(57)【要約】【課題】定着ローラ表面に付着した異物の加熱回転部材への転移を低減できるようにする。【解決手段】加熱回転部材１２０と、弾性ゴム層１１６を有する定着ローラ１１０であり前記加熱回転部材と接触して加熱ニップ部Ｎ２を形成する定着ローラと、前記定着ローラと接触して定着ニップ部Ｎ１を形成するバックアップ部材１１１と、を有し、前記加熱回転部材は前記加熱ニップ部で前記定着ローラの表面を加熱し、前記定着ニップ部でトナー像を担持する記録材Ｐを挟持搬送しつつ前記定着ローラ表面でトナー像ｔを記録材上に加熱定着する定着装置において、前記定着ローラ表面のマイクロ硬度をＨμとすると、Ｈμ＜５０を満たすことを特徴とする。【選択図】図１
2011095306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱回転部材と、弾性ゴム層を有する定着ローラであり前記加熱回転部材と接触して加熱ニップ部を形成する定着ローラと、前記定着ローラと接触して定着ニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記加熱回転部材は前記加熱ニップ部で前記定着ローラの表面を加熱し、前記定着ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつ前記定着ローラ表面でトナー像を記録材上に加熱定着する定着装置において、前記定着ローラ表面のマイクロ硬度をＨμとすると、Ｈμ＜５０を満たすことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ローラの弾性ゴム層は、単層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】
前記定着ローラの弾性ゴム層は、前記定着ローラの半径方向に異なる複数のゴム層からなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】
前記定着ローラの弾性ゴム層において、前記定着ローラ半径方向の最外ゴム層の厚さは、２００μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ローラの弾性ゴム層において、前記定着ローラ半径方向の最外ゴム層に用いるゴムのＪＩＳ−Ａ硬度は、７０度未満であることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着ローラの弾性ゴム層の外側にフッ素系材料からなる離型層を有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着ローラの前記離型層の厚みは、３０μｍ以下であることを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項８】
前記定着ローラの前記離型層は、スプレーコートにより形成されたことを特徴とする請求項６に記載の定着装置。
【請求項９】
前記加熱回転部材は、可撓性を有する無端状の加熱フィルム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１０】
前記加熱回転部材は、筒状の加熱ローラ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１１】
前記バックアップ部材は、回転可能な加圧ローラ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１２】
前記バックアップ部材は、回転しないパッド部材であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真複写機や電子写真プリンタ等の画像形成装置に搭載する定着装置（定着器）に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真式の複写機やプリンタ等に搭載する定着装置として、外部加熱方式の定着装置が知られている。この外部加熱方式の定着装置は、ヒータ等の加熱体と、この加熱体により加熱される定着ローラと、この定着ローラと共にニップ部を形成する加圧ローラと、を有している。未定着のトナー画像を担持する記録材はトナー像担持面を定着ローラ側に向けニップ部で挟持搬送されつつ加熱され、これにより記録材上のトナー像は記録材に加熱定着される。この外部加熱方式の定着装置としては、加熱体を定着ローラの外周面（表面）に接触させる接触式と、加熱体を定着ローラ表面に接触させずに定着ローラ表面を加熱する非接触式と、に大別される。接触式の外部加熱方式の定着装置は、セラミックヒータなどの加熱源を定着ローラ表面に接触させ熱を伝えるため、非接触式の外部加熱方式の定着装置に比べ熱の伝搬効率が高い。接触式の外部加熱方式の定着装置には、定着ローラ表面に加熱体を摺動させる摺動接触式の定着装置と、加熱体と接触しつつ回転する筒状の回転部材（以下、加熱回転部材と記す）を介して定着ローラに加熱体の熱を伝える回転接触式の定着装置と、に分けられる。回転接触式の定着装置は、定着ローラの回転に伴い加熱回転部材も回転するため、摺動接触式の定着装置に比べ定着ローラ表面を傷めにくく、また摩擦力が小さいため駆動トルクを抑えることができるという利点がある。特許文献１にはこのタイプの定着装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１８６３２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の回転接触式の定着装置では、定着ローラ表面が紙等の記録材上のトナー像と接触するため、微量の紙粉やトナーなどの異物が定着ローラ表面に付着するが、この定着ローラ表面に付着した異物を加熱回転部材に転移させないようにすることが望まれている。本発明の目的は、定着ローラ表面に付着した異物の加熱回転部材への転移を低減できるようにした定着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明に係る定着装置の構成は、加熱回転部材と、弾性ゴム層を有する定着ローラであり前記加熱回転部材と接触して加熱ニップ部を形成する定着ローラと、前記定着ローラと接触して定着ニップ部を形成するバックアップ部材と、を有し、前記加熱回転部材は前記加熱ニップ部で前記定着ローラの表面を加熱し、前記定着ニップ部でトナー像を担持する記録材を挟持搬送しつつ前記定着ローラ表面でトナー像を記録材上に加熱定着する定着装置において、前記定着ローラ表面のマイクロ硬度をＨμとすると、Ｈμ＜５０を満たすことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、定着ローラ表面に付着した異物の加熱回転部材表面への転移を低減できるようにした定着装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】（ａ）は実施例１に係る定着装置の構成を表わす横断面模式図、（ｂ）は（ａ）に示す定着装置の加熱ニップ部及びその近傍の横断面拡大図である。
【図２】（ａ）は定着ローラ表面のマイクロ硬度が低い場合の加熱フィルム表面への異物の転移を低減できるメカニズムの説明図、（ｂ）は定着ローラ表面のマイクロ硬度が高い場合に加熱フィルム表面に異物が転移するメカニズムの説明図である。
【図３】（ａ）と（ｂ）は定着ローラ表面のマイクロ硬度と定着ローラ表面の異物の包み込み性との関係を調査する方法の説明図である。（ｃ）は定着ローラの離型層の厚み違いによる定着ローラ表面のマイクロ硬度と、定着ローラ表面のガラスビーズの密着性（包み込み性）の関係を調査した結果を表わす図である。
【図４】（ａ）は実施例２に係る定着装置における定着ローラの層構成を表わす横断面模式図である。（ｂ）は実施例５に係る定着装置の構成を表わす横断面模式図、（ｃ）は実施例６に係る定着装置の構成を表わす横断面模式図である。
【図５】画像形成装置の一例の構成を表わす横断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［実施例１］画像形成装置全体の構成：図５は本発明に係る定着装置を搭載する画像形成装置の一例の構成を表わす横断面模式図である。この画像形成装置は電子写真式のフルカラーレーザープリンタである。本実施例１に示す画像形成装置５０は、イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＫの各色のトナー像を形成する第１から第４の４つの画像形成ステーション（画像形成部）ＳＹ，ＳＭ，ＳＭ，ＳＫを有している。画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＭ，ＳＫは、それぞれ、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）１を有している。そしてこの感光ドラム１の回転方向に沿って順に、帯電手段としての帯電器２と、露光手段としての露光装置３と、現像手段としての現像器５と、クリーニング手段としてのドラムクリーナー８がそれぞれ配置されている。また画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＭ，ＳＫの感光ドラム１の外周面（表面）と対向するように記録材搬送手段としてのエンドレスの記録材搬送ベルト９が設けられている。この記録材搬送ベルト９は、駆動ローラ１２とテンションローラ１３の２軸に巻きかけられている。またこの記録材搬送ベルト９は、記録材Ｐを静電気を利用して保持できるように誘電体樹脂材料によって形成されている。そしてこの記録材搬送ベルト９を挟んで画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＭ，ＳＫの感光ドラム１と対向させて転写手段としての転写ローラ１０を配設することによって、感光ドラム１と記録材搬送ベルト９との間に転写部を形成している。本実施例１の画像形成装置５０は、ホストコンピュータ等の外部装置（不図示）から出力されるプリント信号に応じて所定の画像形成シーケンスを実行し、この画像形成シーケンスに従って画像形成動作を行なう。各感光ドラム１が矢印方向へ所定の周速度（プロセススピード）で回転される。また記録材搬送ベルト９が駆動ローラ１２の回転駆動により矢印方向へ感光ドラム１の回転周速度に対応した周速度で周回移動される。まず１色目のイエローの画像形成ステーションＳＹにおいて、感光ドラム１表面を帯電器２によって所定の極性・電位に一様に帯電する。本実施例１では感光ドラム１表面は負極性に帯電される。次に露光装置３が外部装置からの画像情報に応じたレーザー光Ｌを感光ドラム１表面の帯電面に走査露光する。これにより、感光ドラム１表面の帯電面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そしてこの静電潜像が現像器５によりイエローのトナー（現像剤）によって現像され、感光ドラム１表面にイエローのトナー像（現像像）が形成される。同様の、帯電、露光、現像の各工程が２色目のマゼンタの画像形成ステーションＳＭ、３色目のシアンの画像形成ステーションＳＣ、４色目のブラックの画像形成ステーションＳＫにおいても行なわれる。これにより画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＭ，ＳＫの各感光ドラム１表面に各色のトナー像（現像像）が形成される。一方、給送カセット７内に積載収容されている記録紙などの記録材Ｐは給送ローラ４により送り出される。その記録材Ｐは、正極性のバイアスが印加された吸着ローラ６によって帯電され、記録材搬送ベルト９の外周面（表面）上に静電吸着して記録材搬送ベルト９により保持される。そしてこの記録材Ｐは、記録材搬送ベルト９の周回移動によって記録材搬送ベルト９の回転方向上流側の転写部から回転方向下流側の転写部まで搬送される。各画像形成ステーションＳＹ，ＳＭ，ＳＣ，ＳＫの転写ローラ１０には記録材Ｐの搬送過程においてトナー像と逆極性の転写バイアスが印加される。各転写ローラ１０はその転写バイアスにより対応する感光体ドラム１表面のトナー像を記録材Ｐ上に順番に重ねて転写する。これによって記録材Ｐは記録材Ｐ上にフルカラーの未定着のトナー像を担持する。このトナー像を担持する記録材Ｐは記録材搬送ベルト９により加熱定着装置（定着器）１００に搬送される。そしてこの記録材Ｐは定着装置１００の後述する定着ニップ部Ｎ１を通過することによって記録材Ｐ上にトナー像が加熱定着される。定着装置１００を出た記録材Ｐは排出ローラ１１によって排出トレー１４上に排出される。トナー像転写後の感光体ドラム１表面に残留している転写残トナーはドラムクリーナー８によって除去され回収される。
【０００９】
定着装置の構成：以下の説明において、定着装置及びこの定着装置を構成する部材に関し、長手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と直交する方向である。短手方向とは記録材の面において記録材搬送方向と平行な方向である。長さとは長手方向の寸法である。幅とは短手方向の寸法である。図１の（ａ）は本実施例１に係る定着装置の構成を表わす横断面模式図である。図１の（ｂ）は図１の（ａ）に示す定着装置の加熱ニップ部及びその近傍の横断面拡大図である。この定着装置は、外部加熱方式の定着装置であり、特にヒータと接触しつつ回転する加熱フィルムを定着ローラ表面に接触させる回転接触式の定着装置である。この回転接触式の定着装置は、ヒータへの通電を開始し定着可能温度（定着温度）まで昇温するのに要する時間が短い（立ち上げ時間の短縮）というメリットがある。また定着ローラの外周面のみを加熱するので消費電力が少ない（低消費電力化）というメリットもある。本実施例１に示す定着装置１００は、定着ローラ１１０と、バックアップ部材としての加圧ローラ１１１と、加熱回転部材としての加熱フィルム１２０と、加熱体としてのヒータ１１５などを有している。定着ローラ１１０は、定着ローラ１１０の外周面（表面）が加圧ローラ１１１の外周面（表面）と接触し加圧ローラ１１１と共に定着ニップ部Ｎ１を形成している。また定着ローラ１１０は、加圧ローラ１１１の反対側で定着ローラ１１０表面とヒータ１１５とにより加熱フィルム１２０を挟むことによって加熱ニップ部Ｎ２を形成している。以下に、各部材の構成をさらに詳しく説明する。
【００１０】
加圧ローラの構成：加圧ローラ１１１は、外径φ２０ｍｍのローラ状の部材である。この加圧ローラ１１１は、細長いφ１２ｍｍの鉄製の芯金１２１を有し、この芯金１２１の長手方向両端部の支持軸部以外の外周面上にシリコーンゴムを発泡した厚さ４ｍｍの弾性ゴム層１２２（発泡ゴム）を形成したものである。加圧ローラ１１１は、熱容量が大きく、且つ、熱伝導率が高いと、定着ニップ部Ｎ１で定着ローラ１１０表面の熱を奪い易い。また加圧ローラ１１１は、熱容量が大きく、且つ、熱伝導率が高いと、定着ニップ部Ｎ１で定着ローラ１１０表面から受ける熱が加圧ローラ１１１内部へ吸収され易いため、定着ローラ１１０及び加圧ローラ１１１の表面温度が上昇しにくくなる。すなわち、加圧ローラ１１１は、低熱容量で、且つ、熱伝導率が低く、断熱効果の高い方が、定着ローラ１１０の熱を奪いにくいため、定着ローラ１１０の表面温度の立ち上がり時間を短縮できる。上記シリコーンゴムを発泡した発泡ゴムの熱伝導率は０．１１〜０．１６Ｗ／ｍ・Ｋであり、０．２５〜０．２９Ｗ／ｍ・Ｋ程度のソリッドゴムよりも熱伝導率が低い。また、熱容量に関係する比重はソリッドゴムが約１．０５〜１．３０であるのに対して、発泡ゴムが約０．７５〜０．８５であり、低熱容量でもある。従って、加圧ローラ１１１の弾性ゴム層１２２として上記の発泡ゴムを用いることで定着ローラ１１０の表面温度の立ち上がり時間を短縮できる。加圧ローラ１１１の最表層にはＰＦＡからなる離型層１２３が設けられている。すなわち、弾性ゴム層１２２の外側（外周面上）には、フッ素系材料であるパーフルオロアルコキシ樹脂（ＰＦＡ）からなる離型層１２３が形成されている。離型層１２３は、弾性ゴム層１２２の外周面上にチューブを被覆させたもの、或いは弾性ゴム層１２２の外周面を塗料でコートしたものであっても良い。本実施例１では、離型層１２３として、耐久性の優れるチューブを使用した。離型層１２３の材料としては、ＰＦＡの他に、ポリテトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン樹脂（ＦＥＰ）等のフッ素樹脂や、離型性の良いフッ素ゴムやシリコーンゴム等を用いても良い。また加圧ローラ１１１は、加圧ローラ１１１の硬度が低ければ軽圧でも定着ニップ部Ｎ１に所定の幅を得ることができるが、低すぎると加圧ローラ１１１の耐久性が悪化する。このため、本実施例１では、加圧ローラ１１１の硬度をＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度（４．９Ｎ荷重）で４０〜４５度とした。
【００１１】
加熱フィルムの構成：加熱フィルム１２０は、ヒータ１１３の熱を受けるため耐熱性が必要であり、またヒータ１１３と接触しつつ移動するため強度も必要である。この加熱フィルム１２０は、可撓性及び耐熱性を有する無端状の薄いフィルムであって、無端状のフィルム基層（以下、基層と記す）１２６の外周面上に離型層１２７を形成したものである。基層１２６の材料として、ＳＵＳ（Ｓｔａｉｎｌｅｓｓ  Ｕｓｅｄ  Ｓｔｅｅｌ：ステンレス鋼）などの金属や、ポリイミドなどの耐熱性樹脂を用いると良い。金属は樹脂に比べると強度があるため薄肉化でき、また熱伝導率も高いため、ヒータ１１３の熱を定着ローラ１１０へ伝達しやすい。樹脂は金属に比べると比重が小さいため熱容量が小さく温まりやすい利点がある。また樹脂は塗工成型により薄肉のフィルムが成型できるため安価に成型できる。本実施例１では、基層１２６の材料として、ポリイミド樹脂にカーボン系の熱伝導フィラーを添加して熱伝導率を向上させたものを用いた。基層１２６の厚さは、薄いほどヒータ１１３の熱を定着ローラ１１０表面に伝達しやすいが、基層１２６の強度が低下するため、２０μｍ〜１００μｍ程度が好ましい。本実施例１では、基層１２６の厚さを６０μｍとした。基層１２６の外周面には、基層１２６の外周面の汚れを低減するためＰＦＡの離型層１２７が設けられている。離型層１２７の材料として、加圧ローラ１１１の離型層１２３と同様、ＰＦＡの他に、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素樹脂を用いても良い。加熱フィルム１２０の離型層１２７の厚さは、薄いほどヒータ１１３の熱を定着ローラ１１０表面に伝達しやすいため、１μｍ〜２０μｍ程度が好ましい。本実施例１では、離型層１２７の厚さを１０μｍとした。
【００１２】
ヒータの構成：ヒータ１１３は、幅６ｍｍ、厚さ１ｍｍのアルミナ製の細長いヒータ基板１１３ａを有している（図１の（ｂ））。このヒータ基板１１３ａの表面（定着ローラ１１０側の面）には、ヒータ基板１１３ａの長手方向に沿ってＡｇ／Ｐｄ（銀パラジウム）の通電発熱抵抗層１１３ｂをスクリーン印刷により１０μｍ程度の厚さで線状又は幅の細い帯状に塗工して形成している。またヒータ基板１１３ａの表面には、通電発熱抵抗層１１３ｂに給電するための電極部（不図示）が形成してある。さらにヒータ基板１１３ａの表面には、通電発熱抵抗層１１３ｂを覆うように保護層としてのガラス層１１３ｃが５０μｍの厚さで形成されている。このヒータ１１３は、加熱フィルム１２０の内部に配設された細長いヒータホルダー１１９によってガラス層１１３ｃが加熱フィルム１２０の内周面すなわち基層１２６の内周面(内面）と対向するように支持されている。
【００１３】
定着ローラの構成：定着ローラ１１０は、細長い鉄製の芯金１１７を有し、この芯金１１７の長手方向両端部の支持軸部以外の外周面上に加圧ローラ１１１の弾性ゴム層１２２と同じ発泡ゴムの弾性ゴム層１１６を形成したものである。定着ローラ１１０は、弾性ゴム層１１６の熱容量が大きく、且つ、熱伝導率が高いと、加熱ニップ部Ｎ２でヒータ１１３から加熱フィルム１２０を介して定着ローラ表面が受ける熱が定着ローラ内部へ吸収され易く、定着ローラの表面温度が上昇しにくくなる。すなわち、弾性ゴム層１１６は、できるだけ低熱容量で、且つ、熱伝導率が低く、断熱効果の高い方が、定着ローラ１１０の表面温度の立ち上がり時間を短縮できる。弾性ゴム層１１６は、加圧ローラ１１１の弾性ゴム層１２２と同じであり、低熱容量（比重：約０．７５〜０．８５）で、且つ、熱伝導率が低い（熱伝導率：０．１１〜０．１６Ｗ／ｍ・Ｋ）単層の弾性ゴム層である。従って、この弾性ゴム層１１６を用いることによって定着ローラ１１０の表面温度の立ち上がり時間を短縮できる。定着ローラ１１０の外径は小さい方が熱容量を抑えられるが、小さ過ぎると加熱ニップ部Ｎ２及び定着ニップ部Ｎ１の幅が狭くなってしまうので適度な径が必要である。本実施例１では、定着ローラ１１０の外径をφ２０ｍｍとした。弾性ゴム層１１６の肉厚に関しても、薄過ぎれば金属製の芯金１１７に熱が逃げるので適度な厚みが必要である。本実施例１では、弾性ゴム層１１６の厚さを４ｍｍとした。そしてこの弾性ゴム層１１６の外側（外周面）には、フッ素系材料からなるＰＦＡの離型層１１８が形成されている。
【００１４】
定着ニップ部と加熱ニップ部の説明：定着ローラ１１０は、加圧ローラ１１１の芯金１１７の長手方向両端部の支持軸部が定着装置１００の装置フレーム（不図示）に軸受（不図示）を介して回転自在に支持されている。加圧ローラ１１１は、定着ローラ１１０の下方で定着ローラ１１０と並列に配設されている。そして加圧ローラ１１１の芯金１２１の長手方向両端部の支持軸部が装置フレームに軸受１２５を介して回転自在に支持されている。そしてこの軸受１２５を加圧バネ１２４により上方向Ａ２へ加圧し加圧ローラ１１１表面を定着ローラ１１０表面に接触させることによって、加圧ローラ１１１の弾性ゴム層１２２と定着ローラ１１０の弾性ゴム層１１６をそれぞれ弾性変形させている。これにより定着ローラ１１０表面と加圧ローラ１１１表面との間に所定幅の定着ニップ部Ｎ１を形成している。本実施例１では、加圧バネ１２４により軸受１２５を１４７Ｎの力で加圧することによって、幅７ｍｍの定着ニップ部Ｎ１を形成している。ヒータホルダー１１９は、ヒータホルダー１１９の長手方向両端部が装置フレームに上下動可能に支持されている。そしてヒータホルダー１１９の長手方向両端部を加圧バネ１１４で下方向Ａ１へ加圧しヒータ１１３のガラス層１１３ｃ表面を加熱フィルム１２０の基層１２６内面に接触させ加熱フィルム１２０表面を定着ローラ１１０表面に加圧状態に接触させている。これにより定着ローラ１１０の弾性ゴム層１１６を弾性変形させ、加熱フィルム１２０表面と定着ローラ１１０表面との間に所定幅の加熱ニップ部Ｎ２を形成している。本実施例１では、加圧バネ１１４によりヒータホルダー１１９の長手方向両端部を９８Ｎの力で加圧することによって、幅５．５ｍｍの加熱ニップ部Ｎ２を形成している。ヒータ１１３のガラス層１１３ｃの表面には、加熱フィルム１２０の基層１２６内面との摺動性を確保するために、潤滑剤として耐熱性のフッ素グリス（不図示）を塗付している。
【００１５】
定着装置の加熱定着動作：プリント信号に応じて定着モータＭ(図１の（ａ））が回転駆動し定着ローラ１１０を矢印方向へ周速度６０ｍｍ／ｓｅｃ（プロセススピード）で回転させる。この定着ローラ１１０の回転は定着ニップ部Ｎ１を通じて加圧ローラ１１１表面に伝達される。これにより加圧ローラ１１１は定着ローラ１１０の回転に追従して矢印方向へ回転する。また定着ローラ１１０の回転は加熱ニップ部Ｎ２を通じて加熱フィルム１２０表面に伝達される。これにより加熱フィルム１２０は基層１２６内面がヒータ１１３のガラス層１１３ｃ表面と接触した状態で定着ローラ１１０の回転に追従して矢印方向へ回転する。またプリント信号に応じて温度制御部（不図示）がヒータ１１３の電極部を通じて通電発熱抵抗層１１３ｂに通電する。この通電により通電発熱抵抗層１１３ｂが発熱しヒータ１１３は急速に昇温し加熱フィルム１２０を加熱する。ヒータ１１３により加熱された加熱フィルム１２０は矢印方向へ回転しつつ加熱ニップ部Ｎ２で定着ローラ１１０表面を加熱する。ヒータ１１３の温度はヒータ基板１１３ａの裏面（定着ローラ１１０と反対側の面）に設けられたサーミスタなどの温度検知素子１１５により検知される。温度制御部は、温度検知素子１１５からの出力信号（温度検知信号）を取り込み、この出力信号に基づいてヒータ１１３が所定の定着温度（目標温度）を維持するように通電発熱抵抗層１１３ｂへの通電量を制御する。定着モータＭを回転駆動し、ヒータ１１３の通電発熱抵抗層１１３ｂに通電した状態で、未定着のトナー像ｔを担持した記録材Ｐがトナー像担持面を上向きして定着ニップ部Ｎ１に導入される。この記録材Ｐは定着ニップ部Ｎ１において定着ローラ１１０表面と加圧ローラ１１１表面とにより挟持搬送される。そしてこの搬送過程においてトナー像ｔに定着ローラ１１０の熱と定着ニップ部Ｎ１の圧力が付与され、この熱と圧力によってトナー像ｔは記録材Ｐ上に加熱定着される。
【００１６】
定着ローラ表面から加熱フィルム表面への異物の転移メカニズム：定着ローラ表面のマイクロ硬度が高い構成の従来の定着ローラを用いると、加熱フィルム表面に紙粉やトナーなどの異物が加熱フィルム表面に付着しやすい。ここで、本実施例１の定着ローラ１１０と区別するため、従来の定着ローラの符号を１１０Ａとする。従来の定着ローラ１１０Ａを用いた定着装置において、上述のように記録材Ｐ上へのトナー像ｔの加熱定着が繰り返されると、定着ローラ１１０Ａ表面に付着した紙粉やトナーなどの異物が加熱フィルム１２０表面に転移する。すなわち、定着ニップ部Ｎ１で定着ローラ１１０Ａ表面が記録材Ｐ上のトナー像ｔと接触するため、微量の紙粉やトナーなどの異物が定着ローラ１１０Ａ表面に付着する。定着ローラ１１０Ａ表面に異物が付着すると、加熱フィルム１２０が定着ローラ１１０Ａ表面と接触し回転しているため、定着ローラ１１０Ａ表面に付着した異物は加熱フィルム１２０表面に付着し転移してしまう。加熱フィルム１２０表面に異物が付着すると、ヒータ１１３の熱が定着ローラ１１０Ａ表面に伝わりにくくなり、記録材Ｐ上のトナー像ｔの溶融不足で記録材Ｐ上へのトナー像ｔの定着性が悪化し定着不良が発生することがある。また加熱フィルム１２０表面に異物が付着すると、加熱ニップ部Ｎ２で加熱フィルム１２０表面から定着ローラ１１０Ａ表面に異物が吐き出され、この異物が定着ニップ部Ｎ１で記録材Ｐに転移し記録材Ｐの画像印字面を汚したりする画像不良が発生する。従来の定着ローラ１１０Ａ表面から加熱フィルム１２０表面に異物が転移するメカニズムを図２の（ｂ）を参照して説明する。例えば紙粉などの異物Ｙ１が定着ローラ１１０Ａ表面（離型層１１８）に付着し加熱ニップ部Ｎ２に到達する。すると、定着ローラ表面１１０Ａはマイクロ硬度が高いため、加熱ニップ部Ｎ２内で異物Ｙ１は加熱フィルム１１０Ａ側に加圧され加熱フィルム１１０Ａ表面（離型層１２７）に押し付けられる。加熱フィルム１２０は内側から剛性の高いヒータ１１３により押圧されているため、定着ローラ１１０Ａにより押し付けられた異物Ｙ１を加熱フィルム１２０表面で吸収することはできない。このため、図２の（ｂ）に示すように、異物Ｙ１は加熱フィルム１２０の離型層１２７にめり込んでしまう。この加熱フィルム１２０の離型層１２７への異物Ｙ１のめり込みが繰り返されると、加熱フィルム１２０表面に異物Ｙ１が蓄積してしまう。加熱ニップ部Ｎ２に記録材などを通過させれば、加熱フィルム１２０表面に蓄積した異物Ｙ１は、加熱フィルム１２０より温度の低い記録材側へ転移し、加熱フィルム１２０表面から異物Ｙ１を除去することができる。しかし、加熱ニップ部Ｎ２に記録材などは通過されないため、加熱フィルム１２０表面に一度異物Ｙ１が付着すると除去することが困難であり、異物Ｙ１は加熱フィルム１２０表面に蓄積していく。
【００１７】
本実施例１では、定着ローラ１１０表面の微小硬度（マイクロ硬度）を低くすることで、定着ローラ１１０表面から加熱フィルム１２０表面への異物の転移を低減している。本実施例１の定着ローラ１１０を用いた場合の定着ローラ１１０表面から加熱フィルム１２０表面への異物の転移を低減できるメカニズムを図２の（ａ）を参照して説明する。例えば紙粉などの異物Ｙ１が定着ローラ１１０表面（離型層１１８）に付着し加熱ニップ部Ｎ２に到達すると、定着ローラ１１０表面はマイクロ硬度が低いため、加熱ニップ部Ｎ２内で異物Ｙ１は定着ローラ表面１１０に包み込まれる。異物Ｙ１は定着ローラ１１０表面に包み込まれると加熱フィルム１２０側への押し付けが弱くなり、加熱フィルム１２０表面に付着せずに定着ローラ１１０表面に付着したまま加熱ニップ部Ｎ２を通過する。加熱ニップ部Ｎ２を通過した定着ローラ１１０表面上の異物Ｙ１は、定着ニップ部Ｎ１を通過する記録材Ｐに転移するため、定着ローラ１１０表面上に異物Ｙ１が蓄積することは無い。また記録材Ｐが通過する度に、定着ローラ１１０表面上の異物Ｙ１は記録材Ｐ上へ転移するため、記録材Ｐ上へ転移した異物Ｙ１の量は少なく、定着ローラ１１０表面上の異物Ｙ１を目立たずに記録材Ｐ上へ排出することができる。このように定着ローラ１１０表面のマイクロ硬度が低いと、加熱フィルム１２０表面には異物Ｙ１が付着しにくく、且つ、記録材Ｐ上へ目立たずに異物Ｙ１を排出することができる。
【００１８】
加熱フィルム表面の付着異物による汚れと定着ローラ表面のマイクロ硬度との関係：加熱フィルム表面に付着した異物量（以下、汚れ量とも記す）が定着ローラ表面のマイクロ硬度に関係していることが以下の実験で分かった。定着ローラの弾性ゴム層（発泡ゴム）のゴム厚みと、ゴム材料（厚さ１０ｍｍの試験片のＡｓｋｅｒ−Ｃゴム硬度違い）と、ＰＦＡ離型層の厚みと、をそれぞれ変えて、１１種類の実験用定着ローラ（表１参照）を作製した。そしてこの１１種類の定着ローラについて、定着ローラ表面のマイクロ硬度及びＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度を測定した。定着ローラ表面のマイクロ硬度は、高分子計器株式会社製のマイクロゴム硬度計（ＭＤ−１）、押針形状はタイプＡ（高さ０．５０ｍｍ、φ０．１６ｍｍの円柱形）を用いて測定した。定着ローラ表面のＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度は、高分子計器株式会社製のＡｓｋｅｒゴム硬度計、押針形状はタイプＣ（高さ２．５４ｍｍ、φ５．０８ｍｍの半球）を用い４．９Ｎ荷重で測定した。また各定着ローラを用いて１０００枚の通紙耐久（定着装置の耐久寿命の１／５０）を行い加熱フィルム表面の汚れ量の比較を行った。記録材としては、汚れ（紙粉）が発生しやすいように炭酸カルシウム１５Ｗｔ％を含む紙を用いた。記録材に印字する印字パターンは、イエロー、マゼンダ、シアン、ブラックの各色２％印字率のハーフトーン画像である。印字耐久後の加熱フィルム表面の汚れを透明な粘着テープで加熱フィルム表面から剥がし、この粘着テープで剥がした汚れを光学式濃度計により濃度測定を行うことで加熱フィルム表面の汚れ量（加熱フィルム表面の汚れ濃度）を定量化し比較した。結果を表１に示す。光学式濃度計として、マクベス反射濃度計ＲＤ９１４を用いている。
【００１９】
【表１】
2011095306.tif 000003
【００２０】
表１に示すように、（ｉ）弾性ゴム層の厚み違いでは、ゴムの厚みが厚くなるほど定着ローラのＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度は低くなるが、マイクロ硬度には変化が無く、加熱フィルム表面の汚れ濃度も変わらない結果であった。すなわち、加熱フィルム表面の汚れと定着ローラのＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度は関係が無いことが分かった。次に、（ｉｉ）弾性ゴム材料硬度違いでは、ゴム材料硬度（試験片Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度）が高くなるほど定着ローラのＡｓｋｅｒ−Ｃ硬度とマイクロ硬度が高くなり、加熱フィルム表面の汚れ濃度が濃くなる結果であった。（ｉ）と（ｉｉ）の結果より、定着ローラ表面のマイクロ硬度が低いと加熱フィルム表面が汚れにくいことが分かった。次に、（ｉｉｉ）離型層の厚み違いでは、離型層が厚くなるほど定着ローラ表面のマイクロ硬度が高くなり、加熱フィルム表面の汚れ濃度が濃くなる結果であった。すなわち、離型層を薄くするほど定着ローラ表面のマイクロ硬度が低くなり、加熱フィルム表面の汚れを抑えることができることが分かった。
【００２１】
マイクロ硬度と異物包み込み性との関係：定着ローラ表面のマイクロ硬度と定着ローラ表面の異物の包み込み性との関係を調査した。調査方法を以下に説明する。図３の（ａ）と（ｂ）は定着ローラ表面のマイクロ硬度と定着ローラ表面の異物の包み込み性との関係を調査する方法の説明図である。図３の（ａ）はその調査に用いられる定着ローラ、ガラスプレート、ガラスビーズ及び光学顕微鏡の関係を表わす外観斜視図である。（ｂ）は定着ローラとガラスプレートとの間のガラスビーズをガラスプレート上方から光学顕微鏡で観察するときの定着ローラ、ガラスプレート及びガラスビーズの関係を表わす断面図である。まず、図３の（ａ）に示すように、異物に見立てたφ１２０μｍのガラスビーズＧｂを定着ローラ１１０表面上に置き、このガラスビーズＧｂを透明なガラスプレートＧｐで定着ローラ１１０表面に加圧してニップ部Ｎａを形成する。次に、図３の（ｂ）に示すように、ガラスプレートＧｐ上方からガラスビーズＧｂを光学顕微鏡Ｋで観察した。すると、ガラスビーズＧｂにより、定着ローラ１１０表面がガラスプレートＧｐと密着していない部分ができた。この密着していない部分の直径Ｘを光学顕微鏡Ｋにより測定し、マイクロ硬度とガラスビーズＧｂの密着性（包み込み性）の関係を調査した。調査は表１の（ｉｉｉ）の離型層の厚み違いによるマイクロ硬度違い（４水準）について行った。結果を図３の（ｃ）に示す。定着ローラ１１０表面のマイクロ硬度が低いほど、定着ローラ１１０表面がガラスプレートＧｐと密着していない直径Ｘが小さくなり、ガラスビーズＧｂを包み込んでいることが分かった。すなわち、定着ローラ１１０表面のマイクロ硬度が低いほど加熱ニップ部Ｎ２で異物Ｙ１が定着ローラ１１０表面に包み込まれやすいことが分かった。加熱ニップ部Ｎ２内で異物Ｙ１が定着ローラ１１０表面に包み込まれると、図２の（ａ）に示すように異物Ｙ１を加熱フィルム１２０表面に押し付けにくくなるため、異物Ｙ１は加熱フィルム１２０表面に付着しにくい。すなわち、定着ローラ１１０表面のマイクロ硬度が低いほど加熱フィルム１２０表面を汚しにくいということが分かった。
【００２２】
マイクロ硬度と画像不良との関係：上記の包み込み性の調査を行った定着ローラ（４水準）を用いた定着装置について、定着装置の耐久寿命の２倍である１０万枚まで印字耐久を行い、加熱フィルム表面の汚れの確認を調査した。また加熱フィルム表面の汚れによる定着不良及び汚れの吐き出しによる画像不良の発生の有無を調査した。トナー像の定着性は濃度低下率で表し、以下の方法で算出する。測定器はマクベス反射濃度計ＲＤ９１４を用い、紙上に定着されたハーフトーン画像を、シルボン紙を５枚重ねたところに荷重０．４Ｎ／ｃｍ２で５往復擦った前後の濃度を測定する。本実施例１では、ハーフトーン濃度として、擦る前の濃度Ｄ１が約０．７のものを用いた。擦った後の濃度をＤ２とすると、濃度低下率は（Ｄ１−Ｄ２）／Ｄ１により算出される。印字耐久５０００枚、１万枚、２．５万枚、５万枚、７．５万枚、１０万枚の各時点でブラック単色のハーフトーン画像を印字し、上記濃度低下率の測定を行い、定着性の評価を行った。濃度低下率が１０％未満の場合を良好な定着性として○と評価し、１０％以上２０％未満の場合を定着性の低下として△と評価し、濃度低下率が２０％以上のものを定着不良として×と評価した。また、定着性の判断基準は装置の仕様によるものであり、必要とされる定着性は装置によって適宜決めることができる。加熱フィルム表面の汚れの吐き出しによる画像不良は、汚れの吐き出しによる画像不良が無かった場合を○、画像不良が発生した場合を○として評価した。結果を表２に示す。
【００２３】
【表２】
2011095306.tif 000004
【００２４】
表２に示すように、離型層の厚みが１０μｍ、マイクロ硬度が３６度の定着ローラは、定着装置の耐久寿命の２倍である１０万枚まで定着不良及び汚れの吐き出しによる画像不良の発生は無かった。また離型層の厚みが２０μｍ、マイクロ硬度が４３度の定着ローラも、定着装置の耐久寿命の２倍である１０万枚まで定着不良及び汚れの吐き出しによる画像不良の発生は無かった。離型層の厚みが３０μｍ、マイクロ硬度が４９度の定着ローラは、１０万枚時点で定着性の低下は見られたものの、画像不良の発生は無かった。離型層の厚みが４０μｍ、マイクロ硬度が５７度の定着ローラは、定着装置の耐久寿命である５万枚から定着性の低下が見られ、７．５万枚以上で定着不良が発生し、１０万枚時点で画像不良も発生してしまった。定着ローラ表面のマイクロ硬度は低いほど定着不良や汚れの吐き出しによる画像不良が発生しにくい。少なくともマイクロ硬度が４９度以下であり、離型層の厚みが３０μｍであれば、定着不良及び画像不良の発生は無く、十分な加熱フィルム表面の汚れ低減効果が得られることがわかった。
【００２５】
弾性ゴム層の硬度とマイクロ硬度の説明：本実施例１では、表１に示す調査結果に基づき、加熱フィルム１２０表面の汚れすなわち加熱フィルム１２０表面への異物の付着を低減するために、定着ローラ１１０表面のマイクロ硬度ＨμをＨμ≦４９としている。上述のように弾性ゴム材料のゴム硬度を低くした方が定着ローラ１１０表面のマイクロ硬度は低くなるが、弾性ゴム材料のゴム硬度が低すぎると耐久性が低下する。このため、本実施例１では、定着ローラ１１０の弾性ゴム層１１６のゴム材料として、ゴム硬度（ゴム試験片Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度）が２０度のゴム材料を用いた。定着ローラ１１０の離型層１１８は薄くするほど定着ローラ１１０表面のマイクロ硬度を低くすることができるが、薄すぎると耐久性が低下するため１μｍ以上３０μｍ以下が好ましい。本実施例１では、離型層１１８として、厚さ１５μｍのＰＦＡチューブを用いた。本実施例１の定着ローラ１１０表面のマイクロ硬度を測定すると３１度であった。本実施例１の定着ローラ１１０においても、表２と同様の通紙耐久試験を行った。定着ローラ１１０は、定着ローラ表面のマイクロ硬度が低い（４９度以下）ため、加熱フィルム１２０表面の汚れを抑えることができ、定着装置の耐久寿命の２倍である１０万枚まで定着不良及び汚れの吐き出しによる画像不良の発生は無かった。
【００２６】
本実施例１の定着装置１００によれば、定着ローラ１１０表面のマイクロ硬度を５０度未満と低くすることで、加熱ニップ部Ｎ２において異物Ｙ１を定着ローラ１１０表面で包み込むことができる。これにより加熱フィルム１２０表面への異物Ｙ１の押し付けが緩和され、加熱フィルム１２０表面の異物Ｙ１の付着を低減できる。このため加熱フィルム１２０表面への異物Ｙ１の付着による定着不良、及び加熱フィルム１２０表面からの異物Ｙ１の吐き出しによる画像不良の発生を抑制することができる。
【００２７】
［実施例２］定着装置の他の例を説明する。本実施例２に示す定着装置は、定着ローラを後述のように構成した点を除いて、実施例１の定着装置と同じ構成としてある。本実施例２では、実施例１の定着装置と同じ部材・部分については、同一の符号で示し再度の説明を省略する。本実施例２の定着装置１００は、定着ローラ１３０として定着ローラの半径方向に異なる材料の複数のゴム層を有する定着ローラを用いている。そしてこの定着ローラ１３０表面のマイクロ硬度を低くすることで加熱フィルム１２０表面の汚れを低減することを特徴としている。
【００２８】
定着ローラの構成：前述したように、回転接触式の定着装置は、定着ローラ表面を加熱し、加熱された定着ローラ表面の熱を利用して記録材上のトナー像の定着を行うように構成されている。定着ローラは、弾性ゴム層の熱容量が大きく、且つ、熱伝導率が高いと、加熱ニップ部Ｎ２でヒータ１１５から加熱フィルム１２０を介して定着ローラ表面から受ける熱が定着ローラ内部へ吸収され易く、定着ローラの表面温度が上昇しにくくなる。しかし、弾性ゴム層の熱容量が小さく、且つ、熱伝導率が低いだけであると、定着ローラの表面温度は上昇しやすいが、最表層（離型層）しか暖まらないため記録材上のトナー像の定着を行うには熱量が足りない場合がある。そこで、本実施例２の定着ローラ１３０は、定着ローラ半径方向の最外ゴム層としての蓄熱ゴム層１３３と、断熱ゴム層１３２と、の２層のゴム層で弾性ゴム層を構成した。蓄熱ゴム層１３３で定着ローラ１３０表面に熱を溜めることができ、断熱ゴム層１３２で定着ローラ１３０内部への熱の逃げを防止することができる。この定着ローラ１３０を用いた定着装置１００は、定着ローラ１３０の蓄熱効果と断熱効果の相乗効果によって立ち上げ時間を大幅に短縮できるというメリットがある。図４の（ａ）は本実施例２に係る定着装置における定着ローラの層構成を表わす横断面模式図である。定着ローラ１３０は、芯金１３１の外周面上に断熱ゴム層１３２を設け、断熱ゴム層１３２の外周面上に蓄熱ゴム層１３３を設け、蓄熱ゴム層１３３の外周面上に離型層１１８を設けた構成となっている。断熱ゴム層１３２は、定着ローラ１３０内部へ熱を逃さないようにできるだけ低熱容量で、且つ、熱伝導率が低く、断熱効果の高い材料が良い。断熱ゴム層１３２の材料としては、例えば、０．２〜０．３Ｗ／ｍ・Ｋ程度の低熱伝導率ソリッドゴムを発泡させたり、中空のガラスビーズを入れたりし、熱伝導率を０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以下にした低熱伝導率ゴムを用いると良い。また断熱ゴム層１３２の厚さは、芯金１３１へ熱を逃さないように厚い方が良いが、厚すぎると定着装置が大きくなってしまうため１〜５ｍｍ程度の厚さが好ましい。本実施例２では、断熱ゴム層１３２の材料として、ソリッドゴムを発泡させ熱伝導率を０．１１〜０．１６Ｗ／ｍ・Ｋ程度にした発泡ゴムを用いた。断熱ゴム層１３２の厚さは４ｍｍとした。一方、蓄熱ゴム層１３３は、加熱フィルム１２０表面からの熱を素早く蓄熱するために熱伝導率が高い方が良い。蓄熱ゴム層１３３の材料としては、ソリッドゴムに熱伝導フィラーを添加するなどし、熱伝導率を０．５Ｗ／ｍ・Ｋ以上にしたものを用いるのが好ましい。蓄熱ゴム層１３３の熱容量は、ゴムの熱伝導率（比重）とその厚さにより調整し、画像形成装置の印字速度に合せて、３０μｍ〜１ｍｍ程度にして用いると良い。本実施例２では、加熱フィルム１２０表面の汚れを低減するために、定着ローラ１３０表面のマイクロ硬度を低くしている。定着ローラ１３０表面のマイクロ硬度を低くするために、蓄熱ゴム層１３３のゴム材料と厚さを調整している。
【００２９】
蓄熱ゴム層とマイクロ硬度との関係：蓄熱ゴム層は、ゴム材料の硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度）が低く、厚さが薄いほど定着ローラ表面のマイクロ硬度が低くなることが以下の実験でわかった。蓄熱ゴム層の材料ゴム硬度（ＪＩＳ−Ａ硬度）と、蓄熱ゴム層の厚みと、をそれぞれ変えて、８種類の実験用定着ローラ（表３参照)を作製した。そしてこの８種類の定着ローラについて、実施例１の実験と同様に、各定着ローラのマイクロ硬度の測定と、通紙耐久により加熱フィルムの汚れの比較を行った。表３において、（ｉ）蓄熱ゴム層の材料ゴム硬度違いは、蓄熱ゴム層の厚みを１００μｍ、熱伝導率を１．５Ｗ／ｍ・Ｋで統一して比較した。（ｉｉ）蓄熱ゴム層の厚み違いは、蓄熱ゴム層のＪＩＳ−Ａ硬度を６０度、熱伝導率を１．５Ｗ／ｍ・Ｋで統一して比較した。また（ｉ）、（ｉｉ）の比較も、離型層は、厚さ１５μｍのＰＦＡチューブを用いた。加熱フィルム表面の汚れの比較は、実施例１と同様、１０００枚の通紙耐久後（定着装置の耐久寿命の１／５０）に行った。すなわち、透明な粘着テープで加熱フィルム表面から汚れを剥がし、粘着テープで剥がした汚れを光学式濃度計により濃度測定を行なうことで各定着ローラ表面における加熱フィルム表面の汚れ量を定量化し比較した。結果を表３に示す。
【００３０】
【表３】
2011095306.tif 000005
【００３１】
表３に示すように、（ｉ）蓄熱ゴム層の材料ゴム硬度違いの結果は、ゴム材料硬度が高くなるほど、マイクロ硬度が高くなり、加熱フィルム表面の汚れ濃度が濃くなる結果だった。また（ｉｉ）蓄熱ゴム層の厚み違いの結果は、蓄熱ゴム層の厚みが厚くなるほど、マイクロ硬度が高くなり、加熱フィルム表面の汚れ濃度が濃くなる結果だった。（ｉ）と（ｉｉ）の結果より、定着ローラ表面の蓄熱ゴム層のゴム材料の硬度が低く、厚さが薄いほど、定着ローラ表面のマイクロ硬度が低くなり、加熱フィルム表面が汚れにくいことが分かった。
【００３２】
マイクロ硬度と画像不良との関係：（ｉｉ）蓄熱ゴム層の厚み違いで加熱フィルム表面の汚れの比較を行なった４本の定着ローラについて、実施例１と同様に、定着装置の寿命の２倍である１０万枚まで印字耐久を行った。そして加熱フィルム表面の汚れによる定着不良及び汚れの吐き出しによる画像不良の発生有無を調査した。結果を表４に示す。
【００３３】
【表４】
2011095306.tif 000006
【００３４】
表４に示すように、蓄熱ゴム層の厚みが５０μｍ、マイクロ硬度３３度の定着ローラは、定着装置の耐久寿命の２倍である１０万枚まで定着不良及び汚れの吐き出しによる画像不良の発生は無かった。蓄熱ゴム層の厚みが１００μｍ、マイクロ硬度４２度の定着ローラと、蓄熱ゴム層の厚みが２００μｍ、マイクロ硬度５０度の定着ローラは、それぞれ、１０万枚時点で定着性の低下は見られたものの、画像不良の発生は無かった。蓄熱ゴム層の厚みが３００μｍ、マイクロ硬度５８度の定着ローラは、定着装置の耐久寿命である５万枚から定着性の低下が見られ、７．５万枚以上で定着不良が発生し、１０万枚時点で画像不良も発生してしまった。断熱ゴム層と蓄熱ゴム層を有する定着ローラにおいても、定着ローラ表面のマイクロ硬度は低いほど定着不良や汚れの吐き出しによる画像不良が発生しにくい。少なくともマイクロ硬度が５０未満（Ｈμ＜５０）であり、蓄熱ゴム層の厚みが２００μｍ以下であれば、定着不良及び画像不良の発生は無く、十分な加熱フィルム表面の汚れ低減効果が得られることがわかった。
【００３５】
蓄熱ゴム層の硬度とマイクロ硬度の説明：本実施例２では、定着ローラ１３０表面のマイクロ硬度Ｈμを低くする（Ｈμ＜５０）ために、蓄熱ゴム層１３３の材料として低硬度ゴムを使用した。また蓄熱ゴム層１３３の厚さは断熱ゴム層１３２よりも薄くした。表３（ｉ）に示すように、蓄熱ゴム層１３３の厚さが１００μｍの場合、蓄熱ゴム層１３３のＪＩＳ−Ａ硬度は７０度未満であれば、定着ローラ１３０表面のマイクロ硬度Ｈμが５０度未満となるため、十分な加熱フィルム表面の汚れ低減効果が得られる。本実施例２では、より加熱フィルム表面の汚れ低減効果を高めるために、蓄熱ゴム層１３３のゴム材料として、ＪＩＳ−Ａ硬度が５１度の低硬度ゴムを用い、厚さを５０μｍに薄肉化することで、定着ローラ表面のマイクロ硬度を２７度と低硬度化したものを用いた。蓄熱ゴム層１３３の熱伝導率は１．５Ｗ／ｍ・Ｋである。離型層１１８は、実施例１の定着ローラ１１０と同様、１５μｍのＰＦＡチューブを用いた。本実施例２の定着ローラ１３０においても、表４と同様の通紙耐久試験を行った。定着ローラ１３０は、定着ローラ表面のマイクロ硬度が低い（５０度未満）ため、加熱フィルム表面の汚れを抑えることができ、定着装置の耐久寿命の２倍である１０万枚まで定着不良、及び加熱フィルム表面の汚れの吐き出しによる画像不良の発生は無かった。断熱ゴム層１３２と蓄熱ゴム層１３３のゴム材料及び厚さと、離型層１８８の材料及び厚さは上述のものに限られない。定着ローラ１３０表面のマイクロ硬度を少なくとも５０度未満に抑えるように断熱ゴム層１３２と蓄熱ゴム層１３３のゴム材料及び厚さと、離型層１８８の材料及び厚さを調整することにより、上記と同様の作用効果が得られる。
【００３６】
［実施例３］定着装置の他の例を説明する。本実施例３に示す定着装置は、定着ローラを後述のように構成した点を除いて、実施例１の定着装置と同じ構成としてある。本実施例３においても、実施例１の定着装置と同じ部材・部分については、同一の符号を付し再度の説明を省略する。本実施例３の定着装置１００は、定着ローラの最表層の離型層をスプレーコートにより形成することで定着ローラ表面のマイクロ硬度を低くし、加熱フィルム１２０表面の汚れを低減することを特徴としている。
【００３７】
スプレーコートの離型層の説明：定着ローラの最表層の離型層は、実施例１及び実施例２のようにフッ素樹脂のチューブを被覆しても良いが、スプレーコートによってフッ素離型層を形成すると定着ローラ表面のマイクロ硬度が低くなることが分かった。離型層をチューブで成型する場合、一般的には押出し成型により成型する。押出し成型は、ペレット上のフッ素樹脂を熱で溶融させ、スクリューで混ぜながら圧をかけて押出す。このときＰＦＡの分子鎖が混練りと加圧により絡み合い、分子鎖が絡み合ったフッ素チューブとなる。一方、スプレーコートによるフッ素膜の形成は、フッ素の微粒子を水に分散させた液（ディスパージョン）を定着ローラ表面にスプレーにより吹き付け焼成を行い形成する方法である。スプレーによりフッ素樹脂を形成する場合は、フッ素粒子が定着ローラ表面に付着した後、そのまま焼成されるため、チューブの押し出し成型とは異なり、混練りと加圧工程が無い。そのためスプレーコートによるフッ素膜は、フッ素の分子鎖が絡み合わないフッ素膜となり、チューブの押し出し成型よりも柔らかくなる。定着ローラの離型層をスプレーコートで形成すると、同じ膜厚でチューブにより離型層を被覆した場合より、定着ローラ表面のマイクロ硬度を１〜１０度程度低くすることができる。そのため、離型層をスプレーコートで形成した定着ローラは、チューブで形成した場合よりも加熱ニップ部Ｎ２での汚れの包み込み性が向上し、加熱フィルム１２０表面への汚れの付着を低減することができる。また押出し成型のチューブの場合、１０μｍ以下の薄肉成型が困難であり、また１０μｍ以下で成型した場合でも、定着ローラの弾性ゴム層への被覆などの取り扱いが困難となる。一方、スプレーコートは、直接定着ローラの弾性ゴム層へ塗工するため１０μｍ以下の薄肉化が可能であり、上述のように、離型層を薄肉化することで、更に定着ローラ表面のマイクロ硬度を低くすることができる。また離型層の薄肉化により加熱フィルム１２０の熱が定着ローラ表面に伝わりやすくなるため、定着ローラの表面温度の立ち上がりを短縮化できる。
【００３８】
定着ローラの構成：本実施例３の定着ローラは、実施例２の定着ローラと同様に、芯金と、断熱ゴム層と、蓄熱ゴム層と、離型層と、を有している。芯金と、断熱ゴム層と、蓄熱ゴム層は、それぞれ、実施例２と同じであり、離型層のみが異なる。本実施例３の定着ローラの離型層は、ＰＦＡをスプレーコートにより厚さ１０μｍで形成した。本実施例３の定着ローラ表面のマイクロ硬度は、実施例２の定着ローラ１３０表面のマイクロ硬度に比べて４度低い２３度であった。本実施例３の定着ローラにおいても、実施例２と同様の通紙耐久試験を行った。この定着ローラは、定着ローラ表面のマイクロ硬度が低い（５０度未満）ため、加熱フィルム表面の汚れを低減することができ、定着装置の寿命の２倍である１０万枚まで定着不良及び加熱フィルム表面の汚れの吐き出しによる画像不良の発生は無かった。
【００３９】
［実施例４］実施例１乃至実施例３に示す定着装置では離型層を有する定着ローラについて説明したが、定着ローラはこれに限られず離型層を有していない定着ローラであってもよい。この場合、定着ローラの弾性ゴム層又は蓄熱ゴム層の材料として離型性の良いシリコーンゴムやフッ素ゴムなどの低硬度材料のゴム材料を用い、このゴム材料表面のマイクロ硬度を５０度未満に設定すれば、加熱フィルム１２０表面の汚れを低減することができる。
【００４０】
[実施例５]実施例１乃至実施例３に示す定着装置では加熱回転部材として加熱フィルム１２０を用いた例を説明したが、加熱回転部材はこれに限られず筒状の回転可能な加熱ローラであってもよい。図４の（ｂ）は本実施例５に係る定着装置の構成を表わす横断面模式図である。加熱ローラ１４０は、剛性を有するローラ本体１４１と、離型層１４２と、を有している。ローラ本体１４１は、耐熱性及び熱伝導性を有する所定の金属材料又は樹脂材料によって筒状に形成されている。そしてこのローラ本体１４１の長手方向両端部の支持軸部を除く外周面上には、ローラ本体１４１の外周面の汚れを低減するためＰＦＡの離型層１４２が設けられている。この加熱ローラ１４０はローラ本体１４１の長手方向両端部の支持軸部が軸受（不図示）を介して装置フレーム（不図示）に回転自在に支持され、この軸受を加圧バネ１１４で下方向Ａ１へ加圧している。これにより加熱ローラ１４０の外周面（表面）を定着ローラ１１０表面に加圧状態に接触させ定着ローラ１１０の弾性ゴム層１１６を弾性変形させることによって、加熱ローラ１４０表面と定着ローラ１１０表面との間に所定幅の加熱ニップ部Ｎ２を形成している。この加熱ローラ１４０は定着ローラ１１０の回転に追従して矢印方向に回転し、ローラ本体１４１内に設けられた加熱体としてのハロゲンランプ１４３によって加熱される。本実施例５の定着装置１００においても、定着ローラ１１０表面のマイクロ硬度を５０度未満に設定すれば、加熱ローラ１４０表面の汚れを低減することができる。
【００４１】
[実施例６]実施例１乃至実施例３に示す定着装置ではバックアップ部材として加圧ローラ１１１を用いた例を説明したが、バックアップ部材はこれに限られず回転しないパッド部材であってもよい。図４の（ｃ）は本実施例６に係る定着装置の構成を表わす横断面模式図である。パッド部材１５０は、所定の材料によって細長い板状に形成されている。このパッド部材１５０は、装置フレーム（不図示）に支持させた長手方向両端部の支持部を加圧バネ１２４で上方向Ａ２へ加圧しパッド部材１５０の上面（表面）を定着ローラ１１０表面に加圧状態に接触させている。これにより定着ローラ１１０の弾性ゴム層１１６を弾性変形させ、パッド部材１５０表面と定着ローラ１１０表面との間に所定幅の定着ニップ部Ｎ１を形成している。本実施例６の定着装置１００においても、定着ローラ１１０表面のマイクロ硬度を５０度未満に設定すれば、加熱フィルム１２０表面の汚れを低減することができる。
【符号の説明】
【００４２】
１１０：定着ローラ、１１１：加圧ローラ、１１６：弾性ゴム層、１１８：離型層、１２０：加熱フィルム、１３３：蓄熱ゴム層、１４０：加熱ローラ、１５０：パッド部材、Ｎ１：定着ニップ部、Ｎ２：加熱ニップ部、Ｐ：記録材、ｔ：トナー像
【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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