(57)【要約】【課題】定着後の画質の低下が抑えられつつウォームアップ時間の短縮が図られ、且つ製造が容易な定着装置、及びそのような定着装置を有する画像形成装置を提供する。【解決手段】金属基材９１Ａ−１の表面上に少なくとも弾性層９１Ａ−２が形成されてなり熱源によって加熱されつつ回転する定着ベルト９１Ａと、定着ベルト９１Ａに圧接してニップ部を形成しつつ回転する加圧ローラと、を有し、トナー像が表面に形成されたシート状の記録媒体をニップ部に受け入れて送り出しつつ、未定着トナー像を記録媒体に定着させる定着装置において、金属基材９１Ａ−１の表面が、ニップ部を通過する記録媒体と重なる領域を少なくとも含む範囲に亘って凹凸形状を有している。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の表面上に少なくとも弾性層が形成されてなり熱源によって加熱されつつ回転する加熱回転体と、該加熱回転体に圧接して該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、を有し、トナー像が表面に形成されたシート状の記録媒体を前記ニップ部に受け入れて該記録媒体を送り出しつつ、前記加熱回転体及び前記加圧回転体による加熱と加圧とにより、前記未定着トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、
前記基材の前記表面が、前記ニップ部を通過する前記記録媒体と重なる領域を少なくとも含む範囲に亘って凹凸形状を有していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記凹凸形状における凹部は、その深さが８μｍ以上かつ３２μｍ以下で、隣り合う凹部間のピッチが０．３ｍｍ以上かつ１．７ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記弾性層は、前記凹凸形状における凸部からの膜厚が、４５μｍ以上かつ２１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の定着装置。
【請求項４】
シート状の記録媒体にトナー像を形成する像形成装置と、該像形成装置により形成されたトナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置と、を有する画像形成装置において、
前記定着装置が、請求項１から３のうちいずれか１項記載の定着装置であ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、トナー像をシート状の記録媒体に定着させる定着装置、及びそのような定着装置を有する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形成される。そして、その転写されたトナー像が定着装置での加熱及び加圧によって記録媒体に定着される。
【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、この加熱回転体に圧接して該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、加熱回転体及び加圧回転体による加熱と加圧とにより、トナー像が記録媒体に定着する。
【０００４】
ここで、多くの定着装置は、画像形成装置に電源が投入されてから、加熱回転体の温度が定着に十分な温度に達するまである程度のウォームアップ時間を必要とする。昨今の省エネルギーの観点からは、このウォームアップ時間は短いほど好ましい。このため、加熱回転体については、低熱容量で高熱伝導率であることが求められることが多い。
【０００５】
加熱回転体の多くは記録媒体上のトナー像との密着性を高めるために表層に弾性層を有しており、この弾性層の、膜厚方向についての熱伝導率を高めることで、加熱回転体の高熱伝導率化を図る各種の技術が提案されている。
【０００６】
例えば、弾性層を、弾性材料にカーボンファイバーをランダムに配向した状態で分散させて構成することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。このようなカーボンファイバーは、製造時には面内方向に配向し易すく、面内方向への配向は、膜厚方向についての熱伝導率の低下を招きがちである。特許文献１に記載の発明では、このような熱伝導率の低下を、カーボンファイバーのランダムな配向により抑制することで、弾性層の、膜厚方向についての熱伝導率が高められている。
【０００７】
また、例えば、熱伝導性充填剤が配合された有機材料によって三次元網目形状を有する熱流路を形成し、その後、三次元網目形状の空孔部を弾性材料で埋めることで弾性層を構成することが提案されている（例えば、特許文献２参照）。特許文献２に記載の発明では、熱伝導率が低くなりがちな弾性材料とは別材料で熱流路を形成しておくことで、膜厚方向についての熱伝導率の向上が図られている。
【０００８】
また、例えば、弾性層を、膜厚方向に延びる空孔が内部に設けられたシリコーンゴム層で形成し、さらに、その空孔部内に、炭素繊維を配して膜厚方向の熱流路を確保することが提案されている（例えば、特許文献３参照）。特許文献３に記載の発明では、熱流路を形成する炭素繊維の固定が弱いため、弾性層の変形時には空孔部内で炭素繊維が滑ってシリコーンゴムへの応力集中が防がれ、弾性層の変形が容易なものとなっている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、特許文献１に記載の発明では、カーボンファイバーをランダムに配向させるために、シリカ、アルミナ、酸化鉄等の配向阻害成分が弾性層に混ぜられているが、これらの物質は、弾性層の硬度を高める可能性がある。特に弾性層の表面硬度が高まってしまうと、定着後のトナー像に画質の低下が生じる恐れがあり、弾性層の表面硬度はなるべく低い方が好ましい。
【００１０】
また、特許文献２に記載の発明では、三次元網目形状の空孔部を埋める弾性材料が弾性層の熱容量を増大させる可能性がある。このような熱容量の増大は温度上昇時間を延ばしてしまうため、特許文献２に記載の発明では、定着装置におけるウォームアップ時間について十分な短縮が得られない恐れがある。
【００１１】
また、特許文献３に記載の発明では、製造時にシリコーンゴム内の空孔部を所望の形状と配置に制御する必要があり、特に、炭素繊維とシリコーンゴムとを混練して弾性層を形成する際にこのような制御が非常な手間となるという問題がある。
【００１２】
そこで、本発明は、定着後の画質の低下が抑えられつつウォームアップ時間の短縮が図られ、且つ製造が容易な定着装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述した課題を解決するため、請求項１にかかる発明は、
基材の表面上に少なくとも弾性層が形成されてなり熱源によって加熱されつつ回転する加熱回転体と、該加熱回転体に圧接して該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、を有し、トナー像が表面に形成されたシート状の記録媒体を前記ニップ部に受け入れて該記録媒体を送り出しつつ、前記加熱回転体及び前記加圧回転体による加熱と加圧とにより、前記未定着トナー像を前記記録媒体に定着させる定着装置において、
前記基材の前記表面が、前記ニップ部を通過する前記記録媒体と重なる領域を少なくとも含む範囲に亘って凹凸形状を有していることを特徴とする定着装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１にかかる発明の定着装置では、加熱回転体を成す基材の表面が、ニップ部を通過する記録媒体と重なる領域を少なくとも含む範囲に亘って凹凸形状を有している。この凹凸形状により、少なくとも記録媒体を加熱する範囲において基材と弾性層との接触面積が大きくなるため、基材から弾性層へと効率良く熱が伝達されることとなる。また、凹部の深さ分、弾性層の厚みを稼ぐことができるので、弾性層を薄膜化して低熱容量化を図りつつも、弾性層表面の硬度を低下させて、定着後の画質の低下を抑えることができる。このように、請求項１にかかる発明の定着装置によれば、定着後の画質の低下が抑えられつつ、基材から弾性層への熱伝導性の向上や弾性層の低熱容量化によりウォームアップ時間の短縮が図られることとなる。さらに、これらの効果を得るために必要な加工は、例えば切削加工等による基材表面に対する凹凸形状の形成のみであり、上述した特許文献３に記載の発明における空孔部の制御等に比べて製造が容易となる。このように、請求項１にかかる発明の定着装置は、定着後の画質の低下が抑えられつつウォームアップ時間の短縮が図られ、且つ製造が容易なものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【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】図１の画像形成装置が備えるプロセスカートリッジの概略構成図である。
【図３】本発明の一実施形態の定着装置の概略構成図である。
【図４】図３に示されている定着装置の模式的な外観斜視図である。
【図５】図３及び図４に示されている略円筒型の定着ベルトの、中心軸を含む断面の表面側の一部を示した拡大断面図である。
【図６】第１〜第５実施例、及び比較例において測定されたマルテンス硬度及び見掛熱伝導率を、溝の深さを横軸にとってプロットしたグラフである。
【図７】第３、第６〜第９実施例、及び比較例において測定されたマルテンス硬度及び見掛熱伝導率を、溝のピッチを横軸にとってプロットしたグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
（画像形成装置の実施形態）
まず、本発明の一実施形態にかかる画像形成装置について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１８】
図１は、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は、図１の画像形成装置が備えるプロセスカートリッジの概略構成図である。
【００１９】
本発明の一実施形態にかかる画像形成装置１は、シート状の記録媒体Ｓに、トナー像を形成して定着させる複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機などとして用いられるものである。なお、本実施形態においては、タンデム方式のフルカラー画像形成装置について説明するが、例えば４サイクル式のフルカラー画像形成装置等であってもよい。画像形成装置は、記録媒体Ｓにトナー像を形成する像形成装置と、像形成装置によって記録媒体Ｓに形成されたトナー像を該記録媒体Ｓに定着させる定着装置と、を少なくとも備えたものであればよい。
【００２０】
図１に、画像形成装置１を示す。画像形成装置１は、レーザ光Ｌを照射する露光装置３と、レーザ光Ｌによって静電潜像が形成され且つ該静電潜像からトナー像を形成するプロセスユニット５と、を備えている。また、画像形成装置１は、プロセスユニット５からトナー像が転写される中間転写ユニット７と、その中間転写ユニット７からトナー像を記録媒体Ｓに転写する二次転写部８と、を備えている。そして、画像形成装置１は、二次転写部８によって転写されたトナー像を記録媒体Ｓに定着させる定着装置９を備えている。さらに、画像形成装置１は、トナー像が定着された記録媒体Ｓを一時的に保持するストックトレイ１１と、複数枚の記録媒体Ｓを収容する給紙トレイ１３と、排出ローラ４１と、トナーボトルを収容するためのボトル収容部４３と、を備えている。排出ローラ４１は、定着後の記録媒体Ｓを、ストックトレイ１１へと排出するものである。露光装置３、プロセスユニット５、中間転写ユニット７及び二次転写部８を合わせたものが、本発明にいう像形成装置の一例に相当する。また、定着装置９が、本発明にいう定着装置の一実施形態に相当する。
【００２１】
露光装置３は、後述する帯電装置１７によって帯電された感光体ドラム１５の表面に、レーザ光Ｌを照射して画像データに応じた静電潜像を形成するものである。露光装置３は、レーザ光Ｌを放射する半導体レーザからなる光源と、レーザ光Ｌを主走査方向に偏向させる光偏向器と、偏向されたレーザ光Ｌを被走査面としての感光体ドラム１５の表面に向けて集光する光走査光学系と、を備えている。
【００２２】
プロセスユニット５は、感光体ドラム１５の表面を帯電させるプロセス、感光体ドラム１５の表面の静電潜像を現像してトナー像を形成するプロセス、感光体ドラム１５の表面の転写残トナーを除去するプロセス、を順次繰り返して行うものである。
【００２３】
プロセスユニット５は、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラック（以下、それぞれの色に対応する部材には、「Ｙ」、「Ｃ」、「Ｍ」、「Ｋ」を付す。）のそれぞれのトナー像を生成するためのプロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを備えている。
【００２４】
プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれは、画像形成装置１の本体に対して着脱可能に構成されており、寿命到達時や消耗時に、これらに該当するプロセスカートリッジを交換できるようになっている。
【００２５】
プロセスカートリッジ１０Ｙは、図２に示すように、露光装置３から照射されたレーザ光Ｌによって静電潜像が形成される感光体ドラム１５Ｙと、前記感光体ドラム１５Ｙを帯電させる帯電装置１７Ｙと、を備えている。また、プロセスカートリッジ１０Ｙは、前記静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置１９Ｙと、前記感光体ドラム１５Ｙの表面をクリーニングするクリーニング装置２１Ｙと、を備えている。プロセスカートリッジ１０Ｙには、カラー画像の色分解成分に対応するイエローのトナーが収容されている。
【００２６】
プロセスカートリッジ１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、前述のプロセスカートリッジ１０Ｙと同様の構成を備えている。プロセスカートリッジ１０Ｍには、カラー画像の色分解成分に対応するマゼンタのトナーが収容されている。プロセスカートリッジ１０Ｃには、カラー画像の色分解成分に対応するシアンのトナーが収容されている。プロセスカートリッジ１０Ｋには、カラー画像の色分解成分に対応するブラックのトナーが収容されている。
【００２７】
感光体ドラム１５は、円筒形状に形成されたアルミニウム素管からなり、該アルミニウム素管の外周面には、有機感光体層が設けられている。感光体ドラム１５は、画像形成信号に対応して走査されたレーザ光Ｌによって前記有機感光体層に静電潜像が形成され、後述する現像装置１９のトナーによって未定着画像としてのトナー像が形成される。
【００２８】
有機感光体層は、前記アルミニウム素管の外周面にコーティングされるアンダコート層を有している。有機感光体層は、光電変換によってプラスの電荷とマイナスの電荷とを生ずる電荷発生層を有している。有機感光体層は、さらに、前記電荷発生層で生じたプラスの電荷を輸送して表面に帯電されたマイナスの電荷を中和する電荷輸送層と、耐久性を向上させるためのオーバコート層を有している。
【００２９】
帯電装置１７は、帯電バイアスを印加することによって感光体ドラム１５の表面を所望の極性および所望の電位に一様に帯電させる帯電部材を備えている。帯電部材としては、例えば、弾性体からなる帯電ローラや、ワイヤ電極とグリッド電極とを有するスコロトロン帯電器などを用いることができる。
【００３０】
現像装置１９は、感光体ドラム１５の表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて現像を行うものである。現像装置１９は、トナー担持体としての現像ローラを備えている。現像ローラは、磁界発生手段としてのマグネットローラが内部に設けられている。現像ローラは、表面にトナーを担持しながら回転することによって、前記トナーを感光体ドラム１５と対向する現像領域へ搬送する。
【００３１】
現像ローラは、現像バイアス電源から現像バイアスが印加されている。このため、前記現像領域において、現像ローラ表面の電位と感光体ドラム１５の表面の静電潜像部分における電位との間に電位差が発生し、この電位差によって形成される現像電界の作用を受けて、トナーが静電潜像部分に付着する。これにより、感光体ドラム１５上の静電潜像が未定着画像としてのトナー像になる。なお、現像装置１９としては、このような構成に限らず、公知のものを利用することができる。
【００３２】
クリーニング装置２１は、後述する中間転写ユニット７に転写されずに感光体ドラム１５の表面に残留した転写残トナーを前記感光体ドラム１５の表面から除去するものである。クリーニング装置２１は、感光体ドラム１５の表面上の転写残トナーを掻き取って除去するブレード部材を備えている。
【００３３】
ブレード部材は、ポリウレタン樹脂などの合成樹脂で形成されており、クリーニング装置２１の金属製支持体に貼り付けられている。ブレード部材は、感光体ドラム１５の回転方向に対してカウンタ方向とされ、前記感光体ドラム１５の表面に接触している。ブレード部材は、転写残トナーの他に、記録媒体Ｓの紙粉、帯電装置１７によって感光体ドラム１５を帯電した際の放電生成物、トナーに添加されている添加剤、トナーに含まれる不純物などを、感光体ドラム１５の表面から除去する。
【００３４】
中間転写ユニット７は、感光体ドラム１５の表面のトナー像を記録媒体Ｓの表面に転写するものである。中間転写ユニット７は、無端状の中間転写ベルト２７と、前記中間転写ベルト２７が張架され且つ該中間転写ベルト２７を周回させるクリーニングバックアップローラ２５および二次転写バックアップローラ１２と、を備えている。また、中間転写ユニット７は、各色に対応する複数の感光体ドラム１５のそれぞれに対向するとともに前記中間転写ベルト２７を前記複数の感光体ドラム１５のそれぞれに押し当てる複数の一次転写ローラ２９Ｙ、２９Ｍ、２９Ｃ、２９Ｋを備えている。また、中間転写ユニット７は、ベルトクリーニング装置３３を備えている。
【００３５】
中間転写ベルト２７は、テンションローラ３５によって所定の張力に保持された状態で、図面上の反時計回りに周回される。中間転写ベルト２７は、例えば、フッ化ビニリデン樹脂、四フッ化エチレン−エチレン共重合体樹脂、ポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂などが単層または複数層で構成され、カーボンブラック等の導電性材料が分散されて構成されている。
【００３６】
一次転写ローラ２９Ｙ、２９Ｍ、２９Ｃ、２９Ｋは、カーボンブラック等の導電性材料を含み、半導電性とされている。一次転写ローラ２９Ｙ、２９Ｍ、２９Ｃ、２９Ｋは、トナーの電荷の極性とは逆の極性でバイアスが印加されている。このため、感光体ドラム１５の表面から中間転写ベルト２７側にトナーを引き寄せて該中間転写ベルト２７にトナー像を一次転写する。
【００３７】
二次転写部８は、前記中間転写ベルト２７に記録媒体Ｓを押し当てる二次転写ローラ３１を備えている。二次転写ローラ３１は、二次転写バックアップローラ１２に対向して設けられている。
【００３８】
二次転写ローラ３１は、一次転写ローラ２９Ｙ、２９Ｍ、２９Ｃ、２９Ｋと同様に、カーボンブラック等の導電性材料を含み、半導電性とされており、トナーの電荷の極性とは逆の極性でバイアスが印加されている。このため、中間転写ベルト２７の表面から記録媒体Ｓ側にトナーを引き寄せて該記録媒体Ｓにトナー像を二次転写する。
【００３９】
ベルトクリーニング装置３３は、中間転写ベルト２７に当接するウレタンゴムなどの弾性体で構成されたクリーニングブレードを備えている。クリーニングブレードは、揺動可能なブレードホルダに着脱可能に保持されている。クリーニングブレードは、中間転写ベルト２７の周回方向に対してカウンタ方向で前記中間転写ベルト２７に接触し、中間転写ベルト２７の表面の転写残トナーを堰き止めて除去する。
【００４０】
このため、クリーニングブレードは、転写残トナーの他に、記録媒体Ｓの紙粉、トナーに添加されている添加剤、トナーに含まれる不純物などを、中間転写ベルト２７の表面から除去する。中間転写ベルト２７から除去されたトナーは、ベルトクリーニング装置３３内に設けられている搬送手段によってトナー回収部に回収される。
【００４１】
定着装置９は、記録媒体Ｓ上の未定着トナー像を加熱および加圧して、記録媒体Ｓにそのトナー像を定着させるものである。定着装置９は、定着ベルトを有する加熱機構部９１と、定着ベルトと圧接して該定着ベルトを回転駆動する加圧ローラ９２と、を備えている。この定着装置９については、後で詳細に説明する。
【００４２】
給紙トレイ１３は、画像形成装置１の下部に設けられている。給紙トレイ１３には、用紙などの記録媒体Ｓが複数枚収容されている。記録媒体Ｓは、給紙ローラ３７によって一枚毎に給紙トレイ１３から引き出されて、画像形成装置１内に形成された記録媒体搬送経路Ｒを搬送される。
【００４３】
ボトル収容部４３は、画像形成装置１の上部に設けられている。ボトル収容部４３には、トナーボトル４５Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃ、４５Ｋが収容されている。トナーボトル４５Ｙには、カラー画像の色分解成分に対応するイエローのトナーが充填される。トナーボトル４５Ｍには、カラー画像の色分解成分に対応するマゼンタのトナーが充填される。トナーボトル４５Ｃには、カラー画像の色分解成分に対応するシアンのトナーが充填される。トナーボトル４５Ｋには、カラー画像の色分解成分に対応するブラックのトナーが充填される。
【００４４】
各トナーボトル４５Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃ、４５Ｋ内の各色のトナーは、それぞれ図示しないトナー供給送置によって、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれの現像装置１９に適宜供給される。各トナーボトル４５Ｙ、４５Ｍ、４５Ｃ、４５Ｋは、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋとは独立して画像形成装置１に対して着脱可能に構成されている。
【００４５】
次に、上述のように構成された画像形成装置１の基本的動作について説明する。
【００４６】
画像形成装置１において画像形成動作が開始されると、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのそれぞれの感光体ドラム１５が図面上の反時計回りに回転駆動される。そして、各感光体ドラム１５の表面がそれぞれの帯電装置１７によって所定の極性に一様に帯電される。
【００４７】
次いで、帯電された各感光体ドラム１５の表面に、露光装置３からレーザ光Ｌがそれぞれ照射されて、各感光体ドラム１５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム１５への露光に使われる画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの色情報に分解した単色の画像情報とされる。
【００４８】
次いで、各感光体ドラム１５の表面の静電潜像に、各現像装置１９によってトナーが供給され、静電潜像からトナー像が形成される。また、各一次転写ローラ２９Ｙ、２９Ｍ、２９Ｃ、２９Ｋに、トナーの帯電極性と逆極性のバイアスが印加される。これにより、各一次転写ローラ２９Ｙ、２９Ｍ、２９Ｃ、２９Ｋと各感光体ドラム１５との間で転写電界が形成される。そして、各感光体ドラム１５に形成された各所のトナー像が、前記転写電界によって、図中の反時計回りに周回する中間転写ベルト２７上に順次重ね合わされて転写される。このとき、中間転写ベルト２７上にフルカラーのトナー像が担持される。
【００４９】
次いで、トナー像が転写された後の各感光体ドラム１５の表面に残留する転写残トナーは、各クリーニング装置２１によって各感光体ドラム１５の表面から除去される。さらに、各感光体ドラム１５の表面は、図示しない除電装置によって除電作用を受けて、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。
【００５０】
また、給紙ローラ３７が不図示の駆動装置によって回転され、給紙トレイ１３から一枚の記録媒体Ｓが記録媒体搬送経路Ｒに送り出される。記録媒体搬送経路Ｒに送り出された記媒体Ｓは、一対のレジストローラ３９によってタイミングが計られて、二次転写ローラ３１とこれに対向する二次転写バックアップローラ１２との間に送られる。このとき、二次転写ローラ３１には、中間転写ベルト２７上のトナー像のトナーの帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより転写電界が形成される。そして、この転写電界によって、中間転写ベルト２７上のトナー像が記録媒体Ｓ上に一括して転写される。また、トナー像の転写後の中間転写ベルト２７の表面に残留する転写残トナーは、ベルトクリーニング装置３３によって除去される。
【００５１】
次いで、トナー像が転写された記録媒体Ｓは、定着装置９へと搬送され、加熱機構部９１の定着ベルトと加圧ローラ９２との間のニップ部において記録媒体Ｓに熱と圧力とが加えられることによってトナー像が記録媒体Ｓに定着される。そして、ニップ部を通過した記録媒体Ｓは、その後、排出ローラ４１によってストックトレイ１１へと排出される。
【００５２】
このような画像形成装置１の基本的動作は、記録媒体Ｓ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作である。このような動作以外にも、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋのいずれか一つを使用して単色画像を形成したり、２台または３台のプロセスカートリッジを用いて、二色または三色の画像を形成したりしてもよい。
【００５３】
（定着装置の実施形態）
次に、定着装置９の詳細な構造について、図３及び図４を参照して説明する。
【００５４】
図３は、本発明の一実施形態の定着装置の概略構成図であり、図４は、図３に示されている定着装置の模式的な外観斜視図である。
【００５５】
定着装置９は、図３及び図４に示すように、加熱機構部９１と、加圧ローラ９２と、を備えている。
【００５６】
加熱機構部９１は、定着ベルト９１Ａと、支持部材９１Ｂと、ニップ形成部材９１Ｃと、熱源９１Ｄと、フランジ９１Ｅと、を備えている。定着ベルト９１Ａは、無端ベルト状に形成されている。この定着ベルト９１Ａについては、後で詳細に説明する。支持部材９１Ｂは、定着ベルト９１Ａの内側に配置され、定着ベルト９１Ａを循環移動可能に支持している。また、この支持部材９１Ｂの両端にフランジ９１Ｅが取り付けられており、定着ベルト９１Ａは、これら一対のフランジ９１Ｅによって略円筒型に整形されるとともに、その循環移動がガイドされる。ニップ形成部材９１Ｃは、支持部材９１Ｂにおける加圧ローラ９２に対向する箇所に配置されている。このニップ形成部材９１Ｃに定着ベルト９１Ａを介して加圧ローラ９２が押しつけられることにより、定着ベルト９１Ａと加圧ローラ９２との間にニップ部Ｎが形成される。
【００５７】
ここで、定着ベルト９１Ａはニップ部Ｎおいてニップ形成部材９１Ｃを摺擦する。そして、定着ベルト９１Ａとニップ形成部材９１Ｃとの界面には、その方法についてここでは特定しないが、以下に説明する方法により、グリスやオイル等の潤滑剤が供給されて両者間の摩擦が低減されている。潤滑剤の供給方法としては、潤滑剤が安定して供給されるように、潤滑剤を含浸させたメッシュ状の潤滑シートを定着ベルト９１Ａとニップ形成部材９１Ｃとの間に挟むといった方法が挙げられる。このような潤滑シートは、定着ベルト９１Ａの移動につれて動かないように、ニップ形成部材９１Ｃに固定されることとなる。
【００５８】
熱源９１Ｄは、例えば、ハロゲンヒータで構成され、定着ベルト９１Ａの移動軌跡内側に配置されている。定着ベルト９１Ａは、加熱回転体の一例に相当する。尚、熱源９１Ｄの他の例としては、セラミックヒータやカーボンヒータ等が挙げられる。また、後述するように定着ベルト９１Ａには基材として金属基材が用いられている。このことを利用し、熱源９１Ｄとして、ＩＨ（電磁誘導）加熱方式で加熱するＩＨヒータを採用してもよい。尚、熱源９１Ｄとしては、コイルやコアを必要とするＩＨヒータに比べて部品点数が少ないハロゲンヒータの方が、定着装置９全体の熱容量の低減とコスト削減の観点からは有利である。
【００５９】
ここで、本実施形態では、熱源９１Ｄによる加熱は、定着ベルト９１Ａを全体的に加熱するものであるが、ニップ部Ｎを局所加熱するものとしてもよい。このような局所加熱により、ニップ部Ｎで記録媒体Ｓによって定着ベルト９１Ａから奪われた熱がニップ部Ｎにおいて直ちに補われるため、定着速度を向上させることが可能となる。また、記録媒体Ｓによって奪われる熱量がニップ部Ｎの入口において最大となるため、局所加熱は、ニップ部Ｎの入口を狙ったものとすることが好ましい。局所加熱の方法としては、ガラス管の半面が鏡面加工された指向性を持ったハロゲンヒータを使う方法や、セラミックヒータをニップ部Ｎの入口に近接配置する方法等が挙げられる。
【００６０】
尚、本実施形態では、加熱機構部９１は、定着ベルト９１Ａが両端に配置されるフランジ９１Ｅによって略円筒型に整形されるとともに循環移動がガイドされる形態となっている。しかしながら、定着ベルトを用いた加熱機構はこの形態に限るものではなく、例えば定着ベルトが複数の張架ローラに、楕円筒型等といった円筒型以外の形状に掛け渡されて循環移動する形態であってもよい。
【００６１】
ただし、本実施形態では、加熱機構部９１において熱源９１Ｄによって加熱される部材は、定着ベルト９１Ａの他は、ニップ形成部材９１Ｃと、定着ベルト９１Ａの両端に配置されるフランジ９１Ｅだけとなる。このため、上記のように定着ベルトを複数の張架ローラで張架して循環移動させる形態に比べて、定着ベルト９１Ａやニップ形成部材９１Ｃの加熱時における温度上昇が早くウォームアップ時間が短縮されたものとなっている。また、定着を行っていない余熱待機時には、円筒型に整形された定着ベルト９１Ａが内側からほぼ全体的に加熱される。このため、定着の実行の開始時には既に加熱された定着ベルト９１Ａによって、直ぐに定着を開始することができ、画像形成装置１におけるファーストプリントタイムの短縮が図られることとなっている。また、故障等により、熱源９１Ｄが連続加熱状態になったとしても、加熱される部材が少ないため、その連続加熱状態による影響が最小限に抑えられる。
【００６２】
加圧ローラ９２は、中空の金属ローラ表面にシリコーンゴム層を積層した構成とされ、表層部には離型層としてＰＦＡまたはＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂層が設けられている。また、加圧ローラ９２は、その軸が定着ベルト９１Ａの幅方向（図３の手前−奥方向）と平行になるように配置されている。加圧ローラ９２は、図示しない駆動モータによって回転駆動される。さらに、加圧ローラ９２は、図示しないスプリングなどの弾性体によって、ニップ形成部材９１Ｃ側（図３において左方向）に向け押圧されている。この加圧ローラ９２が、本発明にいう加圧回転体の一例に相当する。
【００６３】
尚、本発明にいう加圧回転体は、中空のローラに限るものではなく中実のローラであってもよいが、本実施形態の加圧ローラ９２のように中空である方が熱容量が少なく、定着中の記録媒体Ｓから熱を奪い難いため好ましい。また、本実施形態では採用されていないが、中空の加圧ローラ９２の内部にも熱源を配置し、加圧ローラ９２にも、記録媒体Ｓを加熱する役割を担わせてもよい。また、金属ローラ表面に形成されるシリコーンゴム層は、ソリッドゴムの層であってもスポンジゴムの層であってもよい。ただし、加圧ローラ９２の内部に熱源が配置されておらず加圧ローラ９２の熱容量を一層低減させたい場合には、スポンジゴムの層が採用されることとなる。
【００６４】
定着装置９では、ニップ部Ｎにおいて加圧ローラ９２が定着ベルト９１Ａに押しつけられ押圧されている。そのため、加圧ローラ９２がニップ形成部材９１Ｃ側に押圧された状態で回転駆動されると、該定着ベルト９１Ａが連動して循環移動される。これにより、定着ベルト９１Ａにおける熱源９１Ｄにより加熱された箇所を順次ニップ部Ｎに移動させることが可能となる。そして、定着ベルト９１Ａの循環移動及び加圧ローラ９２の回転により、ニップ部Ｎに進入してくる記録媒体Ｓが、ニップ部Ｎにおいて定着ベルト９１Ａと加圧ローラ９２とで挟持搬送されながら加熱及び加圧されてトナー像Ｔが記録媒体Ｓに定着される。ニップ部Ｎを通過した記録媒体Ｓは、定着装置９の下流に搬送されていく。
【００６５】
（定着ベルト）
次に、定着ベルト９１Ａの詳細な構造について、図５を参照して説明する。
【００６６】
図５は、図３及び図４に示されている略円筒型の定着ベルトの、中心軸を含む断面の表面側の一部を示した拡大断面図である。
【００６７】
定着ベルト９１Ａは、金属基材９１Ａ−１と、弾性層９１Ａ−２と、離型層９１Ａ−３と、を備えている。
【００６８】
金属基材９１Ａ−１は、樹脂材料に比べて熱伝導率に優れた、例えばステンレス、ニッケル、銅、アルミニウム等の金属で形成された、厚さが０．１ｍｍ以下の無端ベルトである。仮に、熱源９１Ｄによる加熱が上述した局所加熱であったとしても、基材が金属製であることにより、加熱箇所の熱量が周辺に比べて過剰になろうとしてもその過剰な熱量が周辺へと伝達拡散して定着ベルト９１Ａの温度の安定化が図られることとなる。
【００６９】
金属基材９１Ａ−１の、上述の熱源９１Ｄ側の面には、カーボンブラックを分散させた塗膜が形成されている。これにより、熱源９１Ｄからの輻射熱が効率良く金属基材９１Ａ−１に伝えられるようになっている。そして、この塗膜形成面とは反対側の表面に、略円筒型をなす定着ベルト９１Ａの中心軸の周りに螺旋を描くように１本の溝９１Ａ−１ａが形成されている。本実施形態では、この溝９１Ａ−１ａは、金属基材９１Ａ−１の表面の、ニップ部Ｎを通過する記録媒体Ｓと重なる領域を含む軸方向全域に亘って形成されている。この溝９１Ａ−１ａの形成により金属基材９１Ａ−１の表面が有することとなる凹凸形状が、本発明にいう凹凸形状の一例に相当する。また、金属基材９１Ａ−１が、本発明にいう基材の一例に相当する。また、溝９１Ａ−１ａが、本発明にいう凹部の一例に相当する。
【００７０】
尚、本実施形態では、本発明にいう加熱回転体の一例として定着ベルト９１Ａが例示され、本発明にいう基材の一例として無端ベルトである金属基材９１Ａ−１が例示されている。しかしながら、本発明にいう加熱回転体はベルトに限らず、例えば内部に熱源が配置された円筒状のローラ等であってもよい。この場合、本発明にいう基材の一例は、例えば金属製等の円筒基材となる。
【００７１】
また、本発明にいう凹凸形状は、上述した螺旋状の１本の溝９１Ａ−１ａによる凹凸形状に限るものではなく、例えば、螺旋状の複数本の溝による凹凸形状であってもよい。あるいは、本発明にいう凹凸形状は、定着ベルト９１Ａの中心軸と直交するリング状の溝が、この中心軸の方向に複数本配列されてなる凹凸形状であってもよい。さらには、本発明にいう凹凸形状は、定着ベルト９１Ａの中心軸と平行に延びる直線状の溝が、円周方向に複数本配列されてなる凹凸形状であってもよい。このように、本発明にいう凹凸形状は、凹凸をなした形状であれば、その凹凸形状における凹部に相当する溝の本数や形状は問わない。
【００７２】
また、本実施形態では、本発明にいう凹凸形状の一例として、金属基材９１Ａ−１の表面の軸方向全域に亘って形成されて溝９１Ａ−１ａが形成されてなる凹凸形状が例示されている。しかしながら、本発明にいう凹凸形状はこれに限るものではなく、例えば両端部等を除いた、ニップ部Ｎを通過する記録媒体Ｓと重なる領域にのみ設けられたものであってもよい。
【００７３】
また、本発明にいう基材は、金属製のものに限るものではなく、次のような耐熱性樹脂で形成されたものであってもよい。耐熱性樹脂としては、例えばポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリサルフォン（ＰＳ）等の樹脂も挙げられる。あるいは、耐熱性樹脂として、Ｘｙｄｅｒ等の耐熱性液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の機能性高分子材料を採用してもよい。
【００７４】
弾性層９１Ａ−２は、例えばリングコート法等によって金属基材９１Ａ−１の表面にシリコーンゴム等が塗装されて形成されたものである。この弾性層９１Ａ−２は、この定着ベルト９１Ａの、記録媒体Ｓ上のトナー像への密着性を高めるとともに、金属基材９１Ａ−１の表面の凹凸が定着対象のトナー像に写らないようにする役割を担っている。この弾性層９１Ａ−２が、本発明にいう弾性層の一例に相当する。尚、本実施形態では採用されていないが、弾性層９１Ａ−２にピッチ系炭素繊維等の高熱伝導材料を配向を揃えて分散させることで、定着ベルト９１Ａにおける加熱時の温度ムラを抑え定着の安定化を図ってもよい。
【００７５】
離型層９１Ａ−３は、弾性層９１Ａ−２の表面に形成されたＰＦＡまたはＰＴＦＥ等のフッ素系樹脂の層である。この離型層９１Ａ−３は、定着ベルト９１Ａの表面に、トナーが付着しないように離型性を付与する役割を担っている。
【００７６】
本実施形態の定着装置９では、定着ベルト９１Ａを成す金属基材９１Ａ−１の表面形状が、螺旋状の溝９１Ａ−１ａを有する凹凸形状となっている。この凹凸形状により、金属基材９１Ａ−１と弾性層９１Ａ−２との接触面積が大きくなるため、金属基材９１Ａ−１から弾性層９１Ａ−２へと効率良く熱が伝達されることとなる。また、凹凸形状の凹部をなす溝９１Ａ−１ａの深さ分、弾性層９１Ａ−２の厚みを稼ぐことができる。このため、弾性層９１Ａ−２を２００μｍ以下に薄膜化して低熱容量化を図りつつも、弾性層９１Ａ−２表面の硬度を低下させて、定着後の画質の低下を抑えることができる。このように、本実施形態の定着装置９によれば、定着後の画質の低下が抑えられつつ、金属基材９１Ａ−１から弾性層９１Ａ−２への熱伝導性の向上や弾性層９１Ａ−２の低熱容量化によりウォームアップ時間の短縮が図られることとなる。さらに、これらの効果を得るために必要な加工は、例えば切削加工等による金属基材９１Ａ−１の表面に対する凹凸形状の形成のみであり、製造が容易となる。このように、本実施形態の定着装置９は、定着後の画質の低下が抑えられつつウォームアップ時間の短縮が図られ、且つ製造が容易なものとなっている。
【００７７】
ここで、本実施形態の定着ベルト９１Ａにおける弾性層９１Ａ−２の表面の硬度（即ち、定着ベルト９１Ａの表面の硬度）、及び、定着ベルト９１Ａの熱伝導率は、金属基材９１Ａ−１の表面に形成される溝９１Ａ−１ａの深さＤとピッチＰと次のような関係にある。即ち、定着ベルト９１Ａの表面の硬度は、金属基材９１Ａ−１の表面の凹凸形状における凹部をなす溝９１Ａ−１ａの深さＤが深いほど、さらに、隣り合う凹部間、即ち溝９１Ａ−１ａ間のピッチＰが狭いほど低くなる。また、定着ベルト９１Ａの熱伝導率は、溝９１Ａ−１ａの深さＤが深いほど、さらに、ピッチＰが狭いほど高くなる。ただし、溝９１Ａ−１ａの深さＤがある程度深くなるとそれ以上深くしても定着ベルト９１Ａの表面の硬度や熱伝導率には変化が見られなくなる。同様に、溝９１Ａ−１ａのピッチＰがある程度狭くなるとそれ以上狭くしても定着ベルト９１Ａの表面の硬度や熱伝導率には変化が見られなくなる。
【００７８】
定着ベルト９１Ａについての実用上望ましい表面の硬度や熱伝導率から、溝９１Ａ−１ａは、深さＤが８μｍ以上でピッチＰは１．７ｍｍ以下であることが好ましく、深さＤが１０μｍ以上でピッチＰは１．５ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【００７９】
また、表面の硬度や熱伝導率には変化が見られなくなるという観点から、溝９１Ａ−１ａの深さＤは３２μｍ以下であることが好ましい。さらに、加工を抑えた上で十分な硬度や熱伝導率を得るという観点を加味すると、この深さＤは３０μｍ以下であることが更に好ましい。同様に、溝９１Ａ−１ａのピッチＰについても、表面の硬度や熱伝導率には変化が見られなくなるという観点から、溝９１Ａ−１ａのピッチＰは０．３ｍｍ以上であることが好ましい。そして、加工を抑えた上で十分な硬度や熱伝導率を得るという観点を加味すると、このピッチＰは０．５μｍ以上であることが更に好ましい。
【００８０】
以上から、溝９１Ａ−１ａは、深さＤが８μｍ以上かつ３２μｍ以下で、ピッチＰが０．３ｍｍ以上かつ１．７ｍｍ以下であることが好ましく、深さＤが１０μｍ以上かつ３０μｍ以下で、ピッチＰが０．５ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【００８１】
また、本実施形態の定着ベルト９１Ａにおける弾性層９１Ａ−２は、金属基材９１Ａ−１の表面の、溝９１Ａ−１ａがなす凹凸形状における凸部からの膜厚Ｔが薄いほど、弾性層９１Ａ−２、延いては定着ベルト９１Ａの熱容量が低減される。一方で、この膜厚Ｔが薄過ぎると、定着に際して上記の凹凸形状の影響が定着後の画像に出易くなる。両者の兼ね合いから、弾性層９１Ａ−２は、上記の膜厚Ｔが４５μｍ以上かつ２１０μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上かつ２００μｍ以下であることが更に好ましい。
【００８２】
尚、以上に説明した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、この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、勿論、本発明の範疇に含まれるものである。
【実施例】
【００８３】
次に、上述した実施形態に相当する定着装置及び画像形成装置の実施例について説明する。尚、以下の実施例では、定着ベルトの寸法等について具体的に述べるが、これはあくまでも例であって、本発明は、これらの寸法等に限定されるものではない。
【００８４】
（第１実施例）
第１実施例では、図３に示されている定着装置９を用い、その定着ベルト９１Ａ及び加圧ローラ９２として、次のものを作成した。
【００８５】
定着ベルト９１Ａでは、金属基材９１Ａ−１として、ステンレス製で、外径がφ３０ｍｍで幅が３５０ｍｍの無端ベルトを用いた。さらに、この無端ベルトの外表面に、旋盤のネジ切りバイトを使用して、深さＤが５μｍの溝９１Ａ−１ａを、無端ベルトの中心軸の周りに、ピッチＰが１ｍｍの螺旋を描くように１本形成した。
【００８６】
そして、金属基材９１Ａ−１の、溝９１Ａ−１ａが形成された表面上に、次のように弾性層９１Ａ−２を形成した。弾性層９１Ａ−２は、東レ・ダウコーニング株式会社製のシリコーンゴムを、リングコート法によって金属基材９１Ａ−１の表面上に塗布することにより形成した。このとき、金属基材９１Ａ−１の表面の凹凸形状における凸部からの膜厚Ｔが１００μｍとなるように、弾性層９１Ａ−２の形成を行った。
【００８７】
さらに、弾性層９１Ａ−２の表面に、東レ・ダウコーニング株式会社製のプライマーを塗布した後、次のように離型層９１Ａ−３を形成した。離型層９１Ａ−３は、ダイキン工業株式会社製のＰＦＡを、プライマーが塗布された弾性層９１Ａ−２の表面に膜厚１５μｍで塗布し、３００℃で３０分焼成することにより形成した。
【００８８】
加圧ローラ９２は、次のような芯金に弾性層と離型層を形成することで作成した。まず、芯金として、ステンレス製で、外径がφ２１ｍｍ、長さが４００ｍｍのものを用いた。この芯金を、弾性層の成型型に挿入し、その成型型に東レ・ダウコーニング株式会社製のシリコーンゴムを流し込んだ後、加硫により硬化させた。これにより、外径がφ２５ｍｍ（即ち、膜厚が２ｍｍ）で、長さが３２０ｍｍの弾性層を得た。そして、その弾性層の表面に東レ・ダウコーニング株式会社製のプライマーを塗布した後、倉敷紡績株式会社製で厚み３０μｍのＰＦＡチューブを被覆し、３００℃で３０分焼成することにより離型層を形成した。
【００８９】
次に、本実施例では定着ベルト９１Ａについては複数作成し、そのうちの１つをテストピースとしてカットした。そして、そのテストピースにおける離型層９１Ａ−３側の表面のマルテンス硬度を、株式会社フィッシャー・インストルメンツ製の微小硬さ試験システムＨ−１００により測定した。また、京都電子工業株式会社製の迅速熱伝導率計ＱＴＭ−５００により、テストピースにおける見掛熱伝導率を測定した。
【００９０】
また、上記のように作成した定着ベルト９１Ａ及び加圧ローラ９２を搭載した図３に示されている定着装置９を、図１に示されている画像形成装置１に装着し、次のような計測を行った。まず、定着ベルト９１Ａの表面に熱電対を貼り付け、電源投入から、この熱電対による測定温度が１６０℃に達するまでの温度上昇時間を計測した。
【００９１】
さらに、画像形成装置１においてベタ画像の形成を実行し、形成後のベタ画像の色あせの有無について目視確認するとともに、そのベタ画像に綿布を擦りつけ、その綿布へのトナーの付着の程度を目視確認することにより、定着装置９における定着性を評価した。この定着性の評価は、次の評価基準に基づいて行った。
◎：ベタ画像の色あせ無し、かつ、綿布にトナーの付着無し
○：ベタ画像の色あせ無し、かつ、綿布に若干のトナーの付着有り
△：ベタ画像の色あせ有り、かつ、綿布に若干のトナーの付着有り
×：ベタ画像の色あせ有り、かつ、綿布に若干のトナーの付着有り
【００９２】
（第２実施例）
第２実施例では、溝９１Ａ−１ａの深さＤが１０μｍとなっている点を除いて、上記の第１実施例と同様の条件で定着ベルト９１Ａの製造が行われ、この第１実施例と同様の定着装置９に搭載され、第１実施例と同様の計測及び評価が行われた。
【００９３】
（第３実施例）
第３実施例では、溝９１Ａ−１ａの深さＤが２０μｍとなっている点を除いて、上記の第１実施例と同様の条件で定着ベルト９１Ａの製造が行われ、この第１実施例と同様の定着装置９に搭載され、第１実施例と同様の計測及び評価が行われた。
【００９４】
（第４実施例）
第４実施例では、溝９１Ａ−１ａの深さＤが３０μｍとなっている点を除いて、上記の第１実施例と同様の条件で定着ベルト９１Ａの製造が行われ、この第１実施例と同様の定着装置９に搭載され、第１実施例と同様の計測及び評価が行われた。
【００９５】
（第５実施例）
第５実施例では、溝９１Ａ−１ａの深さＤが３５μｍとなっている点を除いて、上記の第１実施例と同様の条件で定着ベルト９１Ａの製造が行われ、この第１実施例と同様の定着装置９に搭載され、第１実施例と同様の計測及び評価が行われた。
【００９６】
（第６実施例）
第６実施例では、溝９１Ａ−１ａの深さＤが２０μｍで、ピッチＰが０．２ｍｍとなっている点を除いて、上記の第１実施例と同様の条件で定着ベルト９１Ａの製造が行われた。そして、第１実施例と同様の定着装置９に搭載され、第１実施例と同様の計測及び評価が行われた。
【００９７】
（第７実施例）
第７実施例では、溝９１Ａ−１ａのピッチＰが０．５ｍｍとなっている点を除いて、上記の第６実施例、即ち第１実施例と同様の条件で定着ベルト９１Ａの製造が行われ、第１実施例と同様の定着装置９に搭載され、第１実施例と同様の計測及び評価が行われた。
【００９８】
（第８実施例）
第８実施例では、溝９１Ａ−１ａのピッチＰが１．５ｍｍとなっている点を除いて、上記の第６実施例、即ち第１実施例と同様の条件で定着ベルト９１Ａの製造が行われ、第１実施例と同様の定着装置９に搭載され、第１実施例と同様の計測及び評価が行われた。
【００９９】
（第９実施例）
第９実施例では、溝９１Ａ−１ａのピッチＰが２ｍｍとなっている点を除いて、上記の第６実施例、即ち第１実施例と同様の条件で定着ベルト９１Ａの製造が行われ、第１実施例と同様の定着装置９に搭載され、第１実施例と同様の計測及び評価が行われた。
【０１００】
（第１０実施例）
第１０実施例では、溝９１Ａ−１ａの深さＤが２０μｍで、弾性層９１Ａ−２の膜厚Ｔが４０μｍとなっている点を除いて、上記の第１実施例と同様の条件で定着ベルト９１Ａの製造が行われた。そして、第１実施例と同様の定着装置９に搭載され、第１実施例と同様の計測及び評価が行われた。
【０１０１】
（第１１実施例）
第１１実施例では、弾性層９１Ａ−２の膜厚Ｔが５０μｍとなっている点を除いて、上記の第１０実施例、即ち第１実施例と同様の条件で定着ベルト９１Ａの製造が行われた。そして、第１実施例と同様の定着装置９に搭載され、第１実施例と同様の計測及び評価が行われた。
【０１０２】
（第１２実施例）
第１２実施例では、弾性層９１Ａ−２の膜厚Ｔが２００μｍとなっている点を除いて、上記の第１０実施例、即ち第１実施例と同様の条件で定着ベルト９１Ａの製造が行われた。そして、第１実施例と同様の定着装置９に搭載され、第１実施例と同様の計測及び評価が行われた。
【０１０３】
（第１３実施例）
第１３実施例では、弾性層９１Ａ−２の膜厚Ｔが２２０μｍとなっている点を除いて、上記の第１０実施例、即ち第１実施例と同様の条件で定着ベルト９１Ａの製造が行われた。そして、第１実施例と同様の定着装置９に搭載され、第１実施例と同様の計測及び評価が行われた。
【０１０４】
（比較例）
比較例では、金属基材９１Ａに溝９１Ａ−１ａが設けられていない点を除いて、上記の第１実施例と同様の条件で定着ベルト９１Ａの製造が行われ、第１実施例と同様の定着装置９に搭載され、第１実施例と同様の計測及び評価が行われた。
（評価結果）
【０１０５】
以上に説明した第１〜第１３実施例、及び比較例についての評価結果について説明する。
【０１０６】
図６は、第１〜第５実施例、及び比較例において測定されたマルテンス硬度及び見掛熱伝導率を、溝の深さを横軸にとってプロットしたグラフである。また、図７は、第３、第６〜第９実施例、及び比較例において測定されたマルテンス硬度及び見掛熱伝導率を、溝のピッチを横軸にとってプロットしたグラフである。
【０１０７】
図６に示されているグラフＧ１及び図７に示されているグラフＧ２の双方とも、左側の縦軸に見掛熱伝導率がとられ、右側の縦軸にマルテンス硬度がとられている。また、いずれのグラフＧ１，Ｇ２でも、見掛熱伝導率が○印でプロットされ、マルテンス硬度が△印でプロットされている。また、これらのグラフＧ１，Ｇ２には、実用上望ましい見掛熱伝導率の下限値である１．５Ｗ／ｍＫを表す破線Ｌ１が記載されている。
【０１０８】
まず、図６に示されているグラフＧ１から、金属基材９１Ａ−１の表面に溝９１Ａ−１ａが設けられていない（即ち、深さＤが０μｍ）比較例に比べて、溝９１Ａ−１ａが設けられている各実施例の見掛熱伝導率は高くマルテンス硬度は低いことが分かる。見掛熱伝導率が高いということは定着装置９においてウォームアップ時間が短縮されていることを意味し、マルテンス硬度が低いということは定着ベルト９１Ａの表面が軟らかく定着後の画質の低下が抑えられていることを意味する。つまり、このグラフＧ１から、金属基材９１Ａ−１の表面に溝９１Ａ−１ａを設けることで、定着装置９において、定着後の画質の低下が抑えられつつウォームアップ時間の短縮が図られることが分かる。
【０１０９】
次に、図６に示されているグラフＧ１及び図７に示されているグラフＧ２から、見掛熱伝導率は、溝９１Ａ−１ａの深さＤが深いほど、さらに、ピッチＰが狭いほど高くなることが分かる。また、これらのグラフＧ１，Ｇ２から、マルテンス硬度は、溝９１Ａ−１ａの深さＤが深いほど、さらに、ピッチＰが狭いほど低くなることが分かる。そして、溝９１Ａ−１ａの深さＤが８μｍ以上でピッチＰが１．７ｍｍ以下のとき、好ましくは深さＤが１０μｍ以上でピッチＰが１．５ｍｍ以下のときに、見掛熱伝導率が、望ましい見掛熱伝導率の下限値（１．５Ｗ／ｍＫ）以上となることが分かる。
【０１１０】
さらに、これらのグラフＧ１，Ｇ２から分かるように、溝９１Ａ−１ａの深さＤを３２μｍより深くしても見掛熱伝導率やマルテンス硬度には変化が見られなくなる。この観点から、溝９１Ａ−１ａの深さＤは、３２μｍ以下であることが好ましく、加工を抑えた上で十分な硬度や熱伝導率を得るという観点からは３０μｍ以下であることが更に好ましい。同様に、溝９１Ａ−１ａのピッチＰを０．３ｍｍより狭くしても見掛熱伝導率やマルテンス硬度には変化が見られなくなる。この観点から、溝９１Ａ−１ａのピッチＰは、０．３ｍｍ以上であることが好ましく、加工を抑えた上で十分な硬度や熱伝導率を得るという観点からは０．５μｍ以上であることが更に好ましい。
【０１１１】
以上から、溝９１Ａ−１ａは、深さＤが８μｍ以上かつ３２μｍ以下で、ピッチＰが０．３ｍｍ以上かつ１．７ｍｍ以下であることが好ましく、深さＤが１０μｍ以上かつ３０μｍ以下で、ピッチＰが０．５ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下であることが更に好ましい。
【０１１２】
溝９１Ａ−１ａの深さＤやピッチＰのこのような範囲が好ましいことは、下記の表１に示されている、第１〜第１３実施例、及び比較例の、温度上昇時間についての評価結果からも分かる。
【０１１３】
【表１】
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【０１１４】
まず、金属基材９１Ａ−１に溝９１Ａ−１ａが設けられている第１〜第１３実施例は、いずれも、溝９１Ａ−１ａが設けられていない比較例に比べて、温度上昇時間が短縮されている。即ち、金属基材９１Ａ−１に溝９１Ａ−１ａを設けることにより、定着装置９におけるウォームアップ時間が短縮されることが分かる。
【０１１５】
また、上記の望ましい見掛熱伝導率の下限値（１．５Ｗ／ｍＫ）に相当する温度上昇時間は約１９秒となる。そして、表１では、温度上昇時間が１９秒以上となるのは、溝９１Ａ−１ａの深さＤが互いに異なる第１〜第５実施例のうち、深さＤが８μｍ以上、より確実には１０μｍ以上となる第２〜第５実施例である。さらに、深さＤが３０μｍ以上となる第４及び第５実施例では、温度上昇時間にほとんど差が無い。
【０１１６】
さらに、表１では、温度上昇時間が１９秒以上となるのは、溝９１Ａ−１ａのピッチＰが互いに異なる第３、第６〜第９実施例のうち、ピッチＰが１．７ｍｍ以下、より確実には１．５ｍｍ以下となる第３、第６〜第８実施例である。また、ピッチＰが０．５ｍｍ以下となる第６及び第７実施例では、温度上昇時間にほとんど差が無い。
【０１１７】
表１におけるこれらの知見からも、溝９１Ａ−１ａの深さＤ及びピッチＰの上記の範囲が好ましいことが分かる。
【０１１８】
また、表１では、弾性層９１Ａ−２の膜厚Ｔが互いに異なる第３、第１０〜第１３実施例のうち、良好な定着性が得られたのは、膜厚Ｔが４５μｍ以上、より確実には５０μｍ以上となる第３、第１１〜第１３実施例である。膜厚Ｔが４０μｍとなる第１０実施例で定着性に若干の低下が見られたのは、金属基材９１Ａ−１の表面における凹凸形状が、評価に用いた、比較的影響が出やすいベタ画像に影響を与えたためと考えられる。
【０１１９】
さらに、第３、第１０〜第１３実施例では、膜厚Ｔが厚くなるほど温度上昇時間が長くなっている。そして、上記の望ましい見掛熱伝導率の下限値（１．５Ｗ／ｍＫ）に相当する約１９秒以下の温度上昇時間を実現しているのは、膜厚Ｔが２１０μｍ以下、より確実には２００μｍ以下となる第３、第１０〜第１２実施例である。
【０１２０】
以上のことから、弾性層９１Ａ−２は、膜厚Ｔが、４５μｍ以上かつ２１０μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以上かつ２００μｍ以下であることが更に好ましいことが分かる。
【符号の説明】
【０１２１】
１      画像形成装置（画像形成装置の一実施形態）
９      定着装置（定着装置の一実施形態）
９１    加熱機構部
９１Ａ  定着ベルト（加熱回転体の一例）
９１Ａ−１    金属基材（基材の一例）
９１Ａ−１ａ  溝（凹部の一例）
９１Ａ−２    弾性層（弾性層の一例）
９１Ａ−３    離型層
９１Ｂ  支持部材
９１Ｃ  ニップ形成部材
９１Ｄ  熱源
９１Ｅ  フランジ
９２    加圧ローラ（加圧回転体の一例）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１２２】
【特許文献１】特許第４９１１６７４号公報
【特許文献２】特開２００６−１３３５７６号公報
【特許文献３】特許第４９８８６３３号公報
【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】
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【図７】
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