(57)【要約】 【課題】グロスムラを簡便に抑えると共に、定着ニップ部と記録材搬送方向で下流側のローラ対との間のループの発生を抑えることのできる定着装置を提供する。【解決手段】記録材上のトナー像を定着する一対の定着回転体と、前記一対の定着回転体により挟持されている記録材を搬送方向下流側へ搬送することが可能な一対の搬送回転体と、前記一対の搬送回転体の周速度が前記一対の定着回転体による記録材の搬送速度よりも速くなるように前記一対の搬送回転体のうち一方の搬送回転体を駆動する駆動機構と、を有し、前記一方の搬送回転体は、前記一対の搬送回転体による記録材の搬送速度が前記一対の定着回転体による記録材の搬送速度と実質同じとなるように、表面粗さＲａが０．５μｍ以下の表面層を有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上のトナー像を定着する一対の定着回転体と、
前記一対の定着回転体により挟持されている記録材を搬送方向下流側へ搬送することが可能な一対の搬送回転体と、
前記一対の搬送回転体の周速度が前記一対の定着回転体による記録材の搬送速度よりも速くなるように前記一対の搬送回転体のうち一方の搬送回転体を駆動する駆動機構と、を有し、
前記一方の搬送回転体は、前記一対の搬送回転体による記録材の搬送速度が前記一対の定着回転体による記録材の搬送速度と実質同じとなるように、表面粗さＲａが０．５μｍ以下の表面層を有することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記表面層の表面粗さＲａは０．２μｍ以上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】
前記表面層には研磨処理が施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記表面層には、＃１０００〜２５００の砥粒により摺擦処理が施されてい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】
前記表面層は、フッ素樹脂またはシリコンゴムからなることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記一方の搬送回転体は、記録材のトナー像を担持した面とは反対側の面に接するように配置されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
前記一対の搬送回転体によるニップ圧は、前記一対の定着回転体によるニップ圧の３０分の１以下であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置に関し、複合機、複写機、プリンタ、ファックス等の記録材上に画像形成可能な電子写真方式の画像形成装置に好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式等を利用した画像形成装置において、トナーによって記録材上に形成された画像を記録材に定着させるために、画像加熱装置である定着装置が用いられる。定着装置としては、加熱回転体であるローラ、もしくはベルト状の定着部材と、加圧回転体であるローラ、もしくはベルト状の加圧部材を用いた定着装置が一般的に用いられている。
【０００３】
又、近年では、離型剤を含むトナーからなる未定着画像を定着するオイルレス定着方式が広く用いられている。これに応じて、定着部近傍のローラには、シリコンゴムやフッ素ゴムからなる弾性層と、この弾性層上に設けられた表層である離型層を有するものが広く用いられている。離型層は、一般にフッ素樹脂等の離型性に優れた材料から成るチューブやコーティングで形成される。
【０００４】
オイルレス定着方式は、定着ローラに離型剤としてシリコーンオイル等を塗布するようになっているオイル定着方式と比較して、オイルスジ等による画像の光沢ムラ（グロスムラ）が発生し難い点で有利である。
【０００５】
又、近年では、溶融性をより高めたトナーの開発が盛んに行なわれている。トナーの溶融性を高めることによって、トナーが定着装置によって均一、良好に溶けるようになる。これによって、定着後のトナー層が、より均一、平滑に形成される結果、画像のグロス（光沢度）が向上する。従って、例えば上記オイルレス定着方式によれば、コート紙のような高光沢の記録材に対して、従来よりも更に高グロスで高画質な画像を追求することが可能である。
【０００６】
しかしながら、このような画像形成装置では、定着部（定着装置）を抜けた後の定着排紙ローラ対で、十分に凝固しきっていないトナーに触れるために、搬送ムラが有ると画像のグロスにムラ（グロスムラ）が出来てしまう。また、定着排紙ローラ対は、記録材に定着されたトナーの温度が高い状態でトナー面と接触するため、圧ムラが有ると接触状態によって定着画像にグロスムラを与えてしまう。例えば、定着排紙ローラ対にてトナー面に圧を不均一に加えると圧の多く与えられた部分と、圧の少ない部分でグロスに差が出来、不均一性な画像になってしまう。
【０００７】
更に、定着排紙ローラ対のローラの表面性μと搬送速度、荷重の関係において、静摩擦と動摩擦が非線形に切り替わるスティックスリップ現象（速度分布が鋸歯状となる）が有ると、その周期が搬送速度に対して大きな場合、定着画像に周期的なグロスムラを与える。
【０００８】
このようなグロスムラに関連し、特許文献１では、トナーを用いる画像形成装置において画像グロスの不均一性を低減することを目的に、定着排紙ローラ対のローラをワックスの融点以下に温度制御する温度制御手段を配置している。
【０００９】
なお、定着排紙ローラ対は、定着ニップ部との間にループが生じてしまうと分離装置と記録材トナー面との擦れや、記録材にしわや波うちが発生し易くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００８−１３４３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、定着排紙ローラ対の温度制御を行う上記従来技術にあっては、一般にコストアップとなると共に、ワックスの種類もしくは環境温度によって制御されるべき温度を変更する可能性があり、グロスムラに対するより簡便な対処が求められていた。
【００１２】
本発明の目的は、グロスムラを簡便に抑えると共に、定着ニップ部と記録材搬送方向で下流側のローラ対との間のループの発生を抑えることのできる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】
【００１３】
上記目的を達成するため、本発明に係る定着装置は、記録材上のトナー像を定着する一対の定着回転体と、前記一対の定着回転体により挟持されている記録材を搬送方向下流側へ搬送することが可能な一対の搬送回転体と、前記一対の搬送回転体の周速度が前記一対の定着回転体による記録材の搬送速度よりも速くなるように前記一対の搬送回転体のうち一方の搬送回転体を駆動する駆動機構と、を有し、前記一方の搬送回転体は、前記一対の搬送回転体による記録材の搬送速度が前記一対の定着回転体による記録材の搬送速度と実質同じとなるように、表面粗さＲａが０．５μｍ以下の表面層を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、グロスムラを簡便に抑えると共に、定着ニップ部と記録材搬送方向で下流側のローラ対との間のループの発生を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置を示す断面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る定着装置を示す外観図である。
【図４】（ａ）（ｂ）は本発明の実施形態に係る定着排紙ローラ対を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
《第１の実施形態》
（画像形成装置）
図２（画像形成装置本体図）は、本発明の実施形態に係る定着装置を搭載した画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、シートの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。
【００１７】
図２に示すプリンタは、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色の画像形成部５１０を備えている。感光ドラム５１１は、帯電ローラ５１２によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム５１１は、レーザスキャナ５１３によって、潜像を形成されている。潜像は、現像器５１４によってトナー像になる。感光ドラム５１１のトナー像は、像担持体である例えば中間転写ベルト５３１に順次転写される。
【００１８】
一方、シート（記録材）は、給紙カセット５２０から、１枚ずつ送り出されてレジストローラ対５２３に送り込まれる。レジストローラ対５２３は、シートを一旦受け止めて、シートが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対５２３は、中間転写ベルト５３１上のトナー像と同期を取って、シートを中間転写ベルト５３１と二次転写ローラ５３５との間に搬送する。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、転写体である二次転写ローラ５３５によってシートに転写される。
【００１９】
その後、シートのトナー像は、シートが定着装置１００において加熱、加圧されることによってシート上に定着される。その後、トナー画像が定着されたシートは、定着排出ローラ対２４２によって装置上部の排出トレイ５６５へと搬送排出される。
【００２０】
（定着装置）
次に、記録材上のトナー像を定着する一対の定着回転体と、該一対の定着回転体により挟持されている記録材を搬送方向下流側へ搬送することが可能な一対の搬送回転体と、を備えた本実施形態に係る定着装置１００について述べる。図１は本実施形態に係る定着装置１００の断面図、図３は定着装置１００の斜視図である。
【００２１】
磁束発生手段であるＩＨヒータ１７０は、加熱源としての励磁コイルと磁性体コアとそれらを保持するホルダーから構成され、定着ベルト１０５の上部表層近傍に設けられている。励磁コイルは交流電流によって交流磁束を発生し、交流磁束は磁性体コアに導かれて誘導発熱体である定着回転体としての定着ベルト１０５に渦電流を発生させる。その渦電流は、誘導発熱体の固有抵抗によってジュール熱を発生させる。コイルに供給される交流電流は、定着ベルト１０５の表層温度を検知するためのサーミスタ２２０からの温度情報を基に定着ベルト１０５の表面温度が１５０℃程度に制御される。
【００２２】
定着回転体としての加圧ベルト１２０は、２個の支持ロールすなわち加圧ロール１２１とベルトテンションを付与する機能を有するテンションロール１２２に循環回転可能に、且つ、所定の張力（例えば２００Ｎ）で掛け渡されている。
【００２３】
また、定着ベルト１０５は、２個の支持ロールすなわち定着ローラ１３１とベルトテンションを付与する機能を有するテンションロール１３２に循環回転可能に、且つ、所定の張力（例えば２００Ｎ）で掛け渡されている。定着ベルト１０５としては、ＩＨヒータ１７０により発熱させられるとともに耐熱性を具備したものであれば適宜選定して差し支えなく、表層にＰＦＡチューブを被覆したものが用いられる。
【００２４】
定着ローラ１３１に、駆動モーター４１２によって外部から駆動が入力され、駆動入力ギア４００、定着ローラ１３１の回転によって定着ベルト１０５は搬送される。本実施形態における定着装置は、駆動モーター４１２の回転数を４速もっている。
【００２５】
回転数の３つは画像形成時すなわちシートを搬送し、トナー像をシートに定着させる速度で、シート材の種類によって使い分けている。もう一つは、画像形成装置の立ち上げ時、すなわち定着装置の定着ベルト１０５温度が目標温度である１５０℃未満の状態や、目標温度に到達した状態で、作像を待機している状態での速度である。これは、定着ベルト１０５の温度を均一にするために回転させている。
【００２６】
次に、図４を用いて、本定着装置のシートを分離するための補助手段である分離板２４１の構成と、一対の搬送回転体である定着排紙ローラ対２４２について説明する。
【００２７】
分離板２４１は、シート搬送方向上流側一端を定着ベルト１０５に近接配置させつつ、もう一端は、下流の定着排紙ロール対２４２へシートを案内するガイド部材としている。分離板２４１と定着ベルト１０５のギャップＡ（図４（ｂ））は０．５ｍｍとしている。分離板２４１は、分離板ホルダ２４３（図４（ｂ））によって支持されている。分離板ホルダ２４３は、定着ベルト１０５軸方向端部で分離板回転中心分離板回転中心軸２４４に回転可能に支持され、ばね２４５によって分離板先端が定着ベルト１０５に近付く方向に加圧している。
【００２８】
図４（ｂ）で、分離板ホルダ２４１の両端には、軸２４６と、これに回転可能に支持されるコロ２４７が前奥独立に配置され、定着ベルト１０５にばね２４５のばね力（例えば０．４Ｎ）によって接触加圧されている。コロ２４７としては、耐磨耗性を具備したものであれば適宜選定して差し支えなく、例えばＰＦＡで形成される。
【００２９】
定着排紙ロール対２４２（図４（ａ））に関しては、加圧部材で定着排紙従動ローラ２４２ａを加圧し、定着排紙駆動ローラ２４２ｂが回転することによって、シート材Ｐをニップより下流側に搬送する。定着排紙駆動ローラ２４２ｂの端部には搬送ローラギアが設けられており、搬送アイドラーギアを介して、定着ローラ１３１の端部に設けられたギアに連結されている。なお、本実施形態では、定着排紙駆動ローラ２４２ｂは、第１の回転体である定着ベルト１０５で加熱された記録材の面と反対側の面に接するローラとしている。
【００３０】
そして、定着ニップ部における記録紙の搬送速度（定着ローラ１３１の周速）よりも定着排紙ローラ対における周速度（定着排紙駆動ローラ２４２ｂの周速）の方が速くなるように、定着排紙駆動ローラ２４２ｂを駆動する駆動機構のギア比が設定されている。さらに、定着排紙ローラ対による記録紙の搬送速度が定着ニップ部（定着ローラによる）での記録紙の搬送速度と実質同じ（速度差がゼロの例の他、速度差が公差の範囲内ならば本例では同速と呼ぶ）となるように構成されている。
【００３１】
そのため、後述するように、定着排紙駆動ローラ２４２ｂには滑り性の良い表面層が設けられている。これにより、定着装置１００と定着排紙ローラ対２４２の間でシート材Ｐに張力が働き、ループの発生を抑え、弛んだり撓んだりすることなく搬送される。つまり、定着排紙ローラ対は記録紙に対し僅かにスリップしながら回転することになる。
【００３２】
ここで、シート材Ｐに張力を与えすぎて、定着ニップ部でシートＰが滑ることを防ぐために、ローラ対の圧が定着ニップ部の圧に対して軽圧に設定される。本実施形態では、ローラ対によるニップ圧を、ニップ部におけるニップ圧の３０分の１以下としている。具体的には、定着排紙従動ローラ２４２ａを２〜１０Ｎと定着ニップ部と比べ、３０分の１以下の力で加圧している。このため、定着排紙駆動ローラ２４２ｂとシートＰでは搬送量に応じて一定量の滑りが発生する。
【００３３】
この滑りは常に一定ではなく、周期をもったスティック・スリップ現象（速度分布が鋸歯状となる）であり、この周期が大きい場合は、画像にグロスのムラが発生する。対策としてはローラの摩擦係数μを小さくすることで振幅を押さえる、またはローラの回転に対する剛性を高くすることが考えられる。しかしながら、ギア駆動ではギアの噛み合いを保障するためのバックラッシが必要となるため、剛性を高くすることは困難である。そこで、ローラの摩擦係数μを小さくすることで振幅を押さえることが考えられる。
【００３４】
ところで、定着排紙ローラ対２４２の表面は、飛散したトナーやオフセットトナーによるローラのトナー汚れを発生させない為にフッ素樹脂またはシリコンゴムからなる離型層を有しており、これらの離型層は加工状態での表面性μが概ね決まっている。因みに本実施形態では、離型層としてのＰＦＡチューブを定着排紙ローラ２４２ｂに被覆している。
【００３５】
しかし、通常の成形直後のＰＦＡの表面性と通紙後のＰＦＡの表面性を比較すると、表面粗さ、摩擦係数に時間的変化が有る。具体的には、コート紙（坪量が１２８ｇｓｍ）を連続して通紙していくと、定着排紙駆動ローラ２４２ｂとコート紙（１２８ｇｓｍ）の静止摩擦係数は０．４から０．２に変化する。
【００３６】
そして、通紙枚数が５００枚時点でのＰＦＡの表面粗さＲａは、記録紙とのスリップにより、初期の時点での表面粗さＲａが０．８μｍであるのに対し、０．４μｍにまで低下する。その後、ＰＦＡの表面粗さＲａは、ほぼ変動せず、つまり、０．２〜０．４μｍ程度に保たれたまま、耐久末期に至るまで推移する。このため、定着排紙駆動ローラ２４２ｂのＰＦＡが、初期状態にある際には画像のグロスムラが目立ってしまう。
【００３７】
そこで、本実施形態では、後述する定着装置の製造方法に示すように、第１、第２のローラのうち駆動ローラとなるローラの表面に離型層を備え、この離型層を研磨する工程（研磨処理）を備える。これにより、使用前の時点（通紙枚数が５００枚以下）の離型層（ＰＦＡ）の表面粗さをＲａとするとき、この表面粗さＲａを０．５μｍ以下とする。そして、より好ましくは、表面粗さＲａを０．２μｍ以上とする。すなわち、以下の条件を満たすようにする。
【００３８】
０．２μｍ≦Ｒａ≦０．５μｍ
具体的には、番手（粒度）＃として＃１０００〜２５００の砥粒（研磨剤）で表面を磨くこと（摺擦処理）で、通紙後と表面性が同じになる様に、すなわち駆動ローラの使用前（通紙枚数が５００枚以下）の時点での表面粗さＲａを上記の範囲内としている。この研磨工程を入れることで、通紙しても表面性の変化が少なく、静止摩擦は０．２、表面粗さＲａは０．２μｍ≦Ｒａ≦０．５μｍを耐久初期から耐久末期に至るまで維持することができる。そのため、グロス変化の少ない画像を形成することが出来る。
【００３９】
（定着装置の製造方法）
上述した研磨工程を含む本実施形態に係る定着装置の製造方法は、以下のように表わされる。即ち、ローラ対を形成する第１、第２のローラのうち駆動ローラとなるローラの表面に離型層を備え、前記離型層を研磨する工程と、前記ローラ対を形成する工程と、を有する。かつ、加熱源により加熱される第１の回転体と、前記第１の回転体に対向する対向体とで、記録材上のトナー画像を定着するニップ部を前記ローラ対に対し記録材搬送方向で上流側に形成する工程と、を有する。
【００４０】
このような製造方法を用いた定着装置では、離型層を研磨する工程で、定着排紙ローラ対の表面性μを所定の値にし（表面性変化を無くし）、スティックスリップ現象の周期を短くすることで、定着画像に周期的にグロスのムラが現れるのを抑えることができる。
【００４１】
（変形例）
上述した実施形態では、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明の範囲内で種々の変形が可能である。
【００４２】
（変形例１）
上述した実施形態では、第１の回転体として定着ベルト、対向体として回転する加圧ベルトが用いられたが、本発明はこれに限られない。即ち、第１の回転体として定着ベルトの他、定着ローラ（単体）であっても良く、対向体として加圧ローラや加圧パッドを用いることができる。
【００４３】
なお、上述した実施形態では、対向体が第１の回転体を加圧する場合を示した。しかしながら、本発明はこれに限定されず、対向体が第１の回転体から加圧される場合にも同様に適用できる。
【００４４】
（変形例２）
上述した実施形態では、加熱源として励磁コイル（誘導加熱）を示したが、本発明はこれに限らず、加熱源としてハロゲンヒータを用いることもできる。また、加熱源として、定着部材としての無端ベルト（フィルム）への通電によって無端ベルト（フィルム）を直接発熱する定着方式における電源としても良い。
【００４５】
（変形例３）
上述した実施形態では、記録材として記録紙を説明したが、本発明における記録材は紙に限定されるものではない。一般に、記録材とは、画像形成装置によってトナー像が形成されるシート状の部材であり、例えば、定型或いは不定型の普通紙、厚紙、薄紙、封筒、葉書、シール、樹脂シート、ＯＨＰシート、光沢紙等が含まれる。なお、上述した実施形態では、便宜上、記録材（シート）Ｐの扱いを給紙、通紙などの用語を用いて説明したが、これによって本発明における記録材が紙に限定されるものではない。
【００４６】
（変形例４）
上述した実施形態では、未定着トナー像をシートに定着する定着装置を例に説明したが、本発明は、これに限らず、画像の光沢を向上させるべく、シートに仮定着されたトナー像を加熱加圧する装置（この場合も定着装置と呼ぶ）にも同様に適用可能である。
【符号の説明】
【００４７】
１０５・・定着ベルト、１２０・・加圧ベルト、２４２・・定着排紙ロール対
【図２】
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【図１】
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【図３】
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【図４】
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