(57)【要約】【課題】本発明は、加熱回転体に生じるスジを除去しつつ、スジの影響により生じるトナー像の光沢差を抑制することができる長寿命な定着装置及び、画像成形装置を提供することを目的とする。【解決手段】定着装置１０は、熱源によって加熱されつつ回転する加熱回転体１４と、この加熱回転体に押圧されて該加熱回転体との間にニップ部Ｎを形成しつつ回転する加圧回転体１５と、を備える。加熱回転体の表面に摺擦される円筒状又は円柱状の摺擦部材１をさらに備え、摺擦部材が、砥粒を含まない金属材料から構成されている。摺擦部材の表面に、摺擦部材の軸を中心とした右回転螺旋溝２ａ及び左回転螺旋溝２ｂを有し、右回転螺旋溝及び左回転螺旋溝に囲まれた凸状突起２が、加熱回転体の表面に面接触される頂面２１を有して構成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱源によって加熱されつつ回転する加熱回転体と、この加熱回転体との間にニップ部を形成しつつ回転する加圧回転体と、を備え、トナー像が表面に形成された記録媒体が前記ニップ部を通過する際に、前記加熱回転体及び前記加圧回転体による加熱及び加圧により、前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着装置において、
前記加熱回転体の表面に周面が摺擦される円筒状又は円柱状の摺擦部材をさらに備え、
前記摺擦部材の周面が、砥粒を含まない金属材料から構成されているとともに、前記摺擦部材の軸を中心とした右回転螺旋溝及び左回転螺旋溝を有し、
前記右回転螺旋溝及び前記左回転螺旋溝に囲まれた凸状突起が、前記加熱回転体の表面に面接触される頂面を有して構成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記右回転螺旋溝間隔及び前記左回転螺旋溝間隔が、８０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内で略等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記摺擦部材の軸に対する、前記右回転螺旋溝の螺旋角度及び前記左回転螺旋溝の螺旋角度が、３０度以上６０度以下の範囲内で略等しくなるように形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
前記凸状突起における側面と頂面との成す角が、１３５度以上１５０度以下となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のうちいずれか一項記載の定着装置。
【請求項５】
前記凸状突起における頂面の平面視が、一辺が２０μｍ以上６０μｍ以下の四角形となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のうちいずれか一項記載の定着装置。
【請求項６】
前記凸状突起における頂面の算術平均粗さＲａが、０．２μｍ以下となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか一項記載の定着装置。
【請求項７】
前記凸状突起が、側面と前記頂面との境界に位置する稜線エッジを有し、
前記稜線エッジの曲率半径が、５μｍ以下となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項６のうちいずれか一項記載の定着装置。
【請求項８】
前記摺擦部材の径寸法が、前記摺擦部材の軸方向の中央部より両端部が大きくなる、又は、前記両端部より前記中央部が大きくなるように形成され、
前記中央部と前記両端部の径寸法差が、０．０１ｍｍ以上となるように形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項７のうちいずれか一項記載の定着装置。
【請求項９】
前記摺擦部材が、ビッカース硬度が８５ＨＶ以上である金属から構成されているとともに、ニッケルメッキ又は亜鉛メッキの表層を有して構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項８のうちいずれか一項記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のうちいずれか一項記載の定着装置を備えた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、加熱回転体及び加圧回転体による加熱及び加圧により、トナー像を記録媒体に定着する定着装置、及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いたレーザープリンタやカラー画像複写機等の画像形成装置においては、一般に、パソコンや画像入力装置から入力された画像データに基づいて、用紙等といったシート状の記録媒体にトナー像が転写形成される。そして、その転写形成されたトナー像を定着装置での加熱及び加圧によって記録媒体に定着する。
【０００３】
定着装置の多くは、熱源によって加熱されつつ回転する加熱回転体としての定着ベルトと、この定着ベルトに押圧されて該定着ベルトとの間にニップ部を形成しつつ回転する加圧回転体と、を有している。そして、トナー像が表面に形成された記録媒体がニップ部を通過する際に、定着ベルト及び加圧回転体による加熱と加圧とにより、トナー像を記録媒体に定着する。このような従来の定着装置にあって、転写紙は、ニップ部において、加圧回転体により定着ベルトに押し付けられつつ、移動される（通紙される）。
【０００４】
ここで、同一サイズの転写紙を連続的に通紙すると、転写紙を切断した際の切断箇所（転写紙の幅方向の両端部）に生じるバリが定着ベルトの表面に作用して、定着ベルトの表面が削られてしまう場合がある。図２８は、定着ベルトの表面をレーザーマイクロスコープ（キーエンス社製）で観察した像であり、（Ａ）は、定着ベルトにおいて通紙によるダメージのない領域を示した像であり、（Ｂ）は、定着ベルトにおいて通紙によるダメージのある領域を示した像である。
【０００５】
このように、削られた領域（以下、スジ部と記す）を有する定着ベルトに通紙された転写紙は、図２９に示すように、スジ部に対応する箇所に光沢劣化部Ｒが生じる場合がある。詳しく説明すると、図３０に示すように、ニップ部Ｎに連続的に通紙した転写紙Ｐよりも幅広な転写紙Ｐ1を通紙した場合、定着ベルトＢのスジ部Ｓに対応する位置に、トナー像にスジ部Ｓの影響による光沢劣化部Ｒが生じることがある。
【０００６】
このような問題を解決する技術が、特許文献１、２に開示されている。即ち、特許文献１、２では、表層が粒子（砥粒）で構成された摺擦部材を、加熱回転体としての定着ベルトに摺擦させることにより、定着ベルトの表面全体を研磨する技術が開示されている。定着ベルトの表面全体を研磨することで、定着ベルト上のスジ部を含んだ部分に、細かい摺擦傷を重畳させることとなる。こうすることで、定着ベルト全体の面粗さが小さくなり、スジ部の影響により生じるトナー像の光沢差の抑制を図っている。
【０００７】
ここで、定着ベルトのスジ部に対する除去能率を高めるには、定着ベルト表面のフッ素樹脂等のコート層を研磨する能率を高めることが必要である。なお、本明細書において、スジ消し（以下では、スジの除去と記す場合もある）とは、定着ベルト上でスジ部と非スジ部の表面粗さの違いが小さくなることである。このスジの除去能率を高めるために、摺擦部材の表層が含有する砥粒の粒径が調整されている。しかしながら、粒径が大きくなると研磨除去性能は高まるが、定着ベルト全体の面粗さが大きくなり、トナー像の光沢が損なわれてしまう。また、砥粒の粒径が小さくなると、定着ベルトの面粗さが小さくなり、トナー像の光沢も得られ易いが、研磨屑による目詰りで摺擦部材そのものの延命が困難である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、以上の背景に鑑みてなされたものであり、加熱回転体に生じるスジを除去しつつ、スジの影響により生じるトナー像の光沢差を抑制することができる長寿命な定着装置及び、画像成形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】
【０００９】
請求項１記載の本発明は、熱源によって加熱されつつ回転する加熱回転体と、この加熱回転体との間にニップ部を形成しつつ回転する加圧回転体と、を備え、トナー像が表面に形成された記録媒体が前記ニップ部を通過する際に、前記加熱回転体及び前記加圧回転体による加熱及び加圧により、前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着装置において、
前記加熱回転体の表面に周面が摺擦される円筒状又は円柱状の摺擦部材をさらに備え、
前記摺擦部材の周面が、砥粒を含まない金属材料から構成されているとともに、前記摺擦部材の軸を中心とした右回転螺旋溝及び左回転螺旋溝を有し、
前記右回転螺旋溝及び前記左回転螺旋溝に囲まれた凸状突起が、前記加熱回転体の表面に面接触される頂面を有して構成されていることを特徴とする定着装置である。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１記載の本発明によれば、摺擦部材が、砥粒を含まない金属材料から構成されているから、砥粒レスを狙い、且つ砥粒集合体と類似である微小な凹凸を形成して砥粒と同様の作用を加熱回転体に付与する。即ち、右回転螺旋溝及び左回転螺旋溝に囲まれた凸状突起が、加熱回転体の表面に面接触される頂面、を有して構成されている。これにより、凸状突起の側面と頂面との境界部が、切削又は研削作用を加熱回転体に施すことでスジの除去を行いつつ、頂面が、加熱回転体の表面に面接触することで潰し加工（バニシング作用）を施し、加熱回転体の面粗さを小さくできる。
【００１１】
また、右回転螺旋溝及び左回転螺旋溝が形成されていることにより得られる凸状突起が、摺擦部材上に規則的に整列されているから、凸状突起相互間に、切削により生じる研磨屑等が溜まり難い。つまり、従来技術において、表層が粒子（砥粒）で構成された摺擦部材を用いて、耐久性能を含めたスジの除去性能と光沢劣化抑制の両立を砥粒番手の調整で行うことは可能であっても、その性能を長期間維持加圧させる事は困難であった。しかしながら、本発明では、摺擦部材が、砥粒を含まない金属材料から構成されているから、研磨屑による目詰りが起きない。従って、切削又は研削作用を加熱回転体に施すことでスジの除去を行いつつ、加熱回転体の面粗さを向上させることができる（面粗さを小さくできる）ことに加えて、スジの除去を短時間で行いつつ、長寿命な定着装置及び、画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態の画像形成装置の概略構成図である。
【図２】（Ａ）は、図１に示された画像形成装置を構成する定着装置の概略断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に形成されたニップ部の拡大図である。
【図３】図２に示された定着装置において、（Ａ）は、スジ消しローラが定着ベルトから離隔した状態を示し、（Ｂ）は、スジ消しローラが定着ベルトに近接した状態を示している。
【図４】（Ａ）は、図３に示されたスジ消しローラを示す斜視図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の表面を拡大して示す顕微鏡画像である。
【図５】図４に示されたスジ消しローラを成形する様子を示す説明図であり、（Ａ）は、一組のダイスが芯金に近付く様子を示す図であり、（Ｂ）は、一組のダイスが芯金に接触した状態で、回転される様子を示す図であり、（Ｃ）は、（Ｂ）に続く動作を示す図である。
【図６】成形途中のスジ消しローラを示す斜視図である。
【図７】図５に示された方法で成形されたスジ消しローラを示す平面図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、図７に示されたスジ消しローラの変形例を示す図である。
【図９】図４に示されたスジ消しローラの寸法を説明するための図であり、（Ａ）は、スジ消しローラの表面を拡大して示す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）の断面図である。
【図１０】図４に示されたスジ消しローラが定着ベルトの表面を摺擦する様子を示す図であり、（Ａ）は、スジ消しローラの稜線エッジが定着ベルトを切削する様子を示す断面図であり、（Ｂ）は、スジ消しローラの頂面が定着ベルトに面接触した状態を示す断面図である。
【図１１】（Ａ）（Ｂ）は、本発明のスジ消しローラの性能テストを行うための設備を示す斜視図である。
【図１２】凹凸のピッチが６０μｍ、１００μｍの各本発明のスジ消しローラ、及び従来の砥粒ローラにおいて、これらのローラを用いて定着ベルト基材の表面を一定のパス回数だけ摺擦した後、定着ベルト基材の表面除去量を測定した結果を示すグラフである。
【図１３】図１２に示された、凹凸のピッチが各６０μｍ、１００μｍの本発明の各スジ消しローラ、及び従来の砥粒ローラにおいて、使用前及び使用後の各ローラの表面の状態を示す顕微鏡画像である。
【図１４】本発明のスジ消しローラ及び、従来の砥粒ローラを用いて摺擦した際の定着ベルト基材の表面除去量を測定した結果を示すグラフである。
【図１５】（Ａ）は、本発明のスジ消しローラで摺擦した定着ベルトの部分及び定着ベルトに発生したスジを示す光学顕微鏡画像であり、（Ｂ）は、従来の砥粒ローラで摺擦した定着ベルトの面を示す光学顕微鏡画像である。
【図１６】本発明のスジ消しローラ及び従来の砥粒ローラによってスジが除去された定着ベルトの面粗さを測定した値が示された表である。
【図１７】本発明のスジ消しローラと従来の砥粒ローラを用いてスジ消しした定着ベルトの面粗さを示すグラフである。
【図１８】本発明のスジ消しローラ及び従来の砥粒ローラにおいて、所定枚数の通紙後、スジの除去性能を測定した結果を示すグラフである。
【図１９】本発明の第１実施例（Ａ）〜第８実施例（Ｈ）のスジ消しローラの表面を示す平面図である。
【図２０】（Ａ）は、本発明のスジ消しローラの表面を示す斜視図であり、（Ｂ）は、従来の砥粒ローラの表面を模式的に示したものである。
【図２１】（Ａ）は、図２０（Ａ）の断面図であり、（Ｂ）は、図２０（Ｂ）の断面図である。
【図２２】凹凸ピッチを種々変更した本発明のスジ消しローラを用いて、定着ベルトの表面を摺擦した際の除去量を示すグラフである。
【図２３】凹凸ピッチを種々変更し、凹凸ピッチ毎の本発明のスジ消しローラ各々を画像形成装置に組み込んで、画像形成した際の光沢変化量を示すグラフである。
【図２４】螺旋溝ネジレ角を種々変更した本発明のスジ消しローラを用いて、定着ベルトの表面を摺擦した際の除去量を示すグラフである。
【図２５】（Ａ）は、螺旋溝ネジレ角４５度に形成された本発明のスジ消しローラを用いて摺擦された定着ベルトの表面を示す顕微鏡画像であり、（Ｂ）は、螺旋溝ネジレ角２５度に形成された本発明のスジ消しローラを用いて摺擦された定着ベルトの表面を示す顕微鏡画像である。
【図２６】凸状突起の凸傾斜角を種々変更したスジ消しローラを用いて、定着ベルトの表面を切削した際の除去量を示すグラフである。
【図２７】（Ａ）は、凸傾斜角が６０度に形成されたスジ消しローラの表面初期状態    を示す顕微鏡画像であり、（Ｂ）は、（Ａ）におけるテスト後のスジ消しローラの表面を示す顕微鏡画像である。
【図２８】定着ベルトをレーザーマイクロスコープで観察した像であり、（Ａ）は、定着ベルトにおいて通紙によるダメージのない領域を示した画像であり、（Ｂ）は、定着ベルトにおいて通紙によるダメージのある領域を示した画像である。
【図２９】図２８（Ｂ）に示された定着ベルトを用いて、トナー像が定着した転写紙を示す平面図である。
【図３０】定着ベルトに発生したスジが与える影響を説明するための概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
（画像形成装置の実施形態）
以下、本発明の一実施形態の画像形成装置について、図１を参照して説明する。図１は、本発明の一実施形態の画像形成装置であるタンデム型のカラー複写機の構成を示す。
【００１４】
図１に示すように、カラー複写機２００（画像形成装置）は、装置本体中央部に位置する画像形成部２００Ａと、該画像形成部２００Ａの下方に位置する給紙部２００Ｂと、画像形成部２００Ａの上方に位置する図示しない画像読取部と、を有する高速機である。また、カラー複写機２００は、画像形成部２００Ａ及び給紙部２００Ｂの間でかつ可動形成部のシート搬送方向下流側に、後述する定着装置１０が組み込まれている。
【００１５】
画像形成部２００Ａには、水平方向に延びる転写面を有する転写ベルト２１０が配置されていて、該転写ベルト２１０の上面には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。即ち、補色関係にある色のトナー（イエローＹ、マゼンダＭ、シアンＣ、ブラックＫ）による像を担持可能な像担持体としての感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋ、が転写ベルト２１０の転写面に沿って並置されている。
【００１６】
各感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋはそれぞれ同じ方向（図中反時計周り方向）に回転可能なドラムで構成されている。例えば、感光体２０５Ｙの周りには、回転家庭において画像形成処理を実行する光書き込み装置、帯電装置、現像装置、一次転写装置が配置されている。各感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋについても、感光体２０５Ｙと同様に、その周囲に各装置が配置されている。
【００１７】
また、各現像装置２０３Ｙ、２０３Ｍ、２０３Ｃ、２０３Ｋには、それぞれのカラートナーが収容されている。転写ベルト２１０は、駆動ローラと従動ローラに架け渡されて感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋとの対峙位置において同方向に移動可能な構成を有している。また、該従動ローラの一つであるローラに対向する位置に転写ローラ２１２が設けられている。また、転写ローラ２１２から定着装置１０までのシートＰ（図２に示す）の搬送経路は横パスとなっている。
【００１８】
給紙部２００Ｂは、記録媒体としてのシートＰを積載収容する給紙トレイ（図示しない）と、該給紙トレイ内のシートＰを最上のものから順に１枚ずつ分離して、転写ローラ２１２の位置まで搬送する搬送機構２２１を有している。
【００１９】
カラー複写機２００における画像形成に当たっては、感光体２０５Ｙの表面が帯電装置２０２Ｙにより一様に帯電され、画像読取部からの画像情報に基づいて感光体２０５Ｙ上に静電潜像が形成される。該静電潜像は、イエローのトナーを収容した現像装置２０３Ｙによりトナー像Ｔ（図２に示す）として可視像化され、該トナー像Ｔは所定のバイアスが印加される一次転写装置２０４Ｙ（２０４Ｍ、２０４Ｃ、２０４Ｋ）により転写ベルト２１０上に一次転写される。他の感光体２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋでもトナーの色が異なるだけで、帯電装置２０２Ｍ、２０２Ｃ、２０２Ｋにより、同様の画像形成がなされ、それぞれの色のトナー像Ｔが転写ベルト２１０上に静電気力で順に転写されて重ね合わされる。
【００２０】
次に、感光体２０５Ｙ、２０５Ｍ、２０５Ｃ、２０５Ｋから転写ベルト２１０上に一次転写されたトナー像Ｔは、ローラ２１１、転写ローラ２１２により搬送されたシートＰに転写される。トナー像Ｔが転写されたシートＰは、さらに定着装置１０まで搬送され、定着ベルト１４と加圧ローラ１５との定着ニップ部Ｎにて定着が行われる。定着ニップ部を通過したシートＰは、下流側に配置された第１分離爪、第２分離爪により、シートＰは定着ベルト１４、加圧ローラ１５に巻き付くことなく定着ニップ部Ｎ（図２に示す）の下流側に排出される。ついで、定着ニップ部から排出されたシートＰは排出経路に沿って、スタッカ（図示しない）へ送り出される。
【００２１】
（定着装置の実施形態）
続いて、本発明の定着装置の例示的一実施形態を、図２〜図１０を参照して説明する。図２は、本発明の一実施形態にかかる定着装置の概略構成図である。
【００２２】
定着装置１０は、図２（Ａ）に示すように、定着ローラ１１と、加熱ローラ１２と、テンションローラ１３と、定着ベルト１４（加熱回転体）と、加圧ローラ１５（加圧回転体）と、加圧力調節部材と、図示しない第１、第２分離爪と、を備えている。また、この定着装置１０は、定着ローラ１１を回転駆動する図示しない駆動部と、駆動部を制御する図示しない制御部と、を備えている。
【００２３】
定着ローラ１１は、アルミニウム又は鉄（それぞれの合金を含む）などの金属製の芯金（図示しない）と、この芯金の上に形成されたシリコーンゴム等の弾性層１１ｂ（図２（Ａ）に示す）と、を備えて構成されている。
【００２４】
加熱ローラ１２は、アルミニウム製又は鉄製の中空ローラで、定着ローラ１１と軸同士が互いに平行になるように間隔をあけて対向配置されている。加熱ローラ１２は、その内部にハロゲンヒータなどのヒータ１２ｈからなる熱源を有している。熱源は、電磁誘導加熱機構（ＩＨ）でもよい。加熱ローラ１２は、弾性層１１ｂを有する定着ローラ１１と比較して熱膨張量は無視できる程度のものとされている。または、熱源となるヒータ１２ｈは、加熱ローラ１２内ではなく定着ベルト１４の外周面に対向して配置されていてもよい。
【００２５】
テンションローラ１３は、アルミニウムや鉄などの金属製又は樹脂製の中空ローラから構成されている。テンションローラ１３は、定着ローラ１１と加熱ローラ１２との間に、軸同士が互いに平行で、かつ、その軸が定着ローラ１１と加熱ローラ１２のそれぞれの軸を含む一平面内に収まらないようにずれて配置されている。
【００２６】
定着ベルト１４は、無端ベルトから構成され、例えばニッケル、ステンレス、ポリイミドなどの基材にシリコーンゴムからなる弾性層を形成した２層構造に構成されている。定着ベルト１４は、定着ローラ１１、加熱ローラ１２及びテンションローラ１３に一定のテンションで架け渡されている。定着ベルト１４の回転移動により加熱ローラ１２が回転されるように、定着ベルト１４の内周面と加熱ローラ１２の外周面とは滑りが発生しない摩擦係数に設定されている。
【００２７】
加圧ローラ１５は、定着ベルト１４側へ移動されて定着ベルト１４を介して定着ローラ１１を押圧（加圧）すること、及び定着ベルト１４から引き離す方向へ移動されて定着ローラ１１を脱圧することが可能とされている。加圧ローラ１５は、図２（Ｂ）に示すように、定着ベルト１４との間に定着ニップ部Ｎを形成している。
【００２８】
第１分離爪は、定着ニップ部Ｎのシート排出側であって先端が、加圧ローラ１５に当接して配置されて、シートＰの加圧ローラ１５への巻き付けを防止する。第２分離爪は、定着ニップ部Ｎのシート排出側であって先端が定着ベルト１４に近接して配置され、シートＰの定着ベルト１４への巻き付けを防止する。
【００２９】
駆動部は、モータやギアを有して形成されており、制御部からの制御信号に基づいて定着ローラ１１を回転駆動する。定着ローラ１１が回転駆動されることにより、定着ベルト１４が回転移動する。または、駆動部は、定着ローラ１１に代えて加圧ローラ１５を回転駆動するように構成されていてもよく、または、定着ローラ１１及び加圧ローラ１５を共に回転駆動するように構成されていてもよい。制御部は、マイクロコンピュータで構成され、定着ベルト１４を目標とする速度で回転させるように、駆動部に対して制御信号を出力する。
【００３０】
さらに、定着装置１０は、図３、図４に示すように、定着ベルト１４の表面に周面が摺擦されて、定着ベルト１４の表面粗さを小さくするスジ消しローラ１（摺擦部材）を備えている。このスジ消しローラ１は、ビッカース硬度が８５ＨＶ以上である金属（非鉄系金属以上の硬度を有する金属）であるとともに、砥粒を含まない金属、即ち芯金１ａから円筒状又は円柱状に構成されている。このスジ消しローラ１は、図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、丸ダイス２０Ａ、２０Ｂと呼ばれる工具を用いて転造加工が施され、芯金１ａに、その軸を中心とした右回転螺旋溝２ａ及び左回転螺旋溝２ｂが形成されることにより得られたものである。この芯金１ａは、常温から１５０度近い温度にさらされるため、非鉄系金属以上の硬度（例えば、ビッカーズ硬度８５ＨＶ）を有して構成されていることが好ましい。
【００３１】
芯金１ａに、その軸を中心とした右回転螺旋溝２ａ及び左回転螺旋溝２ｂが形成されることにより得られた凹凸形状の成形には、転造加工が生産性の面からも適しており、芯金１ａの素材は、転造加工の塑性性からも低炭素鋼が優位である。芯金１ａの素材として、低炭素鋼を選択した場合は、錆の抑制が必要とされる。錆の抑制からステンレス系の素材を選択する場合もあるが、転造加工性及び製造コストを考慮して得られたものである。即ち、本実施例においては、低炭素鋼（ＳＴＫＭ１１Ｃ鋼管）表面に、微小な凹凸形状を形成し、この後、凹凸形状全体を覆うように３μｍ程度の無電解ニッケルメッキが施されて得られたものである。ここで、凹凸形状は、芯金１ａの表面に規則的に整列された凸状突起２のことをいう場合もある。凸状突起２は、右回転螺旋溝２ａ及び左回転螺旋溝２ｂに囲まれた凸状の突起のことである。
【００３２】
スジ消しローラ１において、凸状突起２の頂面２１は、図４（Ｂ）に示すように、矢印Ｘ方向の面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍで、算術平均粗さＲａ：０．０３μｍ、十点平均粗さＲｚｊｉｓ：０．１μｍ、最大高さＲｔ（Ｒｙ）：０．３μｍである。また、矢印Ｙ方向の面粗さが、カットオフ値０．０８ｍｍで、算術平均粗さＲａ：０．０４μｍ、十点平均粗さＲｚｊｉｓ：０．１７μｍ、最大高さＲｔ（Ｒｙ）：０．２６μｍである。
【００３３】
一般的に丸ダイス２０Ａ、２０Ｂは、図５（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）に示すように、２つの丸ダイス２０Ａ、２０Ｂを一組として使用する場合が多く、本実施例においても丸ダイス２０Ａ、２０Ｂを一組として使用する。スジ消しローラ１は、芯金１ａを、旋盤加工機（図示しない）の主軸に把持させ、この状態で、二つの丸ダイス２０Ａ、２０Ｂを挟圧するように接触させ、この状態で、芯金１ａを回転駆動させることで形成されている。すると、芯金１ａを挟圧するように接触した丸ダイス２０Ａ、２０Ｂの歯型が、略同時に連れ回りを開始する。この状態で芯金１ａをその軸方向の一端から他端に向かって移動させ、芯金１ａの表面全体に凹凸形状、即ち、右回転螺旋溝２ａ及び左回転螺旋溝２ｂを形成する。この後、右回転螺旋溝２ａ及び左回転螺旋溝２ｂが形成された芯金１ａの表面全体に無電解ニッケルメッキを施し、図６に示すような、スジ消しローラ１を得る。また、本発明にあっては、右回転螺旋溝２ａ及び左回転螺旋溝２ｂが形成された芯金１ａの表面全体にニッケルメッキの代わりに、亜鉛メッキを施してもよい。
【００３４】
ところで、スジ消しローラ１は、その周面を図３、図７に示すように、定着ベルト１４に摺擦される際、２個の圧縮バネ１６をスジ消しローラ１の軸方向の両端の２箇所に固定し、定着ベルト１４に対して所定の押し圧を付与する。この際、スジ消しローラ１は、その周面が、定着ベルトの表面に摺擦されるように、回転自在に支持されている。こうしてスジ消しローラ１は、定着ベルト１４の表面に押し付けられ、この状態で、定着ベルト１４に連れ回る。ここで、一定の押し圧をスジ消しローラ１の軸方向両端に加えることから、押し圧の軸方向の圧力偏差を回避することが求められる。一般に、円筒状のローラ外径に、予め設定した押力偏差分の径差（クラウン量）を設けることは知られている。つまり、スジ消しローラ１は、その径寸法が、軸方向の中央部より両端部が大きい、又は、軸方向の両端部より中央部が大きいなどの径差を有する形態である場合、凹凸形状の形成は困難である。そこで、本発明では前述した転造加工を採用すること、及び、以下に示すようなスジ消しローラ１を図７に示すようなツツミ形状にすることで、この課題を達成した。
【００３５】
このような図７に示すスジ消しローラ１を、図１に示されたカラー複写機２００に組み込む際には、図７に示すように、２個の圧縮バネ１６をスジ消しローラ１の軸方向の両端の２箇所に固定し、定着ベルト１４に対して所定の押し圧を設定する。スジは、転写紙幅に対応する２箇所で発生するから、スジの除去は同時に２箇所で行う必要があるが、２箇所の圧縮バネ１６の定着ベルト１４に対する接圧に微妙なばらつきが生じる可能性がある。このばらつきを吸収する方法として、スジ消しローラ１を、図７に示すように、ツツミ形状にすることで、定着ベルト１４の軸方向に間隔をあけて生じたスジに対し集中的に荷重を掛けている。ツツミ形状のスジ消しローラ１は、径寸法が、スジ消しローラ１の軸方向の中央部より両端部が大きくなるように形成されている。また、スジ消しローラ１の径寸法差Ｌ１（クラウン量）が、０．０１ｍｍ以上となるように形成されている。このような形状とすることで、スジ消しローラ１の軸方向両端の押し圧のバランスが崩れても、定着ベルト１４に掛かる荷重は、両端の狭い部分で荷重を集中させ易く、定着ベルト１４の両端に発生するスジに対して、効果的に作用する。
【００３６】
スジ消しローラ１として、図７に示すようなツツミ形状であることが好ましい。しかしながら、本発明のスジ消しローラ１として、図８（Ａ）に示すスジ消しローラ１Ａのように、径寸法が軸方向の何れの位置においても一定となるように形成されていてもよい。また、図８（Ｂ）に示すスジ消しローラ１Ｂように、径寸法が、スジ消しローラ１の軸方向の両端部より中央部が大きくなるように形成されていてもよい。
【００３７】
このようにして得られたスジ消しローラ１は、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、右回転螺旋溝２ａ及び左回転螺旋溝２ｂに囲まれた凸状突起２の高さ寸法Ｈが、８μｍ以上１５μｍ以下の範囲内となるように形成されている。この凸状突起２は、平面視が四角形の頂面２１と、この頂面２１と右回転螺旋溝２ａ及び左回転螺旋溝２ｂの底とに連続された４つの側面２０と、を有して構成されている。凸状突起２における頂面２１の辺は、略等しい寸法Ｗとなるように形成されているとともに、寸法Ｗが、２０μｍ以上６０μｍ以下となるように形成されている。また、凸状突起２において、頂面２１と各側面２０との境界部は、丸みを帯びた曲面から構成されているのが好ましい。より好ましくは、頂面２１と各側面２０との境界部に位置する曲面は、その曲率が５μｍ以下となるように形成されている。
【００３８】
ここで、４つの曲面のうち、回転方向下流側の２つの曲面である稜線エッジ２２は、図９（Ａ）に示すように、スジ消しローラ１の回転方向下流側の２つの曲面のことである。即ち、この稜線エッジ２２は、頂面２１が定着ベルト１４の表面に面接触する前に、定着ベルト１４の表面を削るものである。また、スジ消しローラ１の軸方向における、凹凸ピッチＰ（スジ消しローラ１の軸方向における右回転螺旋溝間隔及び左回転螺旋溝間隔）が、８０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内で略等しくなるように形成されている。また、スジ消しローラ１の軸に対する、右回転螺旋溝２ａの螺旋角度及び左回転螺旋溝２ｂの螺旋角度（以下、螺旋溝ネジレ角θ１と記す）が、３０度以上６０度以下の範囲内で略等しくなるように形成されている。凸状突起２の側面２０と頂面２１との成す角が、１３５度以上１５０度以下となるように形成されている。換言すると、図９（Ｂ）に示すように、左右の転螺旋溝２ａ、２ｂの底面を挟んで対向する側面２０同士が成す角（以下では、凸傾斜角θ２と記す）は、９０度以上１２０度以下と成るように形成されている。また、凸状突起２の頂面２１の算術平均粗さＲａが、０．２μｍ以下となるように形成されている。
【００３９】
次に、定着装置１０における定着動作の一例について、図２を参照して説明する。
【００４０】
定着装置１０において、定着動作の際に、制御部からの制御信号に基づいて駆動部が定着ローラ１１を図中時計回り方向に回転駆動する。定着ベルト１４が、適切なテンションが付与された状態でシートＰを排出する方向（図中時計回り方向）に回転移動され、加圧ローラ１５、加熱ローラ１２及びテンションローラ１３が連れ回りされる。また、定着ベルト１４は、加熱ローラ１２内部に配置されたヒータ１２ｈの発熱により所定の温度（例えばトナー定着に適する温度）まで加熱される。
【００４１】
このようにして、定着装置１０は、定着ベルト１４が回転移動されるとともに加圧ローラ１５及び加熱ローラ１２が回転され、かつ、定着ベルト１４の表面は所定の温度に加熱された状態となる。この状態において、定着ニップ部Ｎに未定着のトナー像Ｔが形成されたシートＰが通されると（図中右側から左側方向への通紙）、定着ニップ部Ｎにおける加圧及び加熱により未定着トナー像ＴをシートＰ上に熱融着されて、シートＰに定着する。
【００４２】
トナー像Ｔが定着されたシートＰは定着ニップ部Ｎから排出されるが、このときシートＰが定着ベルト１４あるいは加圧ローラ１５に巻き付いたまま出てくることがある。そのため、第１分離爪、第２分離爪の先端をシートＰの先頭端部に当接させることにより、該シートＰを定着ベルト１４あるいは加圧ローラ１５から分離させている。定着ニップ部Ｎから排出されたシートＰは、所定の排出経路を通過して定着装置１０から送り出される。
【００４３】
ここで、図３に示すように、加圧ローラ１５及び加熱ローラ１２が回転された状態において、図３（Ｂ）に示すように、スジ消しローラ１が、圧縮バネ１６を介して定着ベルト１４に一定の押し圧で摺擦されている。このように、スジ消しローラ１が、定着ベルト１４に摺擦した状態で、定着ベルト１４と共に連れ回る。スジ消しローラ１の稜線エッジ２２が、定着ベルト１４の表面を切削する。さらに連れ回るに伴って、頂面２１が定着ベルト１４の表面に面接触される。このように、切削することでスジの除去加工をした面に、潰し加工（バニシング作用）が続けて行われる。
【００４４】
このような定着装置１０によれば、スジ消しローラ１（摺擦部材）が、砥粒を含まない金属材料から構成されているから、砥粒レスを狙い、且つ砥粒集合体と類似である微小な凹凸を形成して砥粒と同様の作用を定着ベルト１４（加熱回転体）に付与する。即ち、凸状突起２が、側面２０と、定着ベルト１４の表面に面接触される頂面２１と、側面２０と頂面２１との境界に位置して頂面２１が接触する前に定着ベルト１４の表面を削る稜線エッジ２２と、を有して構成されている。これにより、凸状突起２の稜線エッジ２２が、切削又は研削作用を定着ベルト１４に施すことでスジの除去を行いつつ、頂面２１が、定着ベルト１４の表面に面接触することで潰し加工（バニシング作用）を施し、定着ベルト１４の面粗さを小さくできる。こうして、トナー像Ｔに生じる光沢劣化を抑制し、トナー像Ｔに光沢差が生じることの抑制を図ることができる。
【００４５】
また、右回転螺旋溝２ａ及び左回転螺旋溝２ｂが形成されていることにより得られる凸状突起２が、スジ消しローラ１の表面上に規則的に整列されているから、凸状突起２間に、切削により生じる研削屑等が溜まり難い。つまり、従来技術において、表層が粒子（砥粒）で構成された砥粒ローラを用いて、耐久性能を含めたスジ除去性能と光沢劣化抑制の両立を砥粒番手の調整で行うことは可能であっても、その性能を長期間維持させる事は困難であった。しかしながら、本発明では、スジ消しローラ１が、砥粒を含まない金属材料から構成されているから、切削により生じる研削屑等による目詰まりが起き難い。従って、切削又は研削作用を定着ベルト１４に施すことでスジの除去を行いつつ、定着ベルト１４の面粗さを向上させることができ、かつ、スジの除去を短時間で行いつつ、長寿命な定着装置１０及び、カラー複写機２００（画像形成装置）を提供することができる。
【００４６】
また、図９（Ａ）（Ｂ）に示すように、スジ消しローラ１（摺擦部材）の右回転螺旋溝間隔及び左回転螺旋溝間隔（以下、凹凸ピッチＰと記す場合もある）が、８０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内で略等しくなるように形成されている。このため、スジ消しローラ１の表面には、微小な凹凸が形成されることとなる。この凹凸ピッチＰを、８０μｍ以上となるように形成することで、スジ除去能率を確保することができ、１５０μｍ以下となるように形成することで、定着ベルト１４（加熱回転体）の面粗さを小さくすることができる。
【００４７】
また、スジ消しローラ１（摺擦部材）の軸に対する、右回転螺旋溝２ａの螺旋角度及び左回転螺旋溝２ｂの螺旋角度（以下、螺旋溝ネジレ角θ１と記す）が、３０度以上６０度以下の範囲内で略等しくなるように形成されている。ここで、左右回転の螺旋溝ネジレ角θ１は、凸状突起２の頂面２１を構成する辺の角度を形成する要素であり、この辺のスジ消しローラ１の回転方向に対する傾きが、３０度以下である場合には、除去過多になり易く加工痕を消すことができない。一方、６０度以上である場合には、除去性能の低下を招いてしまう。つまり、左右回転の螺旋溝ネジレ角θ１を、３０度以上６０度以下の範囲内とすることで、スジの除去効率を制御し、定着ベルト１４（加熱回転体）の面粗さを小さくすることができる。
【００４８】
また、凸状突起２の側面２０と頂面２１との成す角が、１３５度以上１５０度以下となるように形成されている。換言すると、図９（Ｂ）に示すように、左右の回転螺旋溝２ａ、２ｂの底面を挟んで対向する側面２０同士が成す角は、９０度以上１２０度以下と成るように形成されている。以下、本明細書において、凸傾斜角θ２と記す場合には、図９（Ｂ）などに示すように、左右の回転螺旋溝２ａ、２ｂの底面を挟んで対向する側面２０同士が成す角を示す。
【００４９】
この凸傾斜角θ２は、切削又は切削作用で重要な要素として捉えられている。即ち、凸傾斜角θ２に傾斜した面はすくい面として機能しつつ、削り過多の防止、或いは、削る為の食い込み量の制御を行う。この凸傾斜角θ２が、９０度以下では、凸状突起２の稜線エッジ２２の摩耗の進行が早い。一方、１２０度以上では、食い込み量が足りずに除去性能の低下を招いてしまう。つまり、凸傾斜角θ２を９０度以上１２０度以下の範囲内にすることで、除去量を制御しつつ、凸状突起２の稜線エッジ２２の摩耗の進行を防ぎ、スジ消しローラ１の延命に貢献することができる。
【００５０】
また、凸状突起２の頂面２１の平面視が、一辺が２０μｍ以上６０μｍ以下の四角形となるように形成されている。ここで、凸状突起２の頂面２１の面積は、定着ベルト１４上のスジの除去した後に残る加工痕を潰し加工（バニシング作用）で滑らかな面にするために必要な面積で、その大きさにより面粗さの制御が可能となり且つ潰し加工時間の短縮に貢献することができる。
【００５１】
また、凸状突起２の頂面２１の算術平均粗さＲａが、０．２μｍ以下となるように形成されている。凸状突起２の頂面２１は、スジの除去をした定着ベルト１４（加熱回転体）の表面に対し、潰し加工（バニシング作用）を行う際に、凸状突起２の頂面２１の面粗さが、定着ベルト１４の表面に転写される為、滑らかな面であることが必要である。つまり、凸状突起２の頂面２１の算術平均粗さＲａが、０．２μｍ以下となるように形成されていることで、スジの除去後の定着ベルト１４の面粗さを小さくすることができる。
【００５２】
また、稜線エッジ２２の曲率半径が、５μｍ以下となるように形成されている。稜線エッジ２２は、スジの除去を行う切削時の切れ刃の役割を果たし、稜線エッジ２２はより鋭利なものが理想とされている。稜線エッジ２２の曲率Ｒの大きさに設定することにより、定着ベルト１４（加熱回転体）に対する切削の性能を程よいものに調整することができるとともに、スジ消しローラ１の延命に貢献することができる。
【００５３】
また、スジ消しローラ１（摺擦部材）の径寸法が、スジ消しローラ１の軸方向の中央部より両端部が大きくなる、又は、前記両端部より前記中央部が大きくなるように形成され、中央部と両端部の径寸法差が、０．０１ｍｍ以上となるように形成されている。よって、摺擦部材の事項方向の偏荷重の回避を図ることができ、定着ベルト１４の軸方向の両端に発生するスジを、より一層、集中的に除去することができる。
【００５４】
また、スジ消しローラ１（摺擦部材）が、ビッカース硬度が８５ＨＶ以上である金属（非鉄系金属以上の硬度を有する金属）から構成されているとともに、ニッケルメッキ又は亜鉛メッキの表層を有して構成されている。ここで、スジ消しローラ１の表面の硬さが、定着ベルト１４（加熱回転体）の表面の硬さよりも硬い場合には、スジ消しローラ１の延命を図ることができる。このスジ消しローラ１の芯金１ａを鉄系金属で構成した場合には、錆の抑制になり、スジ消しローラ１を有する定着装置１０の延命を図ることができる。
【００５５】
また、本発明のスジ消しローラ１をカラー複写機２００（画像形成装置）に具備することで、定着ベルト１４（加熱回転体）の表面のスジの除去を短時間で行うことができる。これにより、スジ消しローラ１の延命を図りつつ、カラー複写機２００そのものの延命を図ることができる。
【００５６】
尚、前述した各実施形態は本発明の好ましい形態を示したに過ぎず、本発明は、これら実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々改変して実施することができる。かかる改変によってもなお本発明の定着装置、及び画像形成装置の何れかの構成を具備する限り、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【００５７】
次に、発明者らは、本発明の効果を確認すべく、以下の実験を行った。即ち、本発明のスジ消しローラ１を用いて、定着ベルト１４の性能テストを行った。
【００５８】
ここで、図１１（Ａ）（Ｂ）に示すように、本発明のスジ消しローラ１を用いた定着ベルト１４の性能テストは、スジ消しローラ１をサンプルの定着ベルト基材に摺擦させることができる簡易的な設備で行った。図１１（Ｂ）に示すように、本発明のスジ消しローラ１と定着ベルト基材の一部を切り取ってロール部材（以下、定着ベルト基材１４Ａと記す）に接着して摺接される構成とした。定着ベルト基材１４Ａは、速度Ｆを３．８３５ｍ／分の速度とする。また、定着ベルト基材１４Ａは、図１１（Ｂ）に示すように、紙面方向の右下に向かう矢印が示す方向を往路、左上に向かう矢印が示す方向を復路とする。この定着ベルト基材１４Ａの表面を、スジ消しローラ１が１往復分だけ摺擦した場合、その回数を１パスとカウントし、スジ消しローラ１により切削される定着ベルト基材１４Ａ表面の切削量を、スジの除去性能として捉える。なお、スジ消しローラ１が１往復分だけ摺擦した定着ベルト基材１４Ａ上の距離は、実際の定着ベルトの十分の一程度の距離となるように形成されている。スジ消しローラ１には、図１１（Ｂ）に示すように、その一部を除去した部分（以下、除去部１Ｗと記す。）と除去しない部分（以下、非除去部と記す。）と、を形成した。
【００５９】
図１２は、定着ベルト基材１４Ａの表面を一定のパス回数だけ摺擦した後、研磨（除去）量（μｍ）を測定した結果を示すグラフである。図１２において縦軸は、研磨（除去）量（μｍ）を示し、横軸は、定着ベルト１４の幅方向の一端から他端に向かう距離（測定幅ｍｍ）を示している。この測定は、凹凸のピッチＰ（右回転螺旋溝間隔及び左回転螺旋溝間隔）が６０μｍ、１００μｍの本発明のスジ消しローラ１、及び、従来の砥粒ローラにおいて、これらのローラを各々、図１１に示された設備にセットして行われた。図１２から、スジ消しローラ１において、除去部１Ｗにより切削されない領域Ｗが確認でき、その他の部分は、スジ消しローラ１の非除去部により切削除去されたことが確認できる。図１２から、従来の砥粒ローラと比較すると、本発明のスジ消しローラ１も十分なスジの除去性能を有していることを確認することができた。
【００６０】
図１３は、図１２に示された、凹凸のピッチＰが６０μｍのスジ消しローラ１、凹凸のピッチＰが１００μｍのスジ消しローラ１、及び従来の砥粒ローラにおいて、使用前の状態（未使用状態）及び３０万枚通紙後の状態を各々示す顕微鏡画像である。凹凸のピッチＰが６０μｍ、１００μｍのスジ消しローラ１は、両者とも切削除去性能を有しつつ、特に、凹凸のピッチＰが１００μｍのスジ消しローラ１にあっては、目詰りも殆ど見られない結果であった。また、凹凸のピッチＰが６０μｍのスジ消しローラ１は、凹凸のピッチＰが１００μｍのスジ消しローラ１よりも、空隙部分が減ることで、切削屑などによる目詰まりが確認された。
【００６１】
図１４は、本発明のスジ消しローラ１及び、従来の砥粒ローラにおいて、各々の研磨（除去）量（μｍ）を測定した結果を示すグラフである。図１４において縦軸は、研磨（除去）量（μｍ）を示し、横軸は、パス回数を示している。図１４から、従来の砥粒ローラは、パス回数を増やすと除去量が多くなることがわかる。ここで、本発明のスジ消しローラ１にあっては、短時間で２μｍを切削除去することが数値目標であるが、従来の砥粒ローラにあっても、本発明のスジ消しローラ１にあっても、両者とも、数値目標を達成するためには２パス回数が必要である。このことから、従来の砥粒ローラ、及び、本発明のスジ消しローラ１は、同等の性能であると判かる。
【００６２】
図１５（Ａ）は、本発明のスジ消しローラ１にて摺擦した部分Ａ及び定着ベルト基材１４Ａに発生したスジＳを光学顕微鏡で撮影したもので、スジ部と非スジ部の差が見分けられないレベルにスジの除去が完了している。図１５（Ｂ）は、従来の砥粒ローラで定着ベルト１４を摺擦した面を光学顕微鏡で撮影したもので、全体的に砥粒による摺擦痕で微小なざらつきが有ることが判る。
【００６３】
続いて、本発明のスジ消しローラ１においては、図１６、図１７に示すように、定着ベルト基材１４Ａを切削した定着ベルト１４表面のスジ部と非スジ部の両者を含む表面の全体を測定した範囲の面粗さを絶対粗さとして、十点平均粗さＲｚｊｉｓによって評価した。
【００６４】
図１６には、本発明のスジ消しローラ１及び従来の砥粒ローラによってスジが除去された定着ベルト基材１４Ａの面粗さについて、算術平均粗さ（Ｒａ）、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）、最大粗さ（Ｒｙ）、を測定した値が示されている。
【００６５】
図１７は、本発明のスジ消しローラ１と従来の砥粒ローラを用いてスジが除去された後の、定着ベルト基材１４Ａの面粗さを示すグラフである。図１７において縦軸は、算術平均粗さ曲線（μｍ）を示し、横軸は、測定長（ｍｍ）を示している。図１７から、本発明のスジ消しローラ１によってスジが除去された定着ベルト基材１４Ａの面粗さは、算術平均粗さ（Ｒａ）、十点平均粗さ（Ｒｚｊｉｓ）、最大粗さ（Ｒｙ）、のいずれの指標においても、従来の砥粒ローラよりも小さくなることが判った。
【００６６】
続いて、発明者らは、新品の定着ベルト１４を定着装置１０に組み込み、小サイズの転写紙１万枚の通紙を行って発生したスジ除去を行った。即ち、本発明のスジ消しローラ１を用いて、定着ベルト１４の表面を切削しつつ、図１に示されたカラー複写機２００により画像出力をした。定着ベルト１４は、円周長さ２７０ｍｍ、スジ消しローラ１直径はφ１４に形成した。画像印刷時は、図３（Ａ）に示すように、スジ消しローラ１は定着ベルト１４から離隔した状態とし、画像印刷してない時は、図３（Ｂ）に示すように、スジ消しローラ１を一定の力で定着ベルト１４に押し付けた。スジ消しローラ１は、その回転方向が、定着ベルト１４の進行方向と同一方向となるように回転させる。また、スジ消しローラ１は、その周速度が、定着ベルト１４の周速度よりも早い周速度となるように回転駆動させ、スジの除去を行った。定着ベルト１４の周速は１６０ｍｍ／ｓｅｃ、本発明のスジ消しローラ１の周速は９６０ｍｍ／ｓｅｃとし、加圧力はローラの軸方向長さで押しつけ力を除した値で１Ｎ／ｍｍ、スジを除去するため摺擦する時間は３分間である。加圧力は圧縮バネ１６により所定の荷重で押し付ける。
【００６７】
このような条件でスジの除去を行って、定着ベルト１４のスジ部と非スジ部の面粗さの差ΔＲｚｊｉｓと、出力画像の光沢劣化を評価した。スジ部における定着ベルト１４の面粗さΔＲｚｊｉｓは、０．４μｍ以上０．６μｍ以下であった。転写紙としてコート紙を使用し、スジの有無について判定をし易い青ベタ画像にて光沢度を評価した。定着温度は約１５０度である。光沢度計は日本電色製ＨＡＮＤＹ ＧＬＯＳＳＭＥＴＥＲ ＰＧ-１を用いた。定着ベルト１４の表面粗さは、接触式の表面粗さ計小坂研究所サーフコーダＳＥ-３０Ｈを用い、カットオフ値０．０８ｍｍでの絶対粗さＲｚｊｉｓで評価した。前述のように、スジの除去である相対粗さΔＲｚｊｉｓと絶対粗さＲｚｊｉｓの低減と光沢度変化の抑制は相反関係にあることを指摘している。自社複合機においてはスジを除去するための切削時間を３分間に想定しており、画像出力の合格判定値は光沢変化５％以下で、定着ベルト１４上の相対粗さΔＲｚｊｉｓは０．２μｍ、絶対粗さＲｚｊｉｓは０．４ｍｍ以下とすることが必要とされている。相対粗さΔＲｚｊｉｓと絶対粗さＲｚｊｉｓの判定値は、画像出力を限度見本と照合し得られた判定基準を、ベルト評価値に置き換えたもので、本発明のスジ消しローラ１においてもこの規格を満足することが判明した。
【００６８】
続いて、１万枚通紙及びスジ除去の動作を１セットとして、これを複数回繰り返すことで、スジ消し性能の耐久維持について評価した。通常での耐久目標は、３０万枚が目安とされており、前記動作を３０セット繰り返し、その時点のスジ消し能力を評価した。
【００６９】
図１８は、本発明のスジ消しローラ１及び従来の砥粒ローラにおいて、１万枚通紙及びスジ除去の動作を１セットとして、これを３０回繰り返し、耐久維持の評価を実施した後、このスジ消しローラ１で再度スジの除去性能を比較したグラフである。図１８において縦軸は、除去量（μｍ）を示し、横軸は、パス回数を示している。図１８から、従来の砥粒ローラは初期の性能（０Ｋ枚通紙）では高い除去性能であったが、３００Ｋ枚通紙後では要求特性に余裕が無くなり、１２００Ｋ枚通紙後では要求特性を達成できないことが判った。一般的に知られていることで砥粒を研磨剤として用いる場合は、粒径が微小であるが故に砥粒の摩滅が起こり易く、摩滅した砥粒は研磨力が低減し除去性能が劣化していく。更には摩滅した砥粒は、砥粒で構成された数μｍレベルの凹凸の空隙がなくなり、研磨屑などが堆積し易く目詰りの原因になり易い。一方、本発明のスジ消しローラ１においては、初期性能を略維持したまま１２００Ｋ枚通紙後でも除去能力は低下せず要求特性を満たしていることが判った。
【００７０】
（実施例）
次に、上述した実施形態に相当する定着装置１０及びカラー複写機２００の実施例について説明する。本発明のスジ消しローラ１の表面の凹凸のピッチＰ（スジ消しローラ１の軸方向における、右回転螺旋溝間隔及び左回転螺旋溝間隔）、凸傾斜角θ２、凹凸を形成する螺旋溝ネジレ角θ１をそれぞれ変化させ、スジの除去性能の初期特性と耐久特性とを評価した。図１９（Ａ）〜（Ｈ）に示すように、凹凸のピッチＰ、凸傾斜角θ２、凹凸を形成する螺旋溝ネジレ角θ１の値を変化させ、前述した転造加工にて、種々のスジ消しローラ１を製造した。なお、以下の実施例では、本発明のスジ消しローラ１の表面に形成する凹凸のピッチＰ、凸傾斜角θ２、凹凸を形成する螺旋溝ネジレ角θ１の具体的な数値を述べるが、これらはあくまでも一例であって、本発明は、これらに限定されるものではない。
【００７１】
（第１実施例）
実施例Ａでは、図１９（Ａ）に示すように、スジ消しローラ１の表面に形成する凹凸のピッチＰが６０μｍ、凸傾斜角θ２が１２０度、凹凸を形成する螺旋溝ネジレ角θ１が４５度となるように製造した。
【００７２】
（第２実施例）
実施例Ｂでは、図１９（Ｂ）に示すように、スジ消しローラ１の表面に形成する凹凸のピッチＰが８０μｍ、凸傾斜角θ２が１２０度、凹凸を形成する螺旋溝ネジレ角θ１が４５度となるように製造した。
【００７３】
（第３実施例）
実施例Ｃでは、図１９（Ｃ）に示すように、スジ消しローラ１の表面に形成する凹凸のピッチＰが１００μｍ、凸傾斜角θ２が１２０度、凹凸を形成する螺旋溝ネジレ角θ１が４５度となるように製造した。
【００７４】
（第４実施例）
実施例Ｄでは、図１９（Ｄ）に示すように、スジ消しローラ１の表面に形成する凹凸のピッチＰが１５０μｍ、凸傾斜角θ２が１２０度、凹凸を形成する螺旋溝ネジレ角θ１が４５度となるように製造した。
【００７５】
（第５実施例）
実施例Ｅでは、図１９（Ｅ）に示すように、スジ消しローラ１の表面に形成する凹凸のピッチＰが１００μｍ、凸傾斜角θ２が１２０度、凹凸を形成する螺旋溝ネジレ角θ１が６５度となるように製造した。
【００７６】
（第６実施例）
実施例Ｆでは、図１９（Ｆ）に示すように、スジ消しローラ１の表面に形成する凹凸のピッチＰが１００μｍ、凸傾斜角θ２が１２０度、凹凸を形成する螺旋溝ネジレ角θ１が２５度となるように製造した。
【００７７】
（第７実施例）
実施例Ｇでは、図１９（Ｇ）に示すように、スジ消しローラ１の表面に形成する凹凸のピッチＰが１００μｍ、凸傾斜角θ２が７０度、凹凸を形成する螺旋溝ネジレ角θ１が４５度となるように製造した。
【００７８】
（第８実施例）
実施例Ｈでは、図１９（Ｈ）に示すように、スジ消しローラ１の表面に形成する凹凸のピッチＰが１２０μｍ、凸傾斜角θ２が１６０度、凹凸を形成する螺旋溝ネジレ角θ１が４５度となるように製造した。
【００７９】
実施例Ａ〜Ｈのように製造されたこれらのサンプルを用いて、初期性能と３０万枚通紙後の耐久性能評価を行った。結果を表１に示す。
【００８０】
【表１】
2015138099.tif 000003
【００８１】
表１に示すように、ピッチＰが６０μｍ以上１５０μｍ以下の凹凸では、何れのローラも除去性能があることが確認された。凹凸のピッチＰが小さい６０μｍ以下の形態と螺旋溝ネジレ角θ１を３０度より緩やかにした２５度の形態では、耐久性能で何れも要求値を満足するものではなかった。更に、凸傾斜角θ２も９０度より鋭角になる６０度の傾斜では、凸状突起２の稜線エッジ２２の磨耗が急激に進行するのが確認された。
【００８２】
判定基準は３分間のスジを除去するために摺擦した際に、定着ベルト１４の表面の面粗さが、相対粗さΔＲｚｊｉｓ≦０．２μｍ、又は、絶対粗さＲｚｊｉｓ≦０．４μｍに低減可能なことである。
【００８３】
ここで、図２０（Ａ）は、本発明のスジ消しローラの表面を模式的に示したものである。（Ｂ）は、従来の砥粒ローラのそれぞれの表面を模式的に示したものである。図２１（Ａ）（Ｂ）は、それぞれ、図２０（Ａ）（Ｂ）それぞれの断面を示している。図２１（Ａ）に示すように、本発明のスジ消しローラ１は、凹凸が規則的に整列し、袋小路になること無く、切削屑の排出経路を確保していると推察できる。一方、図２１（Ｂ）に示すように、従来の砥粒ローラは、砥粒の起伏がランダムになり、砥粒の塊で空隙部分が袋小路のように形成されるため、研磨屑などの排出経路が分断され目詰まりになり易いと推察される。これに対し、なお、ここで言うＲｚｊｉｓとＲＳＭは砥粒の塊となった高さとその間隔のことである。
【００８４】
図２２は、凹凸ピッチを種々変更したスジ消しローラ１を用いて、定着ベルト１４の表面を切削した際の切削除去量を示すグラフである。図２２において縦軸は、除去量（μｍ）を示し、横軸は、パス回数を示している。図２２から、凹凸ピッチが小さくなるにつれ、切削除去量が低下しているのが判る。また、本発明のスジ消しローラ１のテスト加工の規格目標である２パス回数で「２μｍ」以上を除去することができるものは、凹凸ピッチが８０μｍ以上であることが判った。
【００８５】
図２３は、凹凸ピッチを種々変更し、凹凸ピッチ毎のスジ消しローラ１をカラー複写機２００に組み込んで、画像形成した際のトナー像Ｔに生じる光沢変化量を示すグラフである。ここでいう光沢変化量とは、本発明のスジ消しローラ１を用いて定着ベルト１４を摺擦し、面粗さを小さくした状態で画像出力した際の画像の光沢の変化量のことである。転写紙としてコート紙を使用し、スジの有無について判定をし易い青ベタ画像にて光沢度を評価した。定着温度は約１５０度である。光沢度計は日本電色製ＨＡＮＤＹ ＧＬＯＳＳＭＥＴＥＲ ＰＧ-１を用いて評価画像の光沢度を測定した。図２３において縦軸は、光沢変化量（％）を示し、横軸は、凹凸ピッチ（μｍ）を示している。なお、光沢変化量の規格目標は５％以下であるが、この５％以下を達成するには、凹凸ピッチは１５０μｍ以下に設定する必要があることが確認できる。また、凹凸ピッチは、８０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲内が適していることが判った。
【００８６】
図２４は、螺旋溝ネジレ角θ１を種々変更したスジ消しローラ１を用いて、定着ベルト１４の表面を切削した際の切削除去量を示すグラフである。図２４において縦軸は、除去量（μｍ）を示し、横軸は、螺旋溝ネジレ角θ１を示している。図２４から、螺旋溝ネジレ角θ１を６０度以下に設定すれば２パス回数で「２μｍ」以上の除去を確保できることが判る。螺旋溝ネジレ角θ１を６０度以上である場合には、除去性能の低下を招いてしまう。ここで、螺旋溝ネジレ角θ１を２５度に設定した際には、図２５の（Ａ）に示すように、削れ過ぎで波打ち形状となり加工痕が目立つ。図２５の（Ｂ）に示すように、正常な加工痕と両者を比較するとスジが際立っていることが判る。つまり、螺旋溝ネジレ角θ１が６０度以上である場合にはスジの除去性能が低く、３０度以下である場合には、バニシング作用で加工痕を消すことができないことが判った。また、螺旋溝ネジレ角θ１を、３０度以上６０度以下の範囲内とすることで、スジの除去性能を確保しつつ、定着ベルト１４（加熱回転体）の面粗さを小さくすることができることが判った。なお、図２５（Ａ）は、螺旋溝ネジレ角を４５度に形成した本発明のスジ消しローラを用いて摺擦された定着ベルトの表面を示す顕微鏡画像である。図２５（Ｂ）は、螺旋溝ネジレ角を２５度に形成した本発明のスジ消しローラを用いて摺擦された定着ベルトの表面を示す顕微鏡画像である。
【００８７】
図２６は、凸状突起２の凸傾斜角θ２を種々変更したスジ消しローラ１を用いて、定着ベルト１４の表面を切削した際の切削除去量を示すグラフである。図２６において縦軸は、除去量（μｍ）を示し、横軸は、凸傾斜角θ２を示している。図２６から、凸傾斜角θ２が１２０度近傍である場合に、テスト加工の２パス「２μｍ」以上条件をクリアしていることが判る。また、凸傾斜角θ２が鋭角になる６０度のサンプルでは、図２７（Ａ）に示す初期状態に比べ、条件クリア後である（Ｂ）は、激しく摩耗し稜線エッジ２２が丸まっていることが確認された。
【００８８】
本実施例のサンプルは初期特性では、合格レベルとなったが、凹凸の空隙が小さい形態は目詰まりを生じさせやすく、螺旋溝ネジレ角θ１の緩やかな形態は加工痕を残し易いことが判った。更に凸傾斜角θ２が鋭角な形態は、摩耗が激しく進行し、耐久性能で不合格となることが確認された。不図示の光沢劣化については、凸状突起２の頂面２１の面積と表面粗さに関係が深く、今回のサンプルのうち、凹凸ピッチＰ１００μｍ、高さＨ１２μｍ、凸傾斜角θ２が１２０度、螺旋溝ネジレ角θ１が４５度である場合が、最も良い結果を得た。
【００８９】
ここで、凸状突起２の頂面２１の面粗さは何れのサンプルも算術平均粗さＲａ：０．０５μｍ以下・十点平均粗さＲｚｊｉｓ：０．２μｍ以下・最大高さＲｔ（Ｒｙ）：０．３μｍであり、いずれも光沢劣化が少なく合格域に収まることを確認した。
【００９０】
以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明は上記実施例の構成に限定されるものではない。
【００９１】
なお、本発明にいう加熱回転体は、上記のような定着ベルト１４に限るものではなく、例えば、熱源を内蔵したローラ等であってもよい。また、本発明にいう加圧回転体は、上記のような加圧ローラ１５に限るものではなく、例えば、内側から何らかの押圧歩合によって加熱回転体に押圧される無端ベルトであってもよい。
【００９２】
また、上述した実施形態のカラー複写機２００では、複数の感光体２０５Ｃ、２０５Ｋ、２０５Ｍ、２０５Ｙが一列に並べて配置され他フルカラーのタンデム型の画像形成装置について説明するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、感光体を一つのみ備えるモノクロの画像形成装置や、リボルバ型の画像形成装置であってもよい、本発明の目的に反しない限り、画像形成部に定着装置と、を少なくとも備えていれば、画像形成装置の構成は任意である。
【００９３】
なお、前述した各実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、当業者は、従来公知の知見に従い、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。かかる変形によってもなお本発明の定着装置及び画像形成装置の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。
【符号の説明】
【００９４】
１          スジ消しローラ（「摺擦部材」の一例）
２          凸状突起
２ａ        右回転螺旋溝
２ｂ        左回転螺旋溝
１０        定着装置
１４        定着ベルト（「加熱回転体」の一例）
１５        加圧ローラ（「加圧回転体」の一例）
２０        側面
２１        頂面
２２        稜線エッジ
２００      画像形成装置
Ｐ          凹凸のピッチ（「右回転螺旋溝間隔、及び、左回転螺旋溝間隔」の一例）
θ１        螺旋溝ネジレ角
（「右回転螺旋溝の螺旋角度、及び、左回転螺旋溝の螺旋角度」の一例）
θ２        凸傾斜角
【先行技術文献】
【特許文献】
【００９５】
【特許文献１】特開２００８−４０３６４号公報
【特許文献２】特開２００８−４０３６３号公報
【図１】
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【図２】
2015138099.tif 000005
【図３】
2015138099.tif 000006
【図５】
2015138099.tif 000007
【図６】
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【図７】
2015138099.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2015138099.tif 000013
【図１２】
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【図１４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2015138099.tif 000019
【図２１】
2015138099.tif 000020
【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２６】
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【図２９】
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【図３０】
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【図４】
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【図１３】
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【図１５】
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【図２０】
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【図２５】
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【図２７】
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【図２８】
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