持する記録シートを通紙して熱定着する定着装置であって、前記加圧部材の前記定着回転体に対向する主面は、板金上にフッ素樹脂によるコートが施されて形成され、前記定着回転体の外周面は金属製の外周表面にフッ素樹脂によるコートが施されて形成されていると共に、前記加圧部材の前記主面において、通紙時に記録シートが接触する領域の算術平均粗さＲａ１よりも前記定着回転体の前記外周面において通紙時に記録シートが接触する領域の算術平均表面粗さＲａ２の方が大きくなるように、前記定着回転体の金属製の前記外周表面が予めブラスト加工されて形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
この場合において、定着回転体の外周面のうち、通紙時に記録シートが接触する領域の算術平均表面粗さＲａ２が、０．４２μｍ以上、２．７２μｍ以下の範囲内にあって、かつ、加圧部材の定着回転体に対向する主面のうち、通紙時に記録シートが接触する領域の算術平均粗さＲａ１が０．２１μｍ以下とするのが望ましい。
このようにすれば、固定式の加圧部材を用いるので、部品コストや製造コストなどを抑えることができる。また、定着回転体の外周面や加圧部材の定着回転体に対向する主面のうち、通紙時に記録シートが接触する領域の算術表面粗さＲａを適切な範囲内にするので、記録シートのスリップやスキューを防止して、高い搬送性を達成すると共に、高い画質を実現することができる。
【００１０】
この場合において、加圧部材の定着回転体に対向する主面のうち、通紙時に記録シートが接触する領域の算術平均粗さＲａ１を０．０５μｍ以上とすれば、さらに好適である。
また、加圧部材が弾性部材からなっており、弾性変形した状態で定着回転体に圧接されていても良いし、加圧部材が板状であっても良い。
また、複数の加圧部材を備えれば、定着性を高めることができる。
【００１１】
また、定着回転体がアルミニウムまたは鉄からなり、また、加圧部材がＳＵＳからなるとすれば、定着回転体や加圧部材の材料コストを低減することができる。
【００１２】
また、加圧部材を定着回転体に略３０Ｎの力で押圧すれば、高い画質を実現することができる。
本発明に係る画像形成装置は、本発明に係る定着装置を備えることを特徴とする。このようにすれば、上述のような効果をそのまま得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。
【図２】定着装置１１７の主要な構成を示す断面図である。
【図３】定着ローラ２００及び加圧パッド２０２、２０５の算術平均粗さＲａと搬送性及び画像ノイズとの関係を示す表である。
【図４】算術平均粗さＲａを説明する図である。
【図５】本発明の変形例に係る定着装置の主要な構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係る定着装置および画像形成装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
［１］  画像形成装置の構成
まず、本実施の形態に係る画像形成装置の構成について説明する。
図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の主要な構成を示す図である。図１に示されるように、画像形成装置１は、いわゆる多機能機（MFP: Mult Function Peripheral）であって、原稿読取部１００、画像形成部１１０及び給紙部１２０を備えている。原稿読取部１００は、原稿台トレイに載置された原稿を自動原稿搬送装置（ADF: Automatic Document Feeder）にて搬送し、光学的に読み取って画像データを生成する。画像データは後述の制御部１１２に記憶される。
【００１５】
画像形成部１１０は作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋ、制御部１１２、中間転写ベルト１１３、２次転写ローラ対１１４、タイミングローラ対１１５、クリーナ１１６、定着装置１１７、排紙ローラ対１１８、排紙トレイ１１９、反射濃度センサ１０２及び１次転写ローラ１０３Ｙ〜１０３Ｋを備えている。また、画像形成部１１０にはＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）各色のトナーカートリッジ１０１Ｙ〜１０１Ｋが装着されている。
【００１６】
トナーカートリッジ１０１Ｙ〜１０１Ｋからそれぞれトナーの供給を受けて、作像部１１１Ｙ〜１１１Ｋは、制御部１１２の制御の下、それぞれＹＭＣＫ各色のトナー像を形成する。１次転写ローラ１０３Ｙ〜１０３Ｋは、これらのトナー像が重なり合うように中間転写ベルト１１３に静電転写（１次転写）する。中間転写ベルト１１３は無端状の回転体であって、矢印Ａ方向に走行し、１次転写されたトナー像を２次転写位置まで搬送する。中間転写ベルト１１３の材料としては、例えば、ポリカーボネートやポリテトラフルオロエチレン（PTFE: poly tetra fluoro ethylene）、或いはポリイミドを主原料としてカーボンを分散させた半導電性の材料を用いれば良い。
【００１７】
給紙部１２０は、記録紙Ｐを紙サイズ毎に格納する給紙カセット１２１を備え、画像形成部１１０に記録紙Ｐを１枚ずつ供給する。供給された記録紙Ｐは、中間転写ベルト１１３がトナー像を搬送するのに並行して搬出され、タイミングローラ対１１５を経由して、２次転写ローラ対１１４まで搬送される。タイミングローラ対１１５は１対のローラからなっており、記録紙Ｐが２次転写ローラ対１１４に到達するタイミングを調整する。
【００１８】
２次転写ローラ対１１４は２次転写電圧を印加された１対のローラからなっており、互いに圧接して転写ＮＩＰ部を形成している。この転写ＮＩＰ部を通過する際に、中間転写ベルト１１３上のトナー像が記録紙Ｐ上に静電転写（２次転写）される。トナー像を転写された記録紙Ｐは定着装置１１７へ搬送される。また、２次転写後、中間転写ベルト１１３上に残った残留トナーは、更に矢印Ａ方向に搬送された後、クリーナ１１６によって掻き取られ、廃棄される。
【００１９】
定着装置１１７は記録紙Ｐに担持されたトナー像を加熱、溶融して、記録紙Ｐに圧着する。トナー像を融着された記録紙Ｐは排紙ローラ対１１８によって排紙トレイ１１９上に排出される。なお、制御部１１２は、上記を含む画像形成装置１の動作を制御する。制御部１１２は、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークを介して、パソコン（PC: Personal Computer）など、他の装置との間で画像データを送受信したり、プリントジョブを受け付けたりもする。
【００２０】
また、画像形成装置１は、形成する画質を安定させるために画像安定化処理を実行する。反射濃度センサ１０２は、対象物を照明してその反射光量を検出して対象物の濃度を計測するセンサであって、画像安定化処理の際に中間転写ベルト１１３上に形成されたトナーパターンの反射濃度を光学的に検出する。
なお、トナー像を転写するに当たっては、１次転写ローラ１０３Ｙ〜１０３Ｋに代えて転写チャージャや転写ベルトを用いても良い。また、中間転写ベルト１１３上の残留トナーを除去する際に、クリーナ１１６（クリーニングブレード）に代えて、クリーニングブラシやクリーニングローラ等を用いても良い。
【００２１】
［２］  定着装置１１７の構成
次に、定着装置１１７の構成について説明する。
図２は、定着装置１１７の主要な構成を示す断面図である。図２に示されるように、定着装置１１７は、定着ローラ２００、ハロゲンヒータ２０１、加圧パッド２０２、２０５、支持部材２０３、２０６及びボルト２０４、２０７を備えている。定着ローラ２００は、アルミニウム製（鉄製でも良い。）で、厚さ０．６ｍｍ、外径３０ｍｍの円筒体である。また、定着ローラ２００は、アルミ製筒体の外周表面はブラスト加工された後、フッ素樹脂によるコートが施されることによって、離型層が形成されている。定着ローラ２００の外周面、すなわち、離型層の算術平均粗さＲａ２は０．４２μｍである。
【００２２】
加圧パッド２０２、２０５は、何れもＳＵＳ（Steel Use Stainless）製の板金を屈曲させたものである。また、加圧パッド２０２、２０５は、定着ローラ２００に当接する表面にフッ素コートが施されており、算術平均粗さＲａ１が０．２１μｍになっている。加圧パッド２０２、２０５は、それぞれ一端においてボルト２０４、２０７によって支持部材２０３、２０６に固定されており、支持部材２０３、２０６を介して定着装置１１７のハウジング（図示省略）に固定されている。また、加圧パッド２０２、２０５の自由端側は何れも定着ローラ２００の外周表面に圧接しており、その押圧力は３０Ｎ程度である。
【００２３】
なお、加圧パッド２０２、２０５は何れも弾性変形した状態で定着ローラ２００の外周表面に圧接するように、支持部材２０３、２０６に固定されている。これによって、定着ローラ２００の外周表面への圧接力が調整される。
記録シートは、定着装置１１７に対して矢印Ｂ方向に進入し、まず、加圧パッド２０２によって定着ローラ２００に押圧され、トナー像を溶融、圧着される。続いて、記録シートは、加圧パッド２０５によっても定着ローラ２００に押圧され、トナー像を更に溶融、圧着される。この間、記録シートは定着ローラ２００との間の摩擦力によって、定着ローラ２００が矢印Ｃ方向に回転するのに従って搬送される。
【００２４】
その後、記録シートは、ガイド部材２０８によって排紙ローラ対１１８へと導かれ、排出される。
［３］  表面粗さに関する実験結果
次に、定着ローラ２００と加圧パッド２０２、２０５との表面粗さの組合せ毎に１．５万枚連続印刷する耐久試験を行い、搬送性や画像ノイズを評価する実験を行ったので、その実験結果について説明する。なお、実験には、表面粗さを除いて定着装置１１７と同一の構成を有する定着装置を用いた。したがって、本実験に供した定着装置は定着装置１１７と同一寸法であり、加圧パッドは何れも３０Ｎの力で定着ローラに押圧されている。また、記録シートの搬送速度１０ｍｍ／秒と６０ｍｍ／秒、加圧パッド２０２、２０５の定着ローラ２００に対する押圧力３０Ｎ、６０Ｎ、１７７Ｎ及び２４０Ｎのそれぞれの組み合わせに対して、坪量６４ｇ／ｍ２と８０ｇ／ｍ２の普通紙をそれぞれ通紙した。更に、実験は、算術平均粗さＲａ２が０．１６μｍ〜３．５０μｍの定着ローラ２００と、算術平均粗さＲａ１が０．０５μｍ〜１．１０μｍの加圧パッド２０２、２０５とのすべての組み合わせについて行った。
【００２５】
以上のような実験条件の何れについても同じ実験結果が得られた。図３は、本実験の結果を示す表であって、図中、「××」は搬送性が低く、記録シートが搬送されなかった旨を示す。また、「×」は、記録シートが滑るスリップや記録シートが傾くスキューが１回以上、発生したことを表わしている。「○」は搬送性が良好でスリップもスキューも発生しなかったことを表わし、「●」は、搬送性は良いものの、定着ムラ等の画像ノイズが発生したことを表わしている。この定着ムラは、定着ローラ２００の表面形状が定着状態に表れることによるものである。
【００２６】
図３に示されるように、定着ローラ２００の算術平均粗さＲａ２が０．４２μｍ以上、２．７２μｍ以下の範囲内にあって、かつ、加圧パッド２０２、２０５の算術平均粗さＲａ１が０．２１μｍ以下である場合には、良好な搬送性を得ることができる共に画像ノイズの発生を回避することができる。一方、定着ローラ２００の算術平均粗さＲａ２が０．２２μｍ以下である場合には記録シートが搬送されなかった（××）。
【００２７】
また、定着ローラの算術平均粗さＲａ２が０．４２μｍ以上であっても、加圧パッド２０２、２０５の算術平均粗さＲａ１が０．３０μｍ以上である場合には、搬送性に問題があり、スリップやスキューを生じる（×）。この場合において、記録シートが搬送されない場合もある（××）。更に、加圧パッド２０２、２０５の算術平均粗さＲａ１が０．２１μｍ以下であっても、定着ローラ２００の算術平均粗さＲａ２が３．５０μｍである場合には、画像ノイズが発生する。この場合において、算術平均粗さＲａ２が高くなることにより、記録シートとの間の摩擦力が低下する一方、機械的な搬送力は向上するので、搬送性は良好である。
【００２８】
なお、算術平均粗さ（arithmetic average surface roughness）Ｒａとは、図４に示されるように、粗さ曲線４００からその平均線ｍの方向に基準長さｌだけを抜き取り、この抜取り部分の平均線ｍの方向にＸ軸を、縦倍率の方向にＹ軸を取り、粗さ曲線４００をｙ＝ｆ（χ）で表したときに、次の式によって求められる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいう。
【００２９】
【数１】
0005505372.tif 000002
【００３０】
［４］  変形例
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明が上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例を実施することができる。
（１）  上記実施の形態においては、加圧パッドの材料としてＳＵＳを用いる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、ＳＵＳに代えて、他の金属材料を用いても良いし、金属以外の材料を用いても良い。また、加圧パッド２０２、２０５の材料が互いに異なっていてもよい。
【００３１】
更に、上記実施の形態においては、加圧パッドの表面がフッ素コートされている場合について説明したが、これに代えて、加圧パッドの表面にフッ素系のテープやフィルムを貼付しても良く、耐熱性があって摩擦係数が低い材料を用いれば良い。
（２）  上記実施の形態においては、加圧パッドが屈曲した板金からなる場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて他の形状の加圧パッドを用いてもよい。図５は、本変形例に係る加圧パッドの断面形状を示す図である。図５に示されるように、本変形例に係る加圧パッド５００は、かまぼこ形の加圧パッドであって、金属製の枠体５０１にて耐熱弾性圧接部材５０２を支持する構成をとっており、耐熱弾性圧接部材５０２の記録シートの通紙時に記録シートに接触する部分が上述のような表面粗さを備えている。
【００３２】
このように、屈曲した板状以外の形状の加圧パッドであっても、上述のような表面粗さを備えることによって本発明の効果を奏することができる。なお、図３に基づいて、加圧パッド２０２、２０５の算術平均粗さＲａ１の下限を０．０５μｍとしても良い。
（３）  上記実施の形態においては、定着装置１１７が加圧パッドを２つ備える場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、加圧パッドの個数が２つ以外であっても良い。なお、加圧パッドの個数が多いほど、確実にトナー像を記録シートに定着することができる一方、材料コストが増大するので、注意する必要がある。
【００３３】
（４）  上記実施の形態においては、ハロゲンヒータ２０１を用いて定着ローラ２００を加熱する場合について説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、ハロゲンヒータ２０１に代えて他の熱源を用いて定着ローラ２００を加熱しても良い。定着ローラ２００を加熱する熱源の如何に関わらず、本発明の効果を得ることができる。
（５）  上記実施の形態においては、いわゆる多機能機を例にとって説明したが、本発明がこれに限定されないのは言うまでもなく、これに代えて単機能機、例えば、プリンタ装置や複写装置、ファクシミリ装置などに本発明を適用しても同様の効果を得ることができる。また、多機能機に適用する場合であっても、本発明に係る定着装置を備えていれば、備える機能の組み合わせに関わらず本発明の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明に係る定着装置および画像形成装置は、固定式の加圧部材にて記録シートを定着ローラに圧接する定着装置において記録シートの搬送不良や画像乱れを低減する技術として有用である。
【符号の説明】
【００３５】
１…………………画像形成装置
１１０……………画像形成部
１１７……………定着装置
２００……………定着ローラ
２０１……………ハロゲンヒータ
２０２、２０５…加圧パッド
２０３、２０６…支持部材
２０４、２０７…ボルト
４００……………粗さ曲線
【図１】
0005505372.tif 000003
【図２】
0005505372.tif 000004
【図３】
0005505372.tif 000005
【図４】
0005505372.tif 000006
【図５】
0005505372.tif 000007