(57)【要約】【課題】透明な回転体に光を入射して現像剤を加熱して記録媒体に定着する構成において、回転体の表面粗さを規定しない構成に比べて、記録媒体のシワの発生を抑制する。【解決手段】定着装置２０は、透明なガラスロール２２と、加圧ロール２４と、光照射部３０と、被覆層２８とを有する。ガラスロール２２は、メディアＭ上のトナーＴに接触する。加圧ロール２４は、ガラスロール２２と共にメディアＭ及びトナーＴを加圧する。光照射部３０は、トナーＴが加熱されるようにガラスロール２２の外側からガラスロール２２に光ＬＢを照射する。被覆層２８は、ガラスロール２２の外周面を構成し、ガラスロール２２の軸方向のトナーＴが接触しない端部ＳＡ、ＳＣの表面粗さに比べて、トナーＴが接触する中央部ＳＢの表面粗さが粗い。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上の現像剤に接触する透明な回転体と、
前記回転体と共に記録媒体及び現像剤を加圧する加圧部材と、
現像剤が加熱されるように前記回転体の外側から該回転体に光を照射する光照射手段と、
前記回転体の外周面を構成し、前記回転体の軸方向の現像剤が接触しない端部の表面粗さに比べて現像剤が接触する中央部の表面粗さが粗い被覆層と、
を有する定着装置。
【請求項２】
記録媒体上の現像剤に接触する透明な回転体と、
前記回転体と共に記録媒体及び現像剤を加圧する加圧部材と、
現像剤が加熱されるように前記回転体の外側から該回転体に光を照射する光照射手段と、
前記回転体の外周面を構成し、表面粗さとしての算術平均粗さＲａが、０．４μｍ以上１．０μｍ以下である被覆層と、
を有する定着装置。
【請求項３】
現像剤像を形成する現像剤像形成手段と、
前記現像剤像形成手段で形成された現像剤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、
を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１の定着装置は、レーザ光が透過可能な素材にて構成される透過部を具備し、この透過部を回転移動させる回転部材と、回転部材と共に接触加圧域を形成する対向部材と、回転部材の内部空間に設けられたレーザ光照射手段と、を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１２８２２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
加圧部材と共に記録媒体及び現像剤を加圧する透明な回転体と、回転体の外側から回転体を通して記録媒体に光を照射する光照射手段とを有する定着装置がある。この定着装置では、定着枚数が増加したときに、回転体の表面粗さが初期状態の表面粗さよりも粗くなり、回転体の外周面における光の入射部で光の散乱が生じる。このため、定着枚数が増加したときの記録媒体に対する現像剤の定着強度を維持するには、光の入射部で光の散乱が生じないときに比べて、入射部に入射する光の強度を高く設定する必要がある。
【０００５】
ここで、定着枚数が増加したときの定着強度の低下を抑制するように光の強度を設定しておくと、定着の初期では、記録媒体に照射される光の照射エネルギーが過大となる。このため、記録媒体が収縮してシワが発生する可能性がある。
【０００６】
本発明は、透明な回転体に光を入射して現像剤を加熱して記録媒体に定着する構成において、回転体の表面粗さを規定しない構成に比べて、記録媒体のシワの発生を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の請求項１に係る定着装置は、記録媒体上の現像剤に接触する透明な回転体と、前記回転体と共に記録媒体及び現像剤を加圧する加圧部材と、現像剤が加熱されるように前記回転体の外側から該回転体に光を照射する光照射手段と、前記回転体の外周面を構成し、前記回転体の軸方向の現像剤が接触しない端部の表面粗さに比べて現像剤が接触する中央部の表面粗さが粗い被覆層と、を有する。
【０００８】
本発明の請求項２に係る定着装置は、記録媒体上の現像剤に接触する透明な回転体と、前記回転体と共に記録媒体及び現像剤を加圧する加圧部材と、現像剤が加熱されるように前記回転体の外側から該回転体に光を照射する光照射手段と、前記回転体の外周面を構成し、表面粗さとしての算術平均粗さＲａが、０．４μｍ以上１．０μｍ以下である被覆層と、を有する。
【０００９】
本発明の請求項３に係る画像形成装置は、現像剤像を形成する現像剤像形成手段と、前記現像剤像形成手段で形成された現像剤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、を有する。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１の発明は、透明な回転体に光を入射して現像剤を加熱して記録媒体に定着する構成において、回転体の表面粗さを規定しない構成に比べて、記録媒体のシワの発生を抑制することができる。
【００１１】
請求項２の発明は、透明な回転体に光を入射して現像剤を加熱して記録媒体に定着する構成において、回転体の表面粗さを規定しない構成に比べて、記録媒体のシワの発生を抑制することができる。
【００１２】
請求項３の発明は、請求項１又は請求項２に記載の定着装置を有していない構成に比べて、記録媒体のシワの発生に起因して生じる画像不良を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本開示の一例に係る画像形成装置を模式的に示す全体構成図である。
【図２】（Ａ）本開示の一例に係る定着装置を模式的に示す構成図である。（Ｂ）本開示の一例に係るガラスロールの構成を示す説明図である。
【図３】本開示の一例に係るガラスロールの被覆層を示す説明図である。
【図４】ガラスロールと比較例のゴムロールとを用いて定着を行ったときの定着枚数とロール表面のＰＦＡの表面粗さとの関係を示すグラフである。
【図５】ＰＦＡの表面粗さと光の強度又は積分強度のピーク比との関係を示すグラフである。
【図６】光照射部からニップ部に向けて照射される照射エネルギーと定着後の画像の引掻き硬度との関係を示すグラフである。
【図７】本開示の一例に係る定着装置の第１変形例を示す構成図である。
【図８】本開示の一例に係る定着装置の第２変形例を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本開示の一例に係る定着装置及び画像形成装置について説明する。
【００１５】
〔全体構成〕
図１には、本開示の一例に係る画像形成装置１０が示されている。画像形成装置１０は、一例として、メディアＭを搬送する搬送部１２と、搬送されるメディアＭに現像剤Ｇを用いてトナー像ＧＡを形成する画像形成部１４と、トナー像ＧＡをメディアＭに定着する定着装置２０と、を有する。
【００１６】
メディアＭは、記録媒体の一例であり、ポリスチレンシュリンクフィルム（シーアイ化成製  ボンセットEPS45TD、厚さ５０〔μｍ〕）で構成されている。本技術は通常の紙メディアに加えて、従来の熱圧定着では画像形成が困難な、耐熱性の低い（熱による変形が大きい）メディアへの定着が可能であり、その特徴を最もよく示すメディアとしてシュリンクフィルムを用いた。
【００１７】
現像剤Ｇは、一例として、トナーＴと、トナーＴを帯電及び搬送するためのキャリアＣとを含んで構成されている。トナーＴは、一例として、乳化重合凝集法トナーに赤外線吸収剤が添加されている。トナーＴの平均粒径は、一例として、６〔μｍ〕、キャリアＣの平均粒径は、一例として、３０〔μｍ〕となっている。トナー像ＧＡは、現像剤像の一例である。画像形成部１４は、トナー像ＧＡを形成する現像剤像形成手段の一例である。また、画像形成部１４は、公知の電子写真方式による帯電、露光、現像、転写、清掃の各工程を行うようになっている。画像形成部１４では、一例として、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーＴを用いてトナー像ＧＡが形成される。
【００１８】
〔要部構成〕
次に、定着装置２０について説明する。
【００１９】
図２（Ａ）に示すように、定着装置２０は、回転体の一例としてのガラスロール２２と、加圧部材の一例としての加圧ロール２４と、光照射手段の一例としての光照射部３０と、ガラスロール２２の外周面を構成する被覆層２８とを有する。また、定着装置２０の後述する定着動作は、制御手段の一例としての制御部４０により制御されるようになっている。制御部４０は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを含んで構成されている。
【００２０】
＜光照射部＞
光照射部３０は、一例として、光ＬＢ（光  Laser  Beam）を出射するレーザアレイ３２と、出射された光ＬＢを平行光とするコリメートレンズ３４とを有する。そして、光照射部３０は、トナーＴが加熱されるように、後述するガラスロール２２の外側からガラスロール２２に光ＬＢを照射するようになっている。
【００２１】
（レーザアレイ）
レーザアレイ３２は、メディアＭの搬送方向に対して直交する方向に並んで複数設けられている。ここで、複数のレーザアレイ３２が並ぶ方向（メディアＭの幅方向）をＺ方向、Ｚ方向と直交しレーザアレイ３２からガラスロール２２へ光ＬＢが照射される方向をＹ方向、Ｚ方向及びＹ方向と直交する方向をＸ方向と称する。言い換えると、Ｘ方向は、メディアＭの搬送方向となっている。また、各レーザアレイ３２は、Ｚ方向に沿って配列された複数のレーザ光源３２Ａと、レーザ光源３２Ａを支持する本体部３２Ｂと、本体部３２Ｂに接触するヒートシンク３２Ｃとを有する。
【００２２】
Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向のそれぞれ一方側と他方側を区別する必要がある場合は、レーザアレイ３２をＺ方向に沿って見て、上側をＹ側、下側を−Ｙ側、右側をＸ側、左側を−Ｘ側、奥側をＺ側、手前側を−Ｚ側と記載する。メディアＭは、一例として、Ｘ側から−Ｘ側へ搬送されるようになっている。
【００２３】
（コリメートレンズ）
コリメートレンズ３４は、レーザ光源３２Ａから照射された光ＬＢを平行光とする平凸レンズである。コリメートレンズ３４の−Ｙ側には、後述するガラスロール２２が配置されている。また、コリメートレンズ３４は、Ｚ方向に見て、ガラスロール２２の後述する入射部２２Ａに入射する光ＬＢのガラスロール２２の周方向の幅が予め設定したＷ２となるように、位置が調整されている。
【００２４】
＜ガラスロール＞
ガラスロール２２は、レーザアレイ３２からの光ＬＢを透過すると共に集光する透明な光学部材であり、一例として、円柱（中実）状に形成されている。言い換えると、ガラスロール２２は、長手方向となるＺ方向に見てＸ−Ｙ断面の形状が円形とされている。さらに、ガラスロール２２は、レーザアレイ３２からの光ＬＢの光軸Ｋ（図中一点鎖線で示す）が、Ｚ方向に見てガラスロール２２の頂部に重なる位置に配置されている。光軸Ｋは、ガラスロール２２をＺ方向に見たときのガラスロール２２の中心Ｏを通っている。なお、以後の説明では、ガラスロール２２の周方向及び回転方向をＲ方向と称する。
【００２５】
図２（Ｂ）に示すように、ガラスロール２２は、基層２６及び弾性層２７を有する。基層２６は、円柱状に形成されたガラスで構成されていても良い。また、基層２６の直径は、一例として、３０〔ｍｍ〕とされている。
【００２６】
弾性層２７は、基層２６の外周面に積層された透明な層であり、一例として、厚さが２００〔μｍ〕とされている。また、弾性層２７は、一例として、透明なシリコーンゴムで構成されており、光ＬＢを透過する。さらに、弾性層２７は、ガラスロール２２が後述する加圧ロール２４により加圧されたときに、基層２６よりも大きく弾性変形するようになっている。弾性層２７を構成する他の材料として、例えば、クロロプレンゴム、ブチルゴム、アクリルゴム、ウレタンゴム、二トリルゴム、フッ素ゴム、スチレンブタジエンゴムなどにより弾性層２７を構成してもよい。
【００２７】
本開示における透明とは、光ＬＢの波長域において透過率が十分に高いことを意味する。即ち、ガラスロール２２は、光ＬＢを透過するものであればよく、透過率が高ければ高いほどよい。透過率は、一例として、９０〔％〕以上、望ましくは９５〔％〕以上がよい。
【００２８】
図２（Ａ）に示すガラスロール２２のＺ方向両端部は、図示しない軸受により回転可能に支持されている。また、ガラスロール２２のＺ側の端部には、図示しないギアが嵌め込まれている。そして、ガラスロール２２は、ギアが図示しない駆動源（モータ）によりＺ軸周りに回転されることに伴って、回転するようになっている。さらに、ガラスロール２２は、透過した光ＬＢにより加熱されるメディアＭ上のトナー像ＧＡ（トナーＴ）と、回転しながら接触するようになっている。
【００２９】
ガラスロール２２の外周面において、コリメートレンズ３４から光ＬＢが入射する部位を入射部２２Ａと称する。入射部２２Ａは、ガラスロール２２のＹ方向における頂部を含む範囲（部位）である。また、入射部２２ＡのＲ方向の幅は、既述のようにＷ２となっている。
【００３０】
一方、ガラスロール２２の外周面における入射部２２ＡとはＲ方向に１８０〔°〕ずれた出射部となる部位をニップ部２２Ｂと称する。ニップ部２２Ｂは、メディアＭが無い状態で、ガラスロール２２の外周面と後述する加圧ロール２４の外周面とが接触する部位である。また、ニップ部２２Ｂは、光ＬＢによりメディアＭ上のトナーＴが加圧される部位（加圧部）である。ニップ部２２ＢのＲ方向の幅をＷ１とする。幅Ｗ１は、一例として、３．５〔ｍｍ〕となっている。既述の幅Ｗ２は、一例として、５〔ｍｍ〕となっている。さらに、ニップ部２２Ｂは、Ｚ方向に沿って延びている。
【００３１】
ガラスロール２２は、入射部２２Ａに入射された光ＬＢをニップ部２２ＢのＲ方向中央に向けて集光するようになっている。なお、図２（Ａ）では、ガラスロール２２に入射した光ＬＢがニップ部２２Ｂにおいて一点に集光するように模式的に示されているが、実際は、光ＬＢは、ニップ部２２ＢにおいてＲ方向に幅（一例として、０．５〔ｍｍ〕）を有する集光状態となっている。ニップ部２２Ｂにおける光ＬＢが集光された部位が、トナーＴが加熱される加熱部となる。
【００３２】
＜加圧ロール＞
加圧ロール２４は、一例として、樹脂製であり、Ｚ方向を軸方向とする円筒状に形成されている。加圧ロール２４のＺ方向両端部には、図示しないキャップが嵌め込まれており、加圧ロール２４の径方向の外力に対する剛性が高められている。該キャップは、図示しない軸受部材によってＺ軸回りに回転可能とされている。そして、加圧ロール２４は、ガラスロール２２が回転されることに伴って、従動回転するようになっている。
【００３３】
加圧ロール２４の外周面の一部は、既述の軸受部材がバネによってＹ側に付勢されることにより、ガラスロール２２に−Ｙ側から接触して、既述のニップ部２２Ｂを形成している。即ち、加圧ロール２４は、ニップ部２２Ｂにおいてガラスロール２２と共にメディアＭ及びトナーＴを挟んで加圧する機能を有する。
【００３４】
加圧ロール２４に作用する荷重は、一例として、４９〔Ｎ〕以上９８〔Ｎ〕以下の範囲で設定されている。ニップ部２２Ｂに作用する圧力は、一例として、６．９×１０５〔Ｐａ〕となっている。また、レーザ光源３２Ａからニップ部２２Ｂまでの光ＬＢの光路長は、一例として、１５０〔ｍｍ〕とされている。
【００３５】
＜被覆層＞
次に、被覆層２８について説明する。
【００３６】
図２（Ｂ）に示す被覆層２８は、一例として、四フッ化エチレンパーフロロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）で構成されており、光ＬＢを透過する。被覆層２８の厚さは、一例として、３０〔μｍ〕とされている。また、被覆層２８は、被覆層２８が無い構成に比べて、ガラスロール２２の外周面へのトナー像ＧＡ（図２（Ａ）参照）の付着を抑制する機能を有する。被覆層２８を構成する他の材料として、例えば、四フッ化エチレン重合体（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン六フッ化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コポリマー（ＥＴＦＥ）などにより被覆層２８を構成してもよい。
【００３７】
図３に示すように、被覆層２８（ガラスロール２２）を平面視（Ｙ方向視）して、便宜上、Ｚ方向の−Ｚ側からＺ側へ順番に並んだ位置Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅを用いて被覆層２８の具体的な説明をする。なお、被覆層２８は、平面視でＺ方向を長手方向、Ｘ方向を短手方向とする矩形状となっている。
【００３８】
被覆層２８の−Ｚ側端は位置Ａに配置され、Ｚ側端は位置Ｅに配置されている。被覆層２８のＺ方向中央は、位置Ｃに配置されている。定着装置２０において使用可能なサイズのうち最大サイズとなるメディアＭの−Ｚ側端は位置Ｂに配置され、Ｚ側端は位置Ｄに配置されている。なお、最大サイズのメディアＭとは、定着装置２０において定着が行われるメディアＭが複数種類ある場合に、Ｚ方向の幅が最大のメディアＭを意味する。定着装置２０において定着が行われるメディアＭが１種類の場合は、該メディアＭを意味する。
【００３９】
ここで、被覆層２８は、一例として、Ｚ方向に３つの部位としての端部ＳＡ、中央部ＳＢ、端部ＳＣを有する。端部ＳＡは、位置Ａから位置Ｂまでの部位であり、トナー像ＧＡ（図２参照）と接触しない部位である。中央部ＳＢは、位置Ｃを含み、位置Ｂから位置Ｄまでの部位であり、トナー像ＧＡと接触する部位である。端部ＳＣは、位置Ｄから位置Ｅまでの部位であり、トナー像ＧＡと接触しない部位である。端部ＳＡ及び端部ＳＣは、一例として、同様の構成とされている。端部ＳＡ及び端部ＳＣは、表面粗さとしての算術平均粗さＲａ（ＪＩＳ  Ｂ０６０１：２００１）が、本実施形態においては０．１〔μｍ〕とされている。以後の説明において「表面粗さ」という場合は、算術平均粗さＲａを指す。なお、端部ＳＡ、中央部ＳＢ及び端部ＳＣは、いずれも加圧ロール２４と共にニップ部２２Ｂを形成している。
【００４０】
Ｒａの測定としては、表面粗さ測定器（東京精密社製、サーフコム１３０Ａ）を用い、ガラスロールを横に寝かせて配置した際の、曲面の頂点部分をＺ方向に測定した。なお測定箇所は端部ＳＡおよび端部ＳＣについてはガラスロール端から１０〔ｍｍ〕、中央部ＳＢはガラスロールの中央箇所を測定した。
【００４１】
中央部ＳＢは、端部ＳＡ及び端部ＳＣよりもＺ方向の内側の部位であり、端部ＳＡ及び端部ＳＣの表面粗さに比べて、表面粗さが粗くなっている。具体的には、中央部ＳＢの表面粗さとしての算術平均粗さＲａは、０．４〔μｍ〕以上１．０〔μｍ〕以下で設定されることが望ましい。本実施形態では、一例として、中央部ＳＢの表面粗さ（Ｒａ）が０．７〔μｍ〕としている。また、本実施形態では、表面粗さの差が０．１〔μｍ〕以上となることを表面が荒れる（粗くなる）という。なお、中央部ＳＢの表面粗さの設定について、上記の範囲が望ましい理由については、後述する。
【００４２】
＜定着枚数とガラスロールの表面粗さの関係＞
図４には、ＰＦＡを被覆したガラスロールを用いてレーザ定着方式により用紙へのトナーの定着を行ったときの定着枚数（単位：千枚）と被覆層２８の表面粗さ（Ｒａ）との関係が、グラフＧ１で示されている。なお、比較例として、表面にＰＦＡ層が形成されたシリコンゴムロールを用いて、従来の熱ロール定着方式により用紙へのトナーの定着を行ったときの定着枚数とＰＦＡ層の表面粗さ（Ｒａ）との関係が、グラフＧ２で示されている。比較例のニップ部の定着温度は１７０〔℃〕とされている。
【００４３】
図４において、グラフＧ１の方が、グラフＧ２よりも表面粗さが粗いことが確認された。言い換えると、レーザ定着方式では、比較例よりも、ＰＦＡの表面に傷がつき易いことが確認された。比較例の、従来の熱ロール定着方式は、定着ロールが常に加熱されているためメディアＭと最初に接触して応力を受けるニップ部も高温（１７０〔℃〕）である。それに対し、レーザ定着方式ではガラスロールはほぼ室温で回転しており、レーザ照射された部分に光ＬＢを吸収して発熱する物（トナー）がある場合のみ局所的に加熱されるため、メディアＭが最初に接触するニップ部は低温（室温）状態である。ＰＦＡは高温では弾性特性をもつため応力に対して弾性変形しやすいが、低温では弾性特性が低いため塑性変形を起こし凹みが残りやすいことが知られている。そのため、比較例では、ＰＦＡに傷が付き難く、レーザ定着方式では、比較例よりもＰＦＡの表面に傷がつき易いと考えられる。なお、ニップ内でＰＦＡにかかる応力の大きさはメディアＭの材質、厚さやメディア由来の混入異物（紙紛など）、現像剤由来の混入異物（キャリアなど）によって変化すると考えられる。
【００４４】
レーザ定着方式では、ガラスロールのＰＦＡ表面が傷つく（荒れる）と、ガラスロールの入射部に入射される光ＬＢが、荒れたＰＦＡ表面で散乱され易くなる。入射側ＰＦＡ表面での散乱がニップ部の光ＬＢに与える影響を確認するため、光ＬＢのプロファイルを以下のように測定し相対強度比較を行った。ニップ部における光ＬＢは、集光部であるガラスロールを透過した出射側のＰＦＡ表面での光ＬＢに相当するため、ＰＦＡ表面を観察するための拡大光学系とＣＣＤ（Charge Coupled Device）カメラを、レーザビーム下流側（ガラスロールから光ＬＢが出射する側）に設けた。なお、ＣＣＤカメラの焼損を防止するために光ＬＢのガラスロールに入射する光路上には誘電体多層膜を表面に設けたホットミラーを設け、光ＬＢの一部を反射させてＣＣＤで検出する透過光の強度を減らした。
【００４５】
ガラス製の基層２６のみのピークプロファイルを基準（１００〔％〕）とし、ガラスロール２２に被覆層２８（ＰＦＡ、表面粗さＲａ＝０．１〔μｍ〕）を設けたもののＰＦＡ表面が荒れてゆくに従い、入射側の光ＬＢの散乱によって変化する出射側ピークプロファイルについて、ピークの強度（高さ）および積分強度（面積）が低下する。それぞれのピーク比と表面粗さＲａの関係を図５に示す。グラフＧ３は、被覆層２８の表面粗さ（Ｒａ）とピーク面積比（積分強度比）との関係を表している。グラフＧ４は、被覆層２８の表面粗さ（Ｒａ）とピーク強度比（高さ比）との関係を表している。なお、ピークプロファイルの積分強度（面積）は、ピーク高さ×ピーク半値幅として算出した。
【００４６】
ニップ部に集光される光ＬＢは、ＰＦＡが傷ついていない場合（Ｒａ＝０．１〔μｍ〕）に比べて、例えば、ＰＦＡ表面粗さＲａ＝０．４〔μｍ〕になった場合は、ビームプロファイルにおけるピーク面積比（積分強度比）で２０〔％〕減となる。光ＬＢプロファイルのピーク強度比及びピーク面積比が低下すると、メディアＭへのトナー像ＧＡ（画像）の定着強度が低下することが予想される。なお、図４に示すグラフＧ１、Ｇ２共に、定着枚数が１０００枚以上になると、ロールの外周面の表面粗さが安定する傾向があることが確認された。
【００４７】
＜照射エネルギーと引掻き硬度の関係＞
図６には、光照射部３０（図２（Ａ）参照）からニップ部２２Ｂに向けて照射される光ＬＢのトナーに対する照射エネルギーと、定着強度の評価として定着後のトナー像ＧＡの引掻き硬度との関係を示すグラフＧ５、Ｇ６、Ｇ７が示されている。ここで、照射エネルギーは、レーザの出力エネルギーと集光幅（ＰＦＡ表面による散乱がないＲａ＝０．１〔μｍ〕でのニップ部でのレーザ照射幅）を実測し、メディアの搬送速度から、トナー画像の単位面積あたりに照射される総レーザ光のエネルギーを算出した。引掻き硬度の測定では、３次色トナー像ＧＡをレーザ定着したメディアＭの下にステンレス製板を敷き、該メディアＭ上に引掻き硬度計で荷重を加えながら５〔ｍｍ／ｓｅｃ〕の速さで１０〔ｍｍ〕引掻いた。そして、針にかかる荷重を増やし、針がトナー像ＧＡを貫通してキズ筋が入った際の荷重〔Ｎ〕を、引掻き硬度としてプロットした。３次色とは、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーＴを混合した混合色である。
【００４８】
引掻き硬度の測定では、メディアＭとして、ポリスチレンシュリンクフィルム（シーアイ化成製 ボンセットEPS45TD、Ａ４サイズ、厚さ５０〔μｍ〕）を用いた。また、引掻き硬度試験機は、エリクセン社製の引掻き硬度計モデル318S、ボール直径：０．７５〔ｍｍ〕、Bosch標準ピンを用いた。ＪＩＳ  Ｋ  ５６００−５−５引掻き硬度（荷重針法）を参考に測定を行った。
【００４９】
なお、引掻き硬度の測定では、定着装置２０（図２（Ａ）参照）において、ガラスロール２２に換えて、Ｚ方向中央部の表面粗さが０．２〔μｍ〕のＰＦＡが被覆されたガラスロールを取付けて、搬送速度６６０〔ｍｍ／ｓ〕において定着を行った。グラフＧ５は、光照射部３０（図２（Ａ）参照）における照射エネルギーを１．０〔Ｊ／ｃｍ２〕から２．０〔Ｊ／ｃｍ２〕までの間で４段階変えて３次色の定着を行い、得られた１枚目から４枚目までのトナー像ＧＡを引掻き硬度測定したときのグラフである。
【００５０】
グラフＧ６は、５００枚の定着を行った後、光照射部３０における照射エネルギーを１．０〔Ｊ／ｃｍ２〕から２．０〔Ｊ／ｃｍ２〕までの間で４段階変えて３次色の定着を行い、得られた５０１枚目から５０４枚目までのトナー像ＧＡを引掻き硬度測定したときのグラフである。このときの表面粗さＲａ＝０.４５〔μｍ〕であった。グラフＧ７は、１０００枚の定着を行った後、光照射部３０における照射エネルギーを１．０〔Ｊ／ｃｍ２〕から２．２〔Ｊ／ｃｍ２〕までの間で６段階変えて３次色の定着を行い、得られた１００１枚目から１００６枚目までのトナー像ＧＡを引掻き硬度測定したときのグラフである。このときの表面粗さＲａ＝０．５５〔μｍ〕であった。
【００５１】
グラフＧ５、Ｇ６、Ｇ７の結果から、定着の枚数を増加させると、照射エネルギーが１．０〔Ｊ／ｃｍ２〕から１．５〔Ｊ／ｃｍ２〕程度までの間では、同じ照射エネルギーを同じにして比較した場合の引掻き硬度が低下することが確認された。また、照射エネルギーが１．６〔Ｊ／ｃｍ２〕を超えると、照射エネルギーを一定にして定着の枚数を増加させても引掻き硬度が低下しないことが確認された。
【００５２】
表１には、メディアＭとして既述のポリスチレンシュリンクフィルムを用いて、定着枚数を１枚、５００枚、２０００枚、３０００枚と変えたときの照射条件Ａでの定着強度及び照射条件Ｂでのメディアのシワ発生の状態が示されている。メディアＭには、３次色のトナー像ＧＡを定着した。なお、照射条件Ａとは、照射エネルギーが１．３〔Ｊ／ｃｍ２〕とされた条件を意味する。照射条件Ｂとは、照射エネルギーが１．６〔Ｊ／ｃｍ２〕とされた条件を意味する。定着強度とは、既述の引掻き硬度〔Ｎ〕を意味する。シワの発生は目視においてフィルムが平滑ではなくなることを指し、熱変形による波打ちが発生したことを表す。使用した定着装置は、定着装置２０のガラスロール２２にＰＦＡを被覆したものである。
【表１】
2018036405.tif 000003
【００５３】
表１の照射条件Ａの定着強度の結果から、照射エネルギーが１．３〔Ｊ／ｃｍ２〕で一定とされた状態で、定着枚数が２０００枚となるまでは定着強度が低下し、初期と同じ定着強度を得るためには光ＬＢの照射エネルギーを定着枚数に応じて高めてゆく必要があることを示す。なお、定着枚数が２０００枚、３０００枚では、定着強度が安定することが分かった。これは、図４に示すように、定着枚数が１０００枚以上になると、ロールの外周面の表面粗さが安定するためと考えられる。
【００５４】
一方、表１の照射条件ＢのメディアＭのシワの結果から、定着強度を照射条件Ａの場合よりも高くするために照射エネルギーを上げてしまうと、初期において、メディアＭのシワが発生することが分かった。これは、定着枚数が少ない初期では、ガラスロール（ＰＦＡ）の表面粗さが小さく光ＬＢの散乱が生じ難いため、トナーＴに照射される光ＬＢの照射エネルギーが過大となり、トナーＴが発熱しすぎることでメディアＭが収縮して、シワが発生するためと考えられる。
【００５５】
以上の検討結果から、ガラスロールの外周面（ＰＦＡ）の表面粗さが、予め長期間の使用で安定する表面粗さとされている。また、この表面粗さに合わせて、光照射部３０による光ＬＢの照射エネルギーが設定されている。
【００５６】
＜ガラスロールの表面粗さの設定＞
ガラスロール２２の端部ＳＡ及び端部ＳＣについては、メディアＭ及びトナー像ＧＡが接触しない領域であるため、表面粗さは、被覆層２８の元の表面粗さ（Ｒａ）のままとなっている。具体的には、端部ＳＡ及び端部ＳＣの表面粗さ（Ｒａ）は、本実施形態においては０．１〔μｍ〕となっている。
【００５７】
一方、中央部ＳＢの表面粗さの設定では、初期の中央部ＳＢの表面粗さ（Ｒａ）と、２０００枚定着後の中央部ＳＢの表面粗さ（Ｒａ）とを比較し、既述の照射条件Ｂにおける定着強度及び定着初期におけるメディアＭのシワ発生の有無を確認して設定した。これらの結果を表２に示す。
【表２】
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【００５８】
表２の結果から、中央部ＳＢの表面粗さが０．４〔μｍ〕以上の場合は、２０００枚定着した後でも表面粗さの変化が小さく、定着強度が安定していることが分かった。また、照射条件Ｂでの定着強度は、中央部ＳＢの表面粗さが１．１〔μｍ〕の場合に、表面粗さが０．９〔μｍ〕以下の場合に比べて低下することが分かった。さらに、定着初期におけるメディアＭのシワ発生は、中央部ＳＢの表面粗さが０．３〔μｍ〕の場合に生じることが分かった。これらの結果から、中央部ＳＢの表面粗さ（Ｒａ）は、０．４〔μｍ〕以上１．０〔μｍ〕以下で設定することが望ましい。なお、中央部ＳＢの表面粗さの下限は、光ＬＢの照射エネルギーを考慮して設定し、中央部ＳＢの表面粗さの上限は、入射部２２Ａにおける光ＬＢの散乱を考慮して設定すればよい。
【００５９】
画像形成に最適な光ＬＢ照射エネルギーは、メディアＭの材質や平滑性、画像形成時の色数（トナー積層数）などに依存する。すなわちメディアＭがトナーと馴染みやすい場合や、メディアＭと接触する積層したトナーの最下層が充分溶融する場合は、光ＬＢ照射エネルギーを低減できる。具体的には、メディアＭが繊維質な紙様形態の場合はトナー樹脂の溶融変形によるアンカー効果のため定着しやすく、また、トナー層厚さが小さい１次色の場合は単層トナーのみを溶融するため定着しやすく、定着に必要なエネルギーが小さい。例えば平滑なポリスチレンシュリンクフィルムのＣＭＹ３次色の場合は１．６〔Ｊ／ｃｍ２〕が望ましい。
【００６０】
同様に、ニップ部における出射側光ＬＢの積分強度については、端部における光ＬＢのビームプロファイルの積分強度を１００〔％〕としたとき、中央部ＳＢのビームプロファイルの積分強度が８０〔％〕以下の場合は、２０００枚定着した後でも表面粗さの変化が小さく、定着強度が安定していることが分かった。また、照射条件Ｂでの定着強度は、中央部ＳＢの積分強度が６８〔％〕以下の場合に、積分強度が７２〔％〕以上の場合に比べて低下することが分かった。定着強度が安定する表面状態となる中央部ＳＢの表面粗さが０．８〔μｍ〕程度においては、図５に示すように、積分強度が７０〔％〕であった。さらに、定着初期におけるメディアＭのシワ発生は、中央部ＳＢの積分強度が８７〔％〕以上の場合に生じることが分かった。メディアＭのシワが発生しない表面状態となる中央部ＳＢの表面粗さが０．４〔μｍ〕程度においては、図５に示すように、積分強度が８０〔％〕であった。これらの結果から、中央部ＳＢの積分強度は、７０〔％〕以上８０〔％〕以下で設定することが望ましい。
【００６１】
[作用]
次に、本実施形態の定着装置２０及び画像形成装置１０の作用について説明する。
【００６２】
図２に示す定着装置２０では、光照射部３０から出射された光ＬＢが、ガラスロール２２の入射部２２Ａに入射する。そして、光ＬＢは、ガラスロール２２中で集光され、出射部であるニップ部２２Ｂから出射され、搬送中のメディアＭ上のトナーＴ（トナー像ＧＡ）に照射される。メディアＭ上のトナーＴは、集光された光ＬＢを吸収することで加熱され溶融すると共に、加圧ロール２４から加圧力を受けることで、メディアＭに定着される。
【００６３】
ここで、定着装置２０では、被覆層２８の中央部ＳＢ（図３参照）の表面粗さが端部ＳＡ及び端部ＳＣ（図３参照）の表面粗さよりも粗くなっており、中央部ＳＢの表面粗さに合わせて光ＬＢの照射エネルギーが設定されている。このため、ガラスロール２２の中央部ＳＢの入射部２２Ａでは、光ＬＢが、許容範囲内の比率で散乱されつつガラスロール２２内に入射する。
【００６４】
ニップ部２２Ｂの中央部ＳＢにおいてトナーＴに照射される光ＬＢの照射エネルギーは、既述の散乱が生じるため、散乱が無い場合に比べて低くなる。言い換えると、定着装置２０では、トナーＴに光ＬＢが過剰に照射される場合に比べて、照射エネルギーが低くなり、トナーＴが過剰に発熱することが抑制されるので、発熱したトナーＴによってメディアＭにシワが生じることが抑制される。
【００６５】
また、定着装置２０では、入射部２２Ａ及びニップ部２２Ｂにおいて、被覆層２８の表面粗さが予め収束した表面粗さとされているため、定着枚数が増加しても表面粗さが変化し難く、光ＬＢの散乱が抑制される。具体的には、定着装置２０では、被覆層２８の表面粗さが０．４〔μｍ〕よりも小さい構成に比べて、定着枚数が増加したときに被覆層２８の表面粗さが荒くなり難いので、定着枚数が増加したときのメディアＭへのトナーＴの定着強度の低下が抑制される。なお、定着装置２０では、定着枚数が増加したときに被覆層２８の表面粗さが荒くなり難いことから、メディアＭのシワの発生を抑制するために、光照射部３０における光ＬＢの照射エネルギーを被覆層２８の表面粗さに応じてフィードバック制御しなくて済む。
【００６６】
図１に示す画像形成装置１０では、定着装置２０におけるメディアＭのシワの発生が、定着装置２０を有していない構成に比べて抑制される。このため、シワが生じたメディアＭをニップ部２２Ｂ（図２参照）において加圧しながらトナー像ＧＡを定着することが抑制されるので、メディアＭのシワの発生に起因して生じる画像不良（例えば、一部の画像剥離）が抑制される。
【００６７】
表３には、定着装置２０において、メディアＭに既述のポリスチレンシュリンクフィルムを用いて、定着枚数を１枚、５００枚、２０００枚、３０００枚と変えたときの既述の照射条件Ｂでの定着強度及び照射条件Ｂでのメディアのシワ発生の状態が示されている。メディアＭには、３次色のトナー像ＧＡを定着した。本評価の端部ＳＡの表面粗さは０．２〔μｍ〕、中央部ＳＢの表面粗さは０．７〔μｍ〕であった。
【表３】
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【００６８】
表３から分かるように、定着装置２０において、照射条件Ｂでの定着強度は、定着枚数が１枚から３０００枚までにおいて、８〔Ｎ〕で変化が見られなかった。また、照射条件Ｂでは、定着枚数が５００枚から３０００枚までにおいて、メディアＭのシワの発生が無かった。
【００６９】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【００７０】
＜第１変形例＞
定着装置は、図２に示す定着装置２０のようにガラスロール２２を用いたものに限らず、図７に示すように、透明チューブ５２を用いた定着装置５０であってもよい。なお、既述の実施形態と同様の部材及び部位については、同じ符号を付与して説明を省略する。
【００７１】
定着装置５０は、回転体の一例としての透明チューブ５２と、加圧ロール２４と、光照射部３０と、透明チューブ５２の外周面を構成する被覆層２８と、レンズパッド５４と、支持枠５６Ａ及び支持枠５６Ｂと、フェルト材５８とを有する。光照射部３０から透明チューブ５２に照射された光ＬＢは、レンズパッド５４で集光され、再び透明チューブ５２を透過して、ニップ部２２Ｂに照射されるようになっている。
【００７２】
透明チューブ５２は、無端状で回転可能な形状である。また、透明チューブ５２は、一例として、必要な強度を維持するための基材層及び該基材層の上に積層された弾性層及び弾性層の上に積層された被覆層２８を有する。基材層及び弾性層と被覆層の図示は省略する。なお、透明チューブ５２は、３層構造に限らない。
【００７３】
基材層の材料としては、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）が挙げられる。また、基材層の材料としては、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）が挙げられる。さらに、基材層の材料としては、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられる。なお、上記の材料の混合物からなる群から選択される材料により構成してもよい。
【００７４】
弾性層は、ＬＳＲシリコーンゴム、ＨＴＶシリコーンゴム、ＲＴＶシリコーンゴムなどにより構成されている。また、弾性層は、光ＬＢを透過するとともにメディアＭの凹凸やトナー像ＧＡの段差を吸収する弾性を有していればよい。被覆層の材料としては、四フッ化エチレンパーフロロアルコキシエチレン共重合体（ＰＦＡ）、フッ素化エチレンプロピレン（ＦＥＰ）、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー（ＥＴＦＥ）、クロロトリフルオロエチレン（ＣＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリフッ化ビニル（ＰＶＦ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられる。  
【００７５】
透明チューブ５２の内側には、レンズパッド５４、支持枠５６Ａ及び支持枠５６Ｂが設けられている。支持枠５６Ａ及び支持枠５６Ｂは、Ｚ方向に長い部材であり、透明チューブ５２の内側でレンズパッド５４をＸ方向に挟んで支持する。レンズパッド５４、支持枠５６Ａ及び支持枠５６Ｂは、組み立てられた状態で全体が円柱状となっている。支持枠５６Ａには、凹部５７が形成されており、凹部５７にはフェルト材５８が取付けられている。フェルト材５８には、一例として、シリコーンオイルが含浸されている。そして、フェルト材５８は、透明チューブ５２の内周面にシリコーンオイルと塗布する。
【００７６】
定着装置５０では、被覆層２８を有していることで、ニップ部２２Ｂの端部ＳＡ、中央部ＳＢ及び端部ＳＣにおいて、メディアＭにシワが生じることが抑制される。
【００７７】
＜第２変形例＞
定着装置は、図８に示すように、透明ベルト６２を用いた定着装置６０であってもよい。なお、既述の実施形態と同様の部材及び部位については、同じ符号を付与して説明を省略する。
【００７８】
定着装置６０は、回転体の一例としての透明ベルト６２と、加圧ロール２４と、光照射部３０と、透明ベルト６２の外周面を構成する被覆層２８と、透明ベルト６２の内側に配置されたレンズ６４及び透明パッド６６とを有する。光照射部３０から透明ベルト６２に照射された光ＬＢは、レンズ６４で集光され、透明パッド６６及び透明ベルト６２を透過して、ニップ部２２Ｂに照射されるようになっている。
【００７９】
透明ベルト６２は、既述の透明チューブ５２（図７参照）と同様の層構成とされており、周長が透明チューブ５２よりも長い。また、透明ベルト６２は、透明パッド６６及び２本のロール６８に巻き掛けられている。加圧ロール２４は、透明パッド６６に向けて透明ベルト６２を加圧してニップ部２２Ｂを形成している。
【００８０】
定着装置５０では、被覆層２８を有していることで、ニップ部２２Ｂの端部ＳＡ、中央部ＳＢ及び端部ＳＣにおいて、メディアＭにシワが生じることが抑制される。
【００８１】
＜他の変形例＞
定着装置２０、５０、６０は、トナーＴ及びキャリアＣを含む現像剤を用いて形成されたトナー像ＧＡをメディアＭに定着するものに限らず、キャリアＣを含まない現像剤を用いて形成されたトナー像ＧＡをメディアＭに定着するものであってもよい。
【００８２】
メディアＭは、普通紙、光沢紙、厚紙、に加え、ＯＰＰ（Oriented PolyPropylene）フィルム、ＰＥＴフィルム、ラベル紙、などのポリマーフィルム、または耐熱性の低いシュリンクフィルム、ユポ紙（ユポ・コーポレーション社製、ポリプロピレン樹脂を主原料とするフィルム法合成紙）などであってもよい。
【００８３】
被覆層２８の表面粗さを制御する方法としては、ブラスト、型どり、粒子内添、研磨フィルム、摺擦などの方法を使用可能である。
【００８４】
加圧ロール２４は、樹脂製に限らず、アルミニウム製などの金属製の芯金の外周面にゴムなどの弾性層を形成したものであってもよい。
【符号の説明】
【００８５】
１０  画像形成装置
１４  画像形成部（現像剤像形成手段の一例）
２０  定着装置
２２  ガラスロール（回転体の一例）
２４  加圧ロール（加圧部材の一例）
２８  被覆層
３０  光照射部（光照射手段の一例）
５０  定着装置
５２  透明チューブ（回転体の一例）
６０  定着装置
６２  透明ベルト（回転体の一例）
ＳＡ  端部
ＳＢ  中央部
ＳＣ  端部
【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】
2018036405.tif 000011
【図７】
2018036405.tif 000012
【図８】
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