(57)【要約】  【課題】  長期使用において高品質な定着画像を形成する定着装置を提供すること。  【解決手段】  記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置６０であって、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の内側に接触するように配置された低摩擦シート６８と、低摩擦シート６８を介して、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との間に記録材が通過するニップ部Ｎを形成する圧力パッド６４とを備え、低摩擦シート６８は、エンドレスベルト６２と接する摺動面側にフッ素樹脂等の耐熱性樹脂１００重量部と合成雲母等の層間剥離性フィラー０．１重量部〜１５重量部とを配合してなる樹脂層を有する。  【選択図】  図２
2006091499.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、
回動部材と、
前記回動部材に接触しながら移動可能なベルト部材と、
前記ベルト部材の内側に接触するように配置された摺動部材と、
前記摺動部材を介して、前記ベルト部材を前記回動部材に圧接させて当該回動部材と当該ベルト部材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を備え、
前記摺動部材は、前記ベルト部材と接する摺動面側に耐熱性樹脂と層間剥離性フィラーとを配合してなる樹脂層を有する
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記摺動部材は、凹凸表面を有する材料からなる基材と、前記基材表面に形成された、前記耐熱性樹脂と前記層間剥離性フィラーとを配合してなる前記樹脂層を有することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記凹凸表面を有する材料がガラス繊維であることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
記録材に担持されたトナー像をベルト部材を用いて定着する定着装置に使用し、当該ベルト部材に摺動する摺動部材であって、
摺動面側に、耐熱性樹脂と層間剥離性フィラーとを配合してなる樹脂層を有することを特徴とする摺動部材。
【請求項５】
前記耐熱性樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン、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から選ばれる少なくとも１種類のフッ素樹脂であることを特徴とする請求項４記載の摺動部材。
【請求項６】
前記フッ素樹脂は、電子線架橋されたポリテトラフルオロエチレン、または、前記電子線架橋されたポリテトラフルオロエチレン及びポリテトラフルオロエチレン混合物であることを特徴とする請求項４記載の摺動部材。
【請求項７】
前記層間剥離性フィラーは、厚さ０．００５μｍ〜１μｍ、長さ０．０１μｍ〜５０μｍである形状を有することを特徴とする請求項４記載の摺動部材。
【請求項８】
前記層間剥離性フィラーは、合成雲母、モンモリナイト、サポナイト、スメクタイトから選ばれる少なくとも一種類であることを特徴とする請求項４記載の摺動部材。
【請求項９】
前記樹脂層が、前記耐熱性樹脂１００重量部と、当該耐熱性樹脂に対して前記層間剥離性フィラー０．１重量部〜１５重量部とを配合してなる樹脂組成物から形成されることを特徴とする請求項４記載の摺動部材。
【請求項１０】
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、
回動部材と、
前記回動部材に接触しながら移動可能なベルト部材と、
前記ベルト部材の内側に接触するように配置された摺動部材と、
前記摺動部材を介して、前記ベルト部材を前記回動部材に圧接させて当該回動部材と当該ベルト部材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を備え、
前記摺動部材は、前記ベルト部材と接する摺動面側に耐熱性樹脂と層間剥離性フィラーとを配合してなる樹脂層を有する
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、プリンター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（感光体ドラム）を一様に帯電し、この感光体ドラムを画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体ドラム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、このトナー像を感光体ドラム上から記録紙に転写した後、定着装置によってこのトナー像を記録紙に定着している。
【０００３】
従来、このような画像形成装置に用いられる定着装置は、円筒状の芯金の内部に加熱源を備え、その芯金に耐熱性弾性体層と、その外周面に離型層とが積層して形成された定着ロールと、この定着ロールに対して圧接配置され、芯金に耐熱性弾性体層と、その外周面に耐熱性樹脂被膜あるいは耐熱性ゴム被膜による離型層とが積層して形成された加圧ロールとで構成されている。そして、定着ロールと加圧ロールとの間に、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、ロールニップ方式と呼ばれて、一般に広く利用されている。
【０００４】
近年、画像形成装置における高生産性やカラー化の進展に伴い、定着装置においても高速化への対応が要求されている。その際、ロールニップ方式の定着装置では、トナーと記録紙に充分な熱量が供給できるように、ニップ幅を定着速度に比例して広く設定することが必要となる。このような要求に応え、本出願人は、画像形成装置の高速化に対応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）。
即ち、特許文献１に記載した定着装置は、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されたものである。
【０００５】
このような特許文献１に記載した定着装置（「ベルトニップ方式」という。）では、従来のロールニップ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を、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、さらに、ニップ部において均一で高いニップ圧を付与することができるので、高速化への対応が可能となり、しかも装置の小型化も容易である。
【０００６】
また、定着ロールに圧接させるエンドレスベルトの熱容量は小さく、加えて圧力パッドが非回転状態で配置されていることから、定着ロールから伝わる熱が外部に発散され難い構成を実現している。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、トナーの溶融に際しての熱効率を高めることができるとともに、ベルトニップでの温度低下も小さいことから、トナーの定着性が向上するという利点も有している。
【０００７】
このようなベルトニップ方式の定着装置では、優れた定着画像及び定着性を確保するために、定着ロール−記録紙間のスリップや、記録紙−エンドレスベルト間のスリップを防止することが不可欠である。このため、ポリイミド樹脂等で形成されたエンドレスベルトの基材層の表面にフッ素樹脂からなる離型層を設け、トナー像との離型性を高める方法が採用されている。さらに、定着ロール−記録紙間の摩擦係数μａまたは記録紙−エンドレスベルト間の摩擦係数μｂと比べてエンドレスベルト−圧力パッド間の摩擦係数μｃを低減させる方法として、例えば、圧力パッド上にフッ素樹脂を含浸させたガラス繊維シートからなる低摩擦フィルムを設ける方法（特許文献２参照）、親油化剤処理されたフッ素樹脂または親油化剤を含浸したフッ素樹脂により圧力パッド表面に被覆層を形成し、さらにその被覆層とエンドレスベルトとの間に潤滑剤として変性シリコーンオイルを介在させる方法（特許文献３参照）等が報告されている。
【０００８】
【特許文献１】特許第３２９８３５４号公報
【特許文献２】特開平１０−２１３９８４号公報
【特許文献３】特開２００１−２４９５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、上述したように、ベルトニップ方式の定着装置において、エンドレスベルトの内周面側から押圧する圧力パッドの摺動面に、低摩擦シートを設ける方法または親油化したフッ素樹脂等からなる被覆層を設ける方法では、経時的に定着ロールを回動する駆動モーターに過負荷がかかる現象が生じるようになった。
即ち、例えば、フッ素樹脂を含浸させたガラス繊維シートからなる低摩擦フィルムの場合は、長期の使用により最表層に被覆されたフッ素樹脂層が磨耗し、補強基材のガラス繊維シートが剥き出しになる傾向がある。このような剥き出しになった表面がエンドレスベルトの内面を磨耗させ、エンドレスベルトの信頼性が損なわれる。また、摩耗により生じた磨耗粉が蓄積したり、ガラス繊維面とエンドレスベルト内周面とが直接接触する機会が増加することにより、エンドレスベルト内周面−低摩擦シート表面間の摩擦係数が増大し、その結果、薄肉の定着ロールコアのギア受け部に作用する応力が大きくなり、ギアやコアの破損、また、駆動モーターへの負担の増大等の問題がある。
【００１０】
本発明は、このような問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、長期の使用において高品質な定着画像を形成する定着装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、長期の使用に耐えうる摺動部材を提供することにある。
さらに、本発明の他の目的は、定着画像を形成する画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
即ち、本発明によれば、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、回動部材と、回動部材に接触しながら移動可能なベルト部材と、ベルト部材の内側に接触するように配置された摺動部材と、摺動部材を介して、ベルト部材を回動部材に圧接させて回動部材とベルト部材との間に記録材が通過するニップ部を形成する圧力部材とを備え、摺動部材は、ベルト部材と接する摺動面側に耐熱性樹脂と層間剥離性フィラーとを配合してなる樹脂層を有する定着装置が提供される。
【００１２】
ここで、摺動部材は、凹凸表面を有する材料からなる基材と、基材表面に形成された、耐熱性樹脂と層間剥離性フィラーとを配合してなる樹脂層を有する構成であることが好ましい。また、このような凹凸表面を有する材料がガラス繊維であることが好ましい。
【００１３】
次に、本発明によれば、記録材に担持されたトナー像をベルト部材を用いて定着する定着装置に使用し、ベルト部材に摺動する摺動部材であって、摺動面側に、耐熱性樹脂と層間剥離性フィラーとを配合してなる樹脂層を有する摺動部材が提供される。
ここで、耐熱性樹脂は、ポリテトラフルオロエチレン、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から選ばれる少なくとも１種類のフッ素樹脂であることが好ましい。さらに、フッ素樹脂のなかでも、電子線架橋されたポリテトラフルオロエチレン、または、電子線架橋されたポリテトラフルオロエチレン及びポリテトラフルオロエチレン混合物であることが好ましい。
【００１４】
また、層間剥離性フィラーは、厚さ０．００５μｍ〜１μｍ、長さ０．０１μｍ〜５０μｍである形状を有するものであることが好ましい。具体的には、層間剥離性フィラーは、合成雲母、モンモリナイト、サポナイト、スメクタイトから選ばれる少なくとも一種類であることが好ましい。また、樹脂層が、耐熱性樹脂１００重量部と、耐熱性樹脂に対して層間剥離性フィラー０．１重量部〜１５重量部とを配合してなる樹脂組成物から形成されることが好ましい。
【００１５】
さらに、本発明によれば、トナー像を形成するトナー像形成手段と、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、記録材上に転写されたトナー像を記録材に定着する定着手段とを含み、定着手段は、回動部材と、回動部材に接触しながら移動可能なベルト部材と、ベルト部材の内側に接触するように配置された摺動部材と、摺動部材を介して、ベルト部材を回動部材に圧接させて回動部材とベルト部材との間に記録材が通過するニップ部を形成する圧力部材とを備え、摺動部材は、ベルト部材と接する摺動面側に耐熱性樹脂と層間剥離性フィラーとを配合してなる樹脂層を有する画像形成装置が提供される。
【発明の効果】
【００１６】
かくして本発明によれば、長期の使用において高品質な定着画像を形成する定着装置が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態（以下、実施の形態という。）について詳細に説明する。尚、本発明は本実施の形態に限定されない。
（第１の実施の形態）
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が示されている。図１に示された画像形成装置は、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と、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と、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と、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と、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と、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１中、露光ビームを符号Ｂｍで示す）と、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と、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と、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と、等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、１０６Ωｃｍ〜１０１４Ωｃｍとなるように形成されており、その厚さは、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ー（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と、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と、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と、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５と、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と、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により構成されている。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、例えば、鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層は、例えば、カーボンブラック等の導電剤を配合したアクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）とスチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）とエチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）とのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０７Ωｃｍ〜１０９Ωｃｍ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、ＥＰＤＭゴムからなる内層部とカーボンを分散したＥＰＤＭ及びＮＢＲのブレンドゴムからなるチューブ状の表面層とから構成されている。そして、その表面抵抗率が１０７Ω／□〜１０１０Ω／□となるように形成され、硬度は、例えば７０°（アスカーＣ）に設定されている。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、例えば、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とのブレンドゴムから形成され、体積抵抗率が１０７Ωｃｍ〜１０９Ωｃｍ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と、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と、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と、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と、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と、用紙Ｐを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６と、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、画像読取装置（ＩＩＴ）（図示せず）やパーソナルコンピュータ（ＰＣ）（図示せず）等から出力される画像データは、画像処理装置（ＩＰＳ）（図示せず）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、本実施の形態が適用される定着装置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と、ベルト部材の一例としてのエンドレスベルト６２と、およびエンドレスベルト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と、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円筒状ロールであり、回転自在に支持されて所定の表面速度（例えば、１９４ｍｍ／ｓｅｃ）で回転する。本実施の形態の定着ロール６１は、外径が軸方向で一様な所謂ストレートロールで形成されている。
定着ロール６１の内部には、発熱源として、例えば、定格６００Ｗのハロゲンヒータ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ヒータ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、１７５℃）を維持するように調整している。
【００３３】
エンドレスベルト６２は、出力画像に継ぎ目に起因する欠陥が生じないように、原形が円筒形状に形成された継ぎ目がない無端ベルトである。エンドレスベルト６２は、エンドレスベルト６２の内部に配置された圧力パッド６４とベルトガイド部材６３と、さらにはエンドレスベルト６２の両端部に配置されたエッジガイド部材８０（後段の図３参照）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に対して圧接されるように配置され、定着ロール６１に従動して回動（例えば、１９４ｍｍ／ｓｅｃ）する。
【００３４】
ここで、図３は、エンドレスベルト６２が支持される構成を説明する図である。図３は、用紙Ｐの搬送方向下流側から見た定着装置６０の一方の端部領域を示している。
図３に示すように、エンドレスベルト６２の内部に配置されたホルダ６５の両端部にエッジガイド部材８０が配設されている。エッジガイド部材８０は、ニップ部Ｎとその近傍に対応する部分に切り欠きが形成された円筒状、すなわち断面がＣ形状のベルト走行ガイド部８０１と、このベルト走行ガイド部８０１の外側に設けられ、エンドレスベルト６２の外径よりも大きな外径で形成されたフランジ部８０２と、さらにフランジ部８０２の外側に設けられ、エッジガイド部材８０を定着装置６０本体に位置決めして固定するための保持部８０３と、で構成されている。
【００３５】
そして、エンドレスベルト６２の両端部では、ニップ部Ｎとその近傍を除いて、両端部の内周面がベルト走行ガイド部８０１の外周面に支持され、エンドレスベルト６２はベルト走行ガイド部８０１の外周面に沿って回動する。したがって、ベルト走行ガイド部８０１は、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摩擦係数の小さな材質で形成され、さらには、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。
【００３６】
また、フランジ部８０２は、ホルダ６５の両端部において対向するように配置された両フランジ部８０２の内側面が、エンドレスベルト６２の幅と略一致する間隔を持つように配置されている。そして、エンドレスベルト６２が回動する際には、エンドレスベルト６２の端部がフランジ部８０２の内側面に当接することによって、エンドレスベルト６２の幅方向への移動（ベルトウォーク）が制限されている。このように、エンドレスベルト６２は、エッジガイド部材８０によって片寄りが規制されるように支持されている。
【００３７】
また、エンドレスベルト６２の両端部を除く長手方向の領域では、エンドレスベルト６２は、圧力パッド６４とベルトガイド部材６３とに支持されている（図２も参照）。そして、エンドレスベルト６２の両端部を除く領域では、エンドレスベルト６２の内周面が圧力パッド６４とベルトガイド部材６３とに摺擦しながら回動する。
ベルトガイド部材６３は、エンドレスベルト６２の内部に配置されたホルダ６５に、長手方向に沿って取り付けられている。また、ベルトガイド部材６３には、エンドレスベルト６２の回転方向に向けて複数のリブが形成され、エンドレスベルト６２内周面との接触面積を極力少なくするように構成されている。さらに、ベルトガイド部材６３は、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摩擦係数が低い材質であって、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で形成されている。具体的には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）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）等の耐熱性樹脂が用いられる。
【００３８】
次に、圧力パッド６４は、エンドレスベルト６２の内側において金属製のホルダ６５に支持されている。そして、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、ニップ部Ｎの入口側（上流側）に、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を配置している。また、ニップ部Ｎの出口側（下流側）には、定着ロール６１表面を局所的に押圧することで、トナー像表面を平滑化して画像光沢を付与するとともに、定着ロール６１表面に歪み（凹み）を与えて用紙Ｐにダウンカールを形成するための剥離ニップ部材６４ｂを配置している。
【００３９】
さらに、圧力パッド６４には、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、エンドレスベルト６２と接する面に摺擦部材の一例としての低摩擦シート６８が設けられている。
低摩擦シート６８は、ニップ部Ｎの上流側端部が低摩擦シート固定部材６８ａによってホルダ６５に固定されている。そして、エンドレスベルト６２の回動方向に沿って、圧力パッド６４とエンドレスベルト６２内周面との間に挟持された状態で、ニップ部Ｎの全域に亘って配設されている。なお、低摩擦シート６８のニップ部Ｎ下流側は、低摩擦シート６８に歪みが生じないように、固定されず自由端（フリー）の状態に設定されている。そして、低摩擦シート６８は、ニップ部Ｎにおいて圧力パッド６４と定着ロール６１との間に押圧力が印加されている状態の下で、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）を低減している。
【００４０】
このような構成において、定着ロール６１は、図示しない駆動モーターに連結されて矢印Ｃ方向に回転し、この回転に従動してエンドレスベルト６２も定着ロール６１と同じ方向に回動する。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。
【００４１】
なお、ニップ部Ｎの下流側近傍には、剥離ニップ部材６４ｂによって定着ロール６１から剥離された用紙Ｐを完全に定着ロール６１から分離し、画像形成装置の排出部へ向かう排紙通路に誘導するための剥離補助部材７０が配設されている。剥離補助部材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と近接する状態でバッフルホルダ７２によって保持されている。
【００４２】
次に、定着装置６０を構成する各部材について説明する。
まず、定着ロール６１では、コア６１１は、鉄、アルミニウム（例えば、Ａ−５０５２材）、ＳＵＳ、銅等の熱伝導率の高い金属または合金、セラミックス、ＦＲＭで形成された、例えば外径φ３０ｍｍ、肉厚１．８ｍｍ、長さ３６０ｍｍの円筒体で構成されている。
耐熱性弾性体層６１２は、耐熱性の高い弾性体で構成され、特に、ゴム硬度が１５°〜４５°（ＪＩＳ−Ａ）程度のゴム、エラストマー等の弾性体を用いるのが好ましい。具体的には、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いることができる。なかでも、表面張力が小さく、弾性に優れる点でシリコーンゴムが好ましい。このようなシリコーンゴムとしては、例えば、ＲＴＶシリコーンゴム、ＨＴＶシリコーンゴムなどが挙げられ、具体的には、ポリジメチルシリコーンゴム（ＭＱ）、メチルビニルシリコーンゴム（ＶＭＱ）、メチルフェニルシリコーンゴム（ＰＭＱ）、フルオロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）などが挙げられる。本実施の形態の定着装置６０では、ゴム硬度が３５°（ＪＩＳ−Ａ）のＨＴＶシリコーンゴムを６００μｍの厚さでコア６１１に被覆している。耐熱性弾性体層６１２の厚さは、通常、３ｍｍ以下、好ましくは、０．１ｍｍ〜１．５ｍｍの範囲内である。耐熱性弾性体層６１２のコア６１１の表面に形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、公知のコーティング法、成型などが採用できる。
【００４３】
本実施の形態においては、定着ロール６１の耐熱性弾性体層６１２の外周面に離型層６１３が形成されていることにより、トナー像のオフセットを効果的に防止でき、安定した状態で定着装置６０を稼動させることができる。離型層６１３の材質としては、トナー像に対し適度な離型性を示すものであれば特に制限はなく、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フッ素樹脂等が挙げられる。これらの材質の中でもフッ素樹脂が好適に挙げられる。フッ素樹脂としては、特に制限はなく、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）、及び、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）が好適に用いられる。
離型層６１３の厚さは、通常、１０μｍ〜５０μｍ、好ましくは１５μｍ〜３０μｍの範囲内である。離型層６１３を形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、上述したコーティング法などが挙げられる。また、押出し成型によって形成されたチューブを被覆する方法が挙げられる。本実施の形態の定着装置６０では、厚さ３０μｍのＰＦＡを被覆している。
【００４４】
次に、エンドレスベルト６２は、出力画像に継ぎ目に起因する欠陥が生じないように、原形が円筒形状に形成された継ぎ目がない無端ベルトである。エンドレスベルト６２は、ベース層と、このベース層の定着ロール６１側の面（外周面）または両面に被覆された離型層（表面層）とから構成されている。ベース層は、熱硬化性ポリイミド樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂等から選ばれた１または複数の混合体が耐熱性、機械特性等の観点から好適に用いられる。
【００４５】
ベース層の表面に被覆される離型層（表面層）としては、フッ素樹脂が用いられる。ここで、フッ素樹脂としては、特に制限はなく、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）、及び、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）が好適に用いられる。離型層（表面層）の厚さは、通常、５μｍ〜１００μｍ、好ましくは１０μｍ〜３０μｍ程度に設定される。
【００４６】
圧力パッド６４は、エンドレスベルト６２の内部に配置され、上述したように、プレニップ部材６４ａと剥離ニップ部材６４ｂとで構成され、バネや弾性体によって定着ロール６１を、例えば３５ｋｇｆの荷重で押圧するようにホルダ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の外周面に倣う凹状曲面で形成されている。本実施の形態の定着装置６０では、幅１０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ３２０ｍｍのシリコーンゴムを用いている。圧力パッド６４の硬さは、特に限定されず、通常、ＪＩＳ−Ａ硬度が１０°〜４０°の範囲である。
剥離ニップ部材６４ｂは、ＰＰＳ、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状曲面に形成されている。そして、本実施の形態の定着装置６０では、エンドレスベルト６２は、圧力パッド６４により定着ロール６１に約４０°の巻き付き角度でラップされ、約８ｍｍ幅のニップ部Ｎを形成している。
【００４７】
本実施の形態では、圧力パッド６４とエンドレスベルト６２との接する面に設けられた低摩擦シート６８は、層間剥離性フィラーを配合したフッ素樹脂等の耐熱性樹脂から構成されている。ここで、層間剥離性フィラーとは、補強性を有する層状フィラーのなかでも、シェアーをかけると容易に劈開・剥離等を生じてナノサイズに分散する性質を有するものをいう。
【００４８】
本実施の形態の定着装置６０において、摺動部材である低摩擦シート６８の、エンドレスベルト６２と接する摺動面を、層間剥離性フィラーを配合したフッ素樹脂からなる低摩擦摺動部材により構成することにより、回転摺擦により生じる摺動面摩擦磨耗が大幅に防止される。また、低摩擦シート６８に潤滑剤を供給する場合には、低摩擦シート６８内部に潤滑剤が浸透することを防止する。さらに、摺動面の幾何学的形状や化学的親和性により潤滑剤を保持させ、摺動部材として長期の使用に耐えうる信頼性が向上する。一方、低摩擦シート６８の表面は潤滑剤による膨潤等の化学的変質が防止され、その結果、ニップ形状のばらつきに起因する定着画像乱れ等の画質欠陥を防止することができる。また、フッ素樹脂に少量の層間剥離性フィラーを配合することにより、フッ素樹脂のマトリックス中に層間剥離性フィラーの極めて小さいナノサイズの粒子を分散させることができる。その結果、低摩擦シート６８を構成するフッ素樹脂が有する低摩擦性能を損ねることなく、摺動部材としての長期の使用に耐えうる信頼性を向上させる。
【００４９】
耐熱性樹脂であ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。
【００５０】
これらの中でも、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）、及び、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。
【００５１】
また、フッ素樹脂としては、電離性放射線（例えば、電子線、γ線、中性子線、Ｘ線、高エネルギーイオン等）を照射して得られる改質ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）を用いることが好ましい。改質ポリテトラフルオロエチレン樹脂としては、例えば、電子線架橋されたポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。この改質ポリテトラフルオロエチレン樹脂は、耐摩耗性、耐久性を向上させることが可能であり、より長期安定性を向上させることが可能となる。これらのフッ素樹脂は、単独または２種以上併用して用いることができる。また、改質ポリテトラフルオロエチレン樹脂は、電離性放射線による処理がされていない他のフッ素樹脂と混合して使用することもできる。
【００５２】
層間剥離性フィラーとしては、例えば、無機層状化合物が挙げられる。無機層状化合物としては、例えば、珪酸アルミニウムマグネシウム、ベントナイト、ヘクトライト、サポナイト、ビーデライト、ノントロナイト、スチブンサイト、バイデライト、モンモリナイト等の粘度鉱物類；合成雲母、合成スメクタイト等が挙げられる。これらの無機層状化合物は、厚さ１０Å〜１５Åの単位結晶格子層からなる積層構造を有し、格子内金属原子置換が他の粘土鉱物よりも著しく大きい性質を有する。そのため、格子層は正荷電不足を生じ、それを補償するために層間にＮａ＋、Ｃａ２＋、Ｍｇ２＋等の陽イオンを吸着している。これらの層間に介在している陽イオンは交換性陽イオンと呼ばれ、いろいろな陽イオンと交換する。特に層間の陽イオンがＬｉ＋、Ｎａ＋等の場合、イオン半径が小さいため、層状結晶格子間の結合が弱く、シェアーをかけると容易に劈開し、ナノサイズに分散する。ベントナイト及び合成雲母はその傾向が強いので好ましい。
【００５３】
合成雲母としては、例えば、Ｎａテトラシックマイカ（ＮａＭｇ２．５（Ｓｉ４Ｏ１０）Ｆ２）、Ｎａ又はＬｉテニオライト（（ＮａＬｉ）Ｍｇ２（Ｓｉ４Ｏ１０）Ｆ２）、Ｎａ又はＬｉヘクトライト（（ＮａＬｉ）／３Ｍｇ２／３Ｌｉ１／３Ｓｉ４Ｏ１０）Ｆ２）等が挙げられる。合成雲母の形状は、アスペクト比の高いものが好ましい。また、これらの層間剥離性フィラーは、必要に応じて化学的に表面処理したものを用いてもよい。アスペクト比の高いまたは化学的に表面処理した層間剥離性フィラーは、配合量が少量であっても低摩擦シート６８の耐磨耗性及び強度を向上させることができる。
【００５４】
層間剥離性フィラーの大きさは、特に限定されないが、通常、厚さが０．００５μｍ〜１μｍ、好ましくは、０．０１μｍ〜０．５μｍである。また、長さが０．０１μｍ〜５０μｍ、好ましくは、１μｍ〜１０μｍである。
【００５５】
フッ素樹脂と層間剥離性フィラーとの割合は、特に限定されないが、フッ素樹脂１００重量部に対して、層間剥離性フィラー０．１重量部〜１５重量部、好ましくは、０．５重量部〜１０重量部、より好ましくは、１重量部〜７重量部である。層間剥離性フィラーの配合量が過度に少ないと、低摩擦シート６８の強度が低下する傾向がある。また、層間剥離性フィラーの配合量が過度に多いと、低摩擦シート６８及びエンドレスベルト６２の摺動面の摩擦係数が増大する傾向がある。
【００５６】
低摩擦シート６８は、例えば、ガラス繊維シート等の凹凸表面を有する材料を基材として、その基材表面に、層間剥離性フィラーを配合したフッ素樹脂層を有する形状とすることもできる。このような凹凸表面を有する基材を用いることにより、低摩擦シート６８とエンドレスベルト６２との接触面積を低減することができる。
【００５７】
さらに、ホルダ６５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、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。また、エンドレスベルト６２の内周面や低摩擦シート６８表面の摩耗を抑制する効果も有している。
【００５８】
なお、潤滑剤としては、定着温度環境下での長期使用に対する耐久性を有し、かつ、エンドレスベルト６２内周面との濡れ性を維持できるものが適している。例えば、シリコーンオイルやフッ素オイル等の液体状のオイルや、固形物質と液体とを混合させた合成潤滑油グリース等、さらにはこれらを組み合わせたものを用いることができる。シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、有機金属塩添加ジメチルシリコーンオイル、ヒンダードアミン添加ジメチルシリコーンオイル、有機金属塩およびヒンダードアミン添加ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、有機金属塩添加アミノ変性シリコーンオイル、ヒンダードアミン添加アミノ変性シリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、シラノール変性シリコーンオイル、スルホン酸変性シリコーンオイル等を用いることもできる。また、フッ素オイルとしては、パーフルオロポリエーテルオイル、変性パーフルオロポリエーテルオイルを用いることもできる。本実施の形態の定着装置６０では、粘度４００ｃｓのメチルフェニルシリコーンオイル（ＫＦ５４：信越化学（株）製）を用いている。
【００５９】
尚、エンドレスベルト６２は、弾性率を２，５００ＭＰａ〜１１，０００ＭＰａに設定している。このように、弾性率を設定することで、定着ロール６１の耐熱性弾性体層６１２を、紙しわの発生が抑制される程度に凹状に湾曲した形状とすることが可能となる。また、上述した用紙Ｐとエンドレスベルト６２外周面との間の微視的なスリップによって、用紙Ｐの速度が幅方向に向けて連続的に変化するように、用紙Ｐにおいて自律的な調整が行なわれる程度に用紙Ｐの伸びを抑えることが可能となる。エンドレスベルト６２の弾性率が所定値よりも低い場合には、定着ロール６１の耐熱性弾性体層６１２を、紙しわの発生が抑制される程度に凹状に湾曲した形状とするように押圧することができない。一方、弾性率が所定値よりも高い場合には、エンドレスベルト６２の定着ロール６１に対する当接圧が高くなりすぎるために、用紙Ｐの一部が伸び易くなり、上述した用紙Ｐとエンドレスベルト６２外周面との間の微視的なスリップだけでは、用紙Ｐの速度の不連続性を回復できない程度となる場合がある。
【００６０】
（第２の実施の形態）
前述した第１の実施の形態では、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。第２の実施の形態では、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、第１の実施の形態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。
【００６１】
図４は、第２の実施の形態が適用される定着装置９０の構成を示す側断面図である。図４に示すように、本実施の形態の定着装置９０では、ベルト部材の一例としての定着ベルト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、ホルダ６５に保持された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。
【００６２】
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ーにより矢印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９２１と、このベース層９２１の加圧ロール９１側の面または両面に被覆された離型層９２２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、剥離補助部材７０を配設することも可能である。剥離補助部材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と近接する状態でバッフルホルダ７２によって保持されている。
【００６３】
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。
【００６４】
ここで、本実施の形態の定着装置９０では、低摩擦シート６８は、層間剥離性フィラーを配合したフッ素樹脂層から構成されている。低摩擦シート６８このように形成することによって、第１の実施の形態と同様に、回転摺擦により生じる摺動面摩擦磨耗が大幅に防止され、その結果、低摩擦シート６８を構成するフッ素樹脂が有する低摩擦性能を損ねることなく、摺動部材としての長期の使用に耐えうる信頼性を向上させることが可能となる。
尚、セラミックヒータ８２の押圧力は、軸方向において一定に設定すればよいので、セラミックヒータ８２の設定に際して複雑な調整を必要とせず、生産性の向上、製造コストの低下を図ることもできる。
【実施例】
【００６５】
以下、実施例に基づき、本実施の形態をさらに具体的に説明する。なお、本実施の形態は実施例に限定されるものではない。
１．画質評価
第１の実施の形態において説明した定着装置６０と同様な構成の定着装置を備えた画像形成装置（富士ゼロックス株式会社製：カラープリンター  ＤＣＣ４００）を用いて、フルカラーのベタ画像をＣ２紙に出力し、以下の基準に従い画質を評価した。
（画質評価基準）
○：画質欠陥が発生しない。
△：画質欠陥は軽微に存在するが、実用上問題ない。
×：実用上問題のある画質欠陥が発生する。
【００６６】
２．駆動トルク
ダイレクトトルクメーター（富士ゼロックス株式会社内作製機器）の測定ギヤを定着ロールのギヤ部に嵌め合わせて、定着ロールの初期駆動及び経時駆動に駆動に要するトルクを測定した（単位：Ｎｍ）。駆動トルクが１．０Ｎｍを超えると、駆動源である定着ロールの駆動ギヤに負担がかかり、実用上問題がある。特に不具合を示す現象としては、画像を得る用紙に紙皺が発生したり、ギヤの異音が発生する。
【００６７】
尚、評価に用いた定着装置の各構成部品の仕様は以下のとおりである。
定着ロールは、外径２６ｍｍ、肉厚１．８ｍｍ、長さ３６０ｍｍである円筒状鉄製のコアの外周面に、厚さ６００μｍのシリコーンＨＴＶゴム（ゴム硬度３３度：ＪＩＳ−Ａ）の弾性層が設けられ、この弾性層の表面に、厚さ２５μｍ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）のチューブが離型層として被覆され、鏡面状態に近い表面に仕上げられている。定着ロールのコアの内部には、加熱源としてハロゲンランプ（６００ｗ）が配設されている。定着ロールの表面温度は、加熱された定着ロールの表面に当接した状態で配置された感温素子である温度センサー及び温度コントローラーとにより１７５℃に制御した。
【００６８】
エンドレスベルト６２は、周長９４ｍｍ、厚さ８０μｍ、幅３４４ｍｍの熱硬化性ポリイミド樹脂を基材とし、この基材の外周面に、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）を厚さ３０μｍにコーティングして離型層が形成されている。
エンドレスベルトを押圧する圧力パッドは、幅１０ｍｍ、厚さ５ｍｍ、長さ３４０ｍｍのシリコーンゴムからなる支持体上に低摩擦シートが設けられ、低摩擦シート表面には、潤滑剤としてパーフルオロポリエーテルオイル（ダイキン工業株式会社製：Ｓ１００）が供給されている。また、支持体の上に配置されたベルト走行ガイドの表面には、ベルト回転方向のリブが設けられており、エンドレスベルトの内周面との接触面積を少なくしている。圧力パッドは、エンドレスベルトを介して圧縮コイルスプリングにより定着ロールを３４．５ｋｇの荷重で押圧している。
【００６９】
定着ロールへのエンドレスベルトの巻き付け角度は約４０°であり、ニップ部の幅は、約１０ｍｍであった。モーターから定着ロールに伝達された駆動力により、定着ロール及びエンドレスベルトは、速度１９４ｍｍ／ｓｅｃで回転した。
【００７０】
（実施例１）
フッ素樹脂（三井デュポンフロロケミカル株式会社製：テフロン（登録商標）モールディングパウダー）１００重量部と、層間剥離性フィラーとして合成膨潤マイカ（ＴＯＰＹ工業株式会社製：直径約１５０ｎｍ、長さ約１０μｍ）２重量部とを、予め溶融させながら分散させて混合ペレットを作製した。次に、この混合ペレットを、温度３８０℃にて圧縮成型機を用いて基体を作製し、この基体を厚さ３０μｍにスカイビングして低摩擦シートを調製した。続いて、この低摩擦シートを圧力パッド上に固定した。
【００７１】
次に、このように圧力パッドに低摩擦シートを固定した定着装置を画像形成装置（富士ゼロックス株式会社製：カラープリンター  ＤＣＣ４００）に組み込み、２０万枚までのランニング試験を実施し、初期と経時（２０万枚プリント後）でプリントした際の駆動トルク及びプリントの画質を確認した。その結果、初期と経時で駆動トルクに変動がなく、画質も極めて良好であった。結果を表１及び図５に示す。
【００７２】
（実施例２）
層間剥離性フィラーとしてモンモリナイト（クニミネ工業株式会社製クニピアＦ：直径約１８０ｎｍ、長さ約０．５μｍ）５重量部を配合したこと以外は、実施例１と同様の条件で低摩擦シートを調製した。また、低摩擦シート表面には、潤滑剤としてアミノ変性シリコーンオイル（信越化学株式会社製：ＫＳ９００１Ａ）を供給した。
次に、実施例１と同様に、このように調製した低摩擦シートを用いた定着装置を画像形成装置（富士ゼロックス株式会社製：カラープリンター  ＤＣＣ４００）に組み込み、２０万枚までのランニング試験を実施し、初期と経時（２０万枚プリント後）でプリントした際の駆動トルク及びプリントの画質を確認した。その結果、初期と経時で駆動トルクに変動がなく、画質も極めて良好であった。結果を表１及び図５に示す。
【００７３】
（実施例３）
層間剥離性フィラーとしてナトリウムヘクトライト（ＴＯＰＹ工業株式会社製ＤＭＡ−８０Ｅ：直径約２００ｎｍ、長さ約１０μｍ）５重量部を配合したこと以外は、実施例１と同様の条件で低摩擦シートを調製した。また、低摩擦シート表面には、潤滑剤としてアミノ変性シリコーンオイル（信越化学株式会社製：ＫＳ９００１Ａ）を供給した。
次に、実施例１と同様に、このように調製した低摩擦シートを用いた定着装置を画像形成装置（富士ゼロックス株式会社製：カラープリンター  ＤＣＣ４００）に組み込み、２０万枚までのランニング試験を実施し、初期と経時（２０万枚プリント後）でプリントした際の駆動トルク及びプリントの画質を確認した。その結果、初期と経時で駆動トルクに変動がなく、画質も極めて良好であった。結果を表１及び図５に示す。
【００７４】
（実施例４）
層間剥離性フィラーとして珪酸アルミニウムマグネシウム（コープケミカル株式会社製ＳＷＦ：直径約２００ｎｍ、長さ約０．０８μｍ）１重量部を配合したこと以外は、実施例１と同様の条件で低摩擦シートを調製した。また、低摩擦シート表面には、潤滑剤としてアミノ変性シリコーンオイル（信越化学株式会社製：ＫＳ９００１Ａ）を供給した。
次に、実施例１と同様に、このように調製した低摩擦シートを用いた定着装置を画像形成装置（富士ゼロックス株式会社製：カラープリンター  ＤＣＣ４００）に組み込み、２０万枚までのランニング試験を実施し、初期と経時（２０万枚プリント後）でプリントした際の駆動トルク及びプリントの画質を確認した。その結果、初期と経時で駆動トルクに変動がなく、画質も極めて良好であった。結果を表１及び図５に示す。
【００７５】
（実施例５）
フッ素樹脂として変性フッ素樹脂（ダイキン工業株式会社製：ニューポリフロンＭ１１１）１００重量部と、層間剥離性フィラーとして合成マイカ（ＴＯＰＹ工業株式会社製４ＣＤ−Ｔｓ：直径約１５０ｎｍ、長さ約１０μｍ）３重量部を配合し、実施例１と同様の条件で低摩擦シートを調製した。また、低摩擦シート表面には、潤滑剤としてアミノ変性シリコーンオイル（信越化学株式会社製：ＫＳ９００１Ａ）を供給した。
次に、実施例１と同様に、このように調製した低摩擦シートを用いた定着装置を画像形成装置（富士ゼロックス株式会社製：カラープリンター  ＤＣＣ４００）に組み込み、２０万枚までのランニング試験を実施し、初期と経時（２０万枚プリント後）でプリントした際の駆動トルク及びプリントの画質を確認した。その結果、初期と経時で駆動トルクに変動がなく、画質も極めて良好であった。結果を表１及び図５に示す。
【００７６】
（実施例６）
フッ素樹脂として変性フッ素樹脂（ダイキン工業株式会社製：ニューポリフロンＭ１１１）１００重量部と、層間剥離性フィラーとして合成マイカ（コープケミカル株式会社製ＭＥＥ：直径約１５０ｎｍ、長さ約１０μｍ）３重量部を配合し、スカイブフィルムを作製した。次に、このスカイブフィルムを２枚用いてガラスクロス（株式会社有沢製作所製）の両面を挟んだサンドイッチ構造の低摩擦シートを調製した。また、低摩擦シート表面には、潤滑剤としてアミノ変性シリコーンオイル（信越化学株式会社製：ＫＳ９００１Ａ）を供給した。
次に、実施例１と同様に、このように調製した低摩擦シートを用いた定着装置を画像形成装置（富士ゼロックス株式会社製：カラープリンター  ＤＣＣ４００）に組み込み、２０万枚までのランニング試験を実施し、初期と経時（２０万枚プリント後）でプリントした際の駆動トルク及びプリントの画質を確認した。その結果、初期と経時で駆動トルクに変動がなく、画質も極めて良好であった。結果を表１及び図５に示す。
【００７７】
（実施例７）
フッ素樹脂として架橋フッ素樹脂粉末含有フッ素樹脂（日立電線株式会社製：ＸＦ）１００重量部と、層間剥離性フィラーとして合成マイカ（ＴＯＰＹ工業株式会社製４ＣＤ−Ｔｓ：直径約１５０ｎｍ、長さ約１０μｍ）３重量部を配合し、実施例１と同様の条件で低摩擦シートを調製した。また、低摩擦シート表面には、潤滑剤としてアミノ変性シリコーンオイル（信越化学株式会社製：ＫＳ９００１Ａ）を供給した。
次に、実施例１と同様に、このように調製した低摩擦シートを用いた定着装置を画像形成装置（富士ゼロックス株式会社製：カラープリンター  ＤＣＣ４００）に組み込み、２０万枚までのランニング試験を実施し、初期と経時（２０万枚プリント後）でプリントした際の駆動トルク及びプリントの画質を確認した。その結果、初期と経時で駆動トルクに変動がなく、画質も極めて良好であった。結果を表１及び図５に示す。
【００７８】
（比較例１）
フッ素樹脂（三井デュポンフロロケミカル株式会社製：テフロン（登録商標）モールディングパウダー）をガラス繊維に含浸させて低摩擦シートを調製し、続いて、この低摩擦シートを圧力パッド上に固定した。
次に、実施例１と同様に、このように調製した低摩擦シートを用いた定着装置を画像形成装置（富士ゼロックス株式会社製：カラープリンター  ＤＣＣ４００）に組み込み、２０万枚までのランニング試験を実施し、初期と経時（２０万枚プリント後）でプリントした際の駆動トルク及びプリントの画質を確認した。その結果、画質は初期には良好であったが、経時的に画像乱れが生じ、記録シートの紙皺も発生した。また、駆動トルクは、初期には低いが、経時的に上昇した。結果を表１及び図５に示す。
【００７９】
（比較例２）
フッ素樹脂（三井デュポンフロロケミカル株式会社製：テフロン（登録商標）モールディングパウダー）の繊維に、同種のフッ素樹脂からなる多孔質フッ素樹脂皮膜を積層させて低摩擦シートを調製し、続いて、この低摩擦シートを圧力パッド上に固定した。
次に、実施例１と同様に、このように調製した低摩擦シートを用いた定着装置を画像形成装置（富士ゼロックス株式会社製：カラープリンター  ＤＣＣ４００）に組み込み、２０万枚までのランニング試験を実施し、初期と経時（２０万枚プリント後）でプリントした際の駆動トルク及びプリントの画質を確認した。その結果、画質は初期には良好であったが、経時的に画像乱れが生じ、記録シートの紙皺も発生した。また、駆動トルクは、初期には低いが、経時的に上昇した。結果を表１及び図５に示す。
【００８０】
【表１】
2006091499.tif 000003
【００８１】
表１及び図５の結果から、フッ素樹脂と層間剥離性フィラーとを配合して低摩擦シートを調製し、これを備えた定着装置を組み込んだ画像形成装置における評価（実施例１〜実施例７）では、初期と経時で駆動トルクは約０．３Ｎｍで一定に推移して変動がなく、画質も良好であることが分かる。
一方、層間剥離性フィラーを配合せずに調製した低摩擦シートを使用した画像形成装置の場合は（比較例１及び比較例２）、駆動トルクは、経時的に１Ｎｍ以上に増加する。駆動トルクが０．８Ｎｍを超えると駆動モーターに過負荷がかかり、駆動性に悪影響を及ぼすことにより、プリント枚数が５００００枚程度で許容駆動トルクを超え、紙皺及び画像乱れが生じることが分かる。
【００８２】
以上説明したように本発明によれば、長期の使用にも耐え得る耐熱安定性及び低摩擦性に優れた層間剥離性フィラーを含有したフッ素樹脂組成物からなる低摩擦摺動部材を採用することにより、信頼性の高い回転体の走行を実現する定着装置、およびそれを用いた画像形成装置を提供することができる。
即ち、本発明によれば、フリー回転体方式、特にベルト回転体方式を用いた定着装置において、低摩擦シートとして層間剥離性フィラーを含有した耐熱性樹脂組成物からなる低摩擦摺動部材を用いることにより、微細凹凸による接触面積の低減、層間剥離性フィラーのもつ低摩擦特性、潤滑剤内部浸透からくる表面膨潤などによる化学的変質を招来させず、ニップ形状のばらつきによる定着画像乱れなどの画質欠陥を防止することができる。
また、層間剥離性フィラーを好適量添加した場合には補強効果と潤滑性を同時に実現できるため、機器の長期使用において、従来よりも信頼性の高い画像定着装置を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の活用例として、電子写真方式を用いた複写機、プリンター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、インクジェット方式を用いた複写機、プリンター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。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】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２】第１の実施の形態が適用される定着装置の構成を示す側断面図である。
【図３】エンドレスベルトが支持される構成を説明する図である。
【図４】第２の実施の形態が適用される定着装置の構成を示す側断面図である。
【図５】実施例及び比較例における駆動トルクの測定結果を示す図である。
【符号の説明】
【００８５】
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…ベルトガイド部材、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…ハロゲンヒータ、６７…潤滑剤塗布部材、６８…低摩擦シート、６９…温度センサ、７０…剥離補助部材、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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