(57)【要約】  【課題】  誘導加熱方式の定着装置に使用可能なベルト部材において、トナーに対する離型性を維持しながら、ベルト部材表面の耐摩耗性や耐剥離性の向上を図る。  【解決手段】  用紙Ｐに担持されたトナー像を定着する定着装置６０であって、外表面に離型層が形成された定着ベルト６１と、定着ベルト６１を電磁誘導加熱する磁場発生ユニット８５と、定着ベルト６１に圧接しながら用紙Ｐが通過するニップ部Ｎを形成する加圧ロール６２とを備え、定着ベルト６１は、離型層がフッ素系化合物微粒子を共析させた金属複合めっき膜により形成されている。  【選択図】  図２
2005316240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、
外表面に離型層が形成されたベルト部材と、
前記ベルト部材を加熱する加熱部材と、
前記ベルト部材に圧接しながら前記記録材が通過するニップ部を形成する加圧部材とを備え、
前記ベルト部材は、前記離型層がフッ素系化合物微粒子を共析させた金属複合めっき膜により形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記ベルト部材の前記離型層は、前記フッ素系化合物微粒子がＰＴＦＥ微粒子またはフッ化ピッチ微粒子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】
前記ベルト部材の前記離型層は、前記フッ素系化合物微粒子の添加量が１０〜３０重量％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４】
前記ベルト部材の前記離型層は、ニッケルまたは銅を金属マトリックスとしたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項５】
前記ベルト部材の前記離型層は、１０〜１００μｍの膜厚で形成されたことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項６】
前記加熱部材は、電磁誘導加熱部材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７】
記録材に担持されたトナー像を定着する定着ベルトであって、
基材層と、
前記基材層の外表面に配設され、フッ素系化合物微粒子を共析させた金属複合めっき膜により形成された離型層と
を備えたことを特徴とする定着ベルト。
【請求項８】
前記離型層は、前記フッ素系化合物微粒子を分散させた硫酸銅めっき浴またはピロリン酸銅めっき浴によって複合めっきされて形成されたことを特徴とする請求項７記載の定着ベルト。
【請求項９】
前記離型層は、前記フッ素系化合物微粒子が界面活性剤により処理されていることを特徴とする請求項７記載の定着ベルト。
【請求項１０】
前記基材層はポリイミド樹脂により形成され、当該基材層に無電解めっきにより金属膜を形成した後、当該金属膜上に電解めっきにより前記離型層が形成されたことを特徴とする請求項７記載の定着ベルト。
【請求項１１】
トナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、
前記記録材上に転写されたトナー像を当該記録材に定着する定着手段とを含み、
前記定着手段は、
フッ素系化合物微粒子を共析させた金属複合めっき膜により形成された離型層が外表面に形成されたベルト部材と、
前記ベルト部材を加熱する電磁誘導加熱部材と、
前記ベルト部材に圧接しながら前記記録材が通過するニップ部を形成する加圧部材と
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、定着装置等に関し、より詳しくは例えば電子写真方式を利用した画像形成装置に用いられる定着装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置では、例えばドラム状に形成された感光体（感光体ドラム）を一様に帯電し、この感光体ドラムを画像情報に基づいて制御された光で露光して感光体ドラム上に静電潜像を形成する。そして、この静電潜像をトナーによって可視像（トナー像）とし、さらにこのトナー像を記録紙に転写し、これを定着装置によって定着して画像形成している。
【０００３】
かかる画像形成装置に用いられる定着装置は、図９に示したように、円筒状の芯金１１１に耐熱性弾性体層１１２と、その外周面に離型層１１３とが積層して形成され、芯金１１１の内部にはハロゲンヒータ等からなる加熱源１１４が配設された定着ロール１１０と、この定着ロール１１０に対して圧接配置され、芯金１２１に耐熱性弾性体層１２２と、その外周面に耐熱性樹脂被膜あるいは耐熱性ゴム被膜による離型層１２３とが積層して形成された加圧ロール１２０とで構成されている。そして、定着ロール１１０と加圧ロール１２０との間に、未定着トナー像を担持した記録紙を通過させて、未定着トナー像に対して加熱と加圧とを行うことによって、記録紙にトナー像を定着している。このような定着装置は、２ロール方式と呼ばれて、従来より一般に広く利用されている。
【０００４】
ところが、２ロール方式のように、定着ロールの内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配設し、このハロゲンヒータ等からの輻射熱によって定着ロールを内部から加熱する構成では、ハロゲンヒータ等と定着ロール内周面との間に存在する空気層が断熱層として作用することや、さらには定着ロール自体が熱容量を有すること等によって、ハロゲンヒータ等が発熱を開始してから定着ロール表面に熱が伝達されるまでにタイムラグが発生する。そのため、定着装置においては、定着ロールを室温から定着可能温度まで上昇させるための時間、すなわち「ウォームアップタイム」が存在する。
【０００５】
そこで、定着装置においてウォームアップタイムを短縮するための技術として、磁性金属部材である鉄製の芯金シリンダからなる定着ロールに対し、磁束発生手段としての誘導コイルアセンブリを定着ロールの内部に配設し、誘導コイルアセンブリに交流電流を印加することで誘導磁界を作り出し、定着ロールの芯金シリンダに渦電流を誘起してジュール熱を発生させることで、定着ロールを直接的に加熱するように構成した誘導加熱方式の定着装置に関する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−１８６３２２号公報(第４−５頁)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、誘導加熱方式の定着装置では、高周波電源によって誘導コイルに高周波交流電流を流し、誘導コイルから発生した磁束が加熱部材の金属層を横切ることにより、金属層に渦電流を誘起させて発熱させている。その際、上記した特許文献１に記載された定着装置のように、加熱部材として定着ロールを用いた場合には、定着ロールの金属層が直接加熱されることからウォームアップタイムを短縮する効果はあるが、他方で、定着ロールの金属層には、ニップ部での加圧力（ニップ圧）の下で定着ロールの変形（撓み）を抑えるだけの強度を確保するために、ある程度の肉厚が必要となる。そのために、定着ロールの熱容量は大きなものとなり、誘導加熱による直接加熱のメリットを充分に生かすことができない。
【０００８】
それに対して、加熱部材を熱容量の小さいベルト部材で形成すれば、加熱部材の熱容量を小さく構成することができるので、誘導加熱による直接加熱のメリットを充分に生かして、ウォームアップタイムを充分に短縮することが可能となる。その場合には、ベルト部材を金属による薄膜体で構成するか、樹脂ベルト基材上に薄肉状の金属層を設けた構成とすることが可能である。例えば、ベルト部材として、Ｎｉ電鋳や塑性加工により薄肉化したステンレス等の金属薄層上に、トナー離型層としてフッ素樹脂層を形成した構成を用いることができる。また、ポリイミド等の耐熱樹脂基材上に、発熱層として金属薄層を形成し、金属薄層の上にトナー離型層としてフッ素樹脂層を形成した構成を用いることもできる。
【０００９】
しかしながら、加熱部材を熱容量の小さいベルト部材で形成した場合には、ベルト部材はニップ部を通過する際に加圧されながら回動するので、金属薄層上に薄層に形成されたトナー離型層には、特に記録紙のエッジが当接することによる摩耗が生じ易く、それによって、ベルト部材表面に段差状の傷が形成される場合がある。ベルト部材表面に傷が生じると、その部分にはトナーが堆積し易い。そのため、その堆積して固着したトナーに記録紙上のトナー像からトナーがオフセットし、そのオフセットトナーが定着画像にトナー汚れを生じさせる場合がある。また、ベルト部材表面の傷が進行した場合には、最終的にトナー離型層自体の剥離につながり、その場合には高品質な定着画像を形成することが困難となる場合もある。
【００１０】
そこで本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、誘導加熱方式の定着装置に使用可能なベルト部材において、トナーに対する離型性を維持しながら、ベルト部材表面の耐摩耗性や耐剥離性の向上を図ることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
かかる目的のもと、本発明の定着装置は、記録材に担持されたトナー像を定着する定着装置であって、外表面に離型層が形成されたベルト部材と、ベルト部材を加熱する加熱部材と、ベルト部材に圧接しながら記録材が通過するニップ部を形成する加圧部材とを備え、ベルト部材は、離型層がフッ素系化合物微粒子を共析させた金属複合めっき膜により形成されていることを特徴としている。
【００１２】
ここで、ベルト部材の離型層は、フッ素系化合物微粒子がＰＴＦＥ微粒子またはフッ化ピッチ微粒子であることを特徴とすることをができる。また、ベルト部材の離型層は、フッ素系化合物微粒子の添加量が１０〜３０重量％であることを特徴とすることもできる。さらに、ベルト部材の離型層は、ニッケルまたは銅を金属マトリックスとしたことを特徴とすることもできる。さらにまた、ベルト部材の離型層は、１０〜１００μｍの膜厚で形成された構成とすることもできる。
また、加熱部材は、電磁誘導加熱部材であることを特徴とすることもできる。
【００１３】
また、本発明を定着ベルトと捉え、本発明の定着ベルトは、記録材に担持されたトナー像を定着する定着ベルトであって、基材層と、基材層の外表面に配設され、フッ素系化合物微粒子を共析させた金属複合めっき膜により形成された離型層とを備えたことを特徴としている。
ここで、離型層は、フッ素系化合物微粒子を分散させた硫酸銅めっき浴またはピロリン酸銅めっき浴によって複合めっきされて形成されたことを特徴とすることができる。また、離型層は、フッ素系化合物微粒子が界面活性剤により処理されていることを特徴とすることができる。さらに、基材層はポリイミド樹脂により形成され、基材層に無電解めっきにより金属膜を形成した後、金属膜上に電解めっきにより離型層が形成されたことを特徴とすることもできる。
【００１４】
さらに、本発明を画像形成装置と捉え、本発明の画像形成装置は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、トナー像形成手段によって形成されたトナー像を記録材上に転写する転写手段と、記録材上に転写されたトナー像を記録材に定着する定着手段とを含み、定着手段は、フッ素系化合物微粒子を共析させた金属複合めっき膜により形成された離型層が外表面に形成されたベルト部材と、ベルト部材を加熱する電磁誘導加熱部材と、ベルト部材に圧接しながら記録材が通過するニップ部を形成する加圧部材とを備えたことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の効果として、誘導加熱方式の定着装置にベルト部材を用い、このベルト部材のトナーに対する離型性を維持しながら、ベルト部材表面の耐摩耗性や耐剥離性の向上を図ることで、ウォームアップタイムを充分に短縮するとともに、長期に亘りトナー汚れや画像不良等のない高品質な定着画像を形成することが可能となった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
[実施の形態１]
図１は本実施の形態が適用される画像形成装置を示した概略構成図である。図１に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）させる二次転写部２０、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置６０を備えている。また、各装置（各部）の動作を制御する制御部４０を有している。
【００１７】
本実施の形態において、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、矢印Ａ方向に回転する感光体ドラム１１の周囲に、これらの感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２、感光体ドラム１１上に静電潜像を書込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４、感光体ドラム１１上に形成された各色成分トナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に転写する一次転写ロール１６、感光体ドラム１１上の残留トナーが除去されるドラムクリーナ１７、などの電子写真用デバイスが順次配設されている。これらの画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、略直線状に配置されている。
【００１８】
中間転写体である中間転写ベルト１５は、ポリイミドあるいはポリアミド等の樹脂にカーボンブラック等の帯電防止剤を適当量含有させたフィルム状の無端ベルトで構成されている。そして、その体積抵抗率は１０6〜１０14Ωｃｍとなるように形成されており、その厚みは例えば０.１ｍｍ程度に構成されている。中間転写ベルト１５は、各種ロールによって図１に示すＢ方向に所定の速度で循環駆動（回動）されている。この各種ロールとして、定速性に優れたモータ（図示せず）により駆動されて中間転写ベルト１５を回動させる駆動ロール３１、各感光体ドラム１１の配列方向に沿って略直線状に延びる中間転写ベルト１５を支持する支持ロール３２、中間転写ベルト１５に対して一定の張力を与えると共に中間転写ベルト１５の蛇行を防止する補正ロールとして機能するテンションロール３３、二次転写部２０に設けられるバックアップロール２５、中間転写ベルト１５上の残留トナーを掻き取るクリーニング部に設けられるクリーニングバックアップロール３４を有している。
【００１９】
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に対向して配置される一次転写ロール１６で構成されている。一次転写ロール１６は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０７．５〜１０８．５Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、一次転写ロール１６は中間転写ベルト１５を挟んで感光体ドラム１１に圧接配置され、さらに一次転写ロール１６にはトナーの帯電極性（マイナス極性とする。以下同様。）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト１５に順次、静電吸引され、中間転写ベルト１５上において重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
【００２０】
二次転写部２０は、中間転写ベルト１５のトナー像担持面側に配置される二次転写ロール２２と、バックアップロール２５とによって構成される。バックアップロール２５は、表面がカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲとのブレンドゴムのチューブ、内部がＥＰＤＭゴムで構成されている。そして、その表面抵抗率が１０７〜１０１０Ω／□となるように形成され、硬度は例えば７０°（アスカーＣ）に設定される。このバックアップロール２５は、中間転写ベルト１５の裏面側に配置されて二次転写ロール２２の対向電極をなし、二次転写バイアスが安定的に印加される金属製の給電ロール２６が当接配置されている。
【００２１】
一方、二次転写ロール２２は、シャフトと、シャフトの周囲に固着された弾性層としてのスポンジ層とで構成されている。シャフトは鉄、ＳＵＳ等の金属で構成された円柱棒である。スポンジ層はカーボンブラック等の導電剤を配合したＮＢＲとＳＢＲとＥＰＤＭとのブレンドゴムで形成され、体積抵抗率が１０７．５〜１０８．５Ωｃｍのスポンジ状の円筒ロールである。そして、二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んでバックアップロール２５に圧接配置され、さらに二次転写ロール２２は接地されてバックアップロール２５との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部２０に搬送される用紙Ｐ上にトナー像を二次転写する。
【００２２】
また、中間転写ベルト１５の二次転写部２０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト１５上の残留トナーや紙粉を除去し、中間転写ベルト１５の表面をクリーニングする中間転写ベルトクリーナ３５が接離自在に設けられている。一方、イエローの画像形成ユニット１Ｙの上流側には、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋにおける画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ（ホームポジションセンサ）４２が配設されている。また、黒の画像形成ユニット１Ｋの下流側には、画質調整を行うための画像濃度センサ４３が配設されている。この基準センサ４２は、中間転写ベルト１５の裏側に設けられた所定のマークを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部４０からの指示により、各画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋは画像形成を開始するように構成されている。
【００２３】
さらに、本実施の形態の画像形成装置では、用紙搬送系として、用紙Ｐを収容する用紙トレイ５０、この用紙トレイ５０に集積された用紙Ｐを所定のタイミングで取り出して搬送するピックアップロール５１、ピックアップロール５１により繰り出された用紙Ｐを搬送する搬送ロール５２、搬送ロール５２により搬送された用紙Ｐを二次転写部２０へと送り込む搬送シュート５３、二次転写ロール２２により二次転写された後に搬送される用紙Ｐを定着装置６０へと搬送する搬送ベルト５５、用紙Ｐを定着装置６０に導く定着入口ガイド５６を備えている。
【００２４】
次に、本実施の形態に係る画像形成装置の基本的な作像プロセスについて説明する。図１に示すような画像形成装置では、図示しない画像読取装置（ＩＩＴ）や図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から出力される画像データは、図示しない画像処理装置（ＩＰＳ）により所定の画像処理が施された後、画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋによって作像作業が実行される。ＩＰＳでは、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの４色の色材階調データに変換され、レーザ露光器１３に出力される。
【００２５】
レーザ露光器１３では、入力された色材階調データに応じて、例えば半導体レーザから出射された露光ビームＢｍを画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各々の感光体ドラム１１に照射している。画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの各感光体ドラム１１では、帯電器１２によって表面が帯電された後、このレーザ露光器１３によって表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋによって、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの各色のトナー像として現像される。
【００２６】
画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの感光体ドラム１１上に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト１５とが当接する一次転写部１０において、中間転写ベルト１５上に転写される。より具体的には、一次転写部１０において、一次転写ロール１６により中間転写ベルト１５の基材に対しトナーの帯電極性（マイナス極性）と逆極性の電圧（一次転写バイアス）が付加され、トナー像を中間転写ベルト１５の表面に順次重ね合わせて一次転写が行われる。
【００２７】
トナー像が中間転写ベルト１５の表面に順次一次転写された後、中間転写ベルト１５は移動してトナー像が二次転写部２０に搬送される。トナー像が二次転写部２０に搬送されると、用紙搬送系では、トナー像が二次転写部２０に搬送されるタイミングに合わせてピックアップロール５１が回転し、用紙トレイ５０から所定サイズの用紙Ｐが供給される。ピックアップロール５１により供給された用紙Ｐは、搬送ロール５２により搬送され、搬送シュート５３を経て二次転写部２０に到達する。この二次転写部２０に到達する前に、用紙Ｐは一旦停止され、トナー像が担持された中間転写ベルト１５の移動タイミングに合わせてレジストロール（図示せず）が回転することで、用紙Ｐの位置とトナー像の位置との位置合わせがなされる。
【００２８】
二次転写部２０では、中間転写ベルト１５を介して、二次転写ロール２２がバックアップロール２５に押圧される。このとき、タイミングを合わせて搬送された用紙Ｐは、中間転写ベルト１５と二次転写ロール２２との間に挟み込まれる。その際に、給電ロール２６からトナーの帯電極性（マイナス極性）と同極性の電圧（二次転写バイアス）が印加されると、二次転写ロール２２とバックアップロール２５との間に転写電界が形成される。そして、中間転写ベルト１５上に担持された未定着トナー像は、二次転写ロール２２とバックアップロール２５とによって押圧される二次転写部２０において、用紙Ｐ上に一括して静電転写される。
【００２９】
その後、トナー像が静電転写された用紙Ｐは、二次転写ロール２２によって中間転写ベルト１５から剥離された状態でそのまま搬送され、二次転写ロール２２の用紙搬送方向下流側に設けられた搬送ベルト５５へと搬送される。搬送ベルト５５では、定着装置６０における最適な搬送速度に合わせて、用紙Ｐを定着装置６０まで搬送する。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置６０によって熱および圧力で定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。そして定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置の排出部に設けられた排紙載置部に搬送される。
一方、用紙Ｐへの転写が終了した後、中間転写ベルト１５上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１５の回動に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニングバックアップロール３４および中間転写ベルトクリーナ３５によって中間転写ベルト１５上から除去される。
【００３０】
次に、本実施の形態の画像形成装置に用いられる定着装置６０について説明する。図２は、本実施の形態における定着装置６０の構成を示す側断面図である。図２に示すように、定着装置６０は、ベルト部材の一例としての定着ベルト６１、定着ベルト６１の外周面に近接して配設された交流磁界を発生させる電磁誘導加熱部材の一例としての磁場発生ユニット８５、定着ベルト６１に対向するように配置された加圧部材の一例としての加圧ロール６２、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧される圧力パッド６４により主要部が構成されている。
【００３１】
定着ベルト６１は、出力画像に継ぎ目に起因する欠陥が生じないように、原形が円筒形状に形成された例えば直径が３０ｍｍの継ぎ目がないエンドレスベルトであり、定着ベルト６１の内部に配置された圧力パッド６４とベルトガイド部材６３、さらには定着ベルト６１の両端部に配置されたエッジガイド部材８０（後段の図３参照）によって回動自在に支持されている。そして、ニップ部Ｎにおいて加圧ロール６２に対して圧接されるように配置され、加圧ロール６２に従動して回動する。
【００３２】
ここで、定着ベルト６１を支持する構成について述べる。図３は定着ベルト６１が支持される構成を説明する断面構成図であり、用紙Ｐの搬送方向下流側から見た定着装置６０の一方の端部領域を示している。
図３に示すように、定着ベルト６１の内部に配置されたホルダ６５の両端部にエッジガイド部材８０が固設されている。エッジガイド部材８０は、ニップ部Ｎとその近傍に対応する部分に切り欠きが形成された円筒状、すなわち断面がＣ形状のベルト走行ガイド部８０１、このベルト走行ガイド部８０１の外側に設けられ、定着ベルト６１の内径よりも大きな外径で形成されたフランジ部８０２、さらにフランジ部８０２の外側に設けられ、エッジガイド部材８０を定着装置６０本体に位置決めして固定するための保持部８０３で構成されている。
【００３３】
そして、定着ベルト６１は、ニップ部Ｎとその近傍を除いて、両側部の内周面がベルト走行ガイド部８０１の外周面に支持され、ベルト走行ガイド部８０１の外周面に沿って回動する。したがって、ベルト走行ガイド部８０１は、定着ベルト６１がスムーズに回動することができるように摩擦係数の小さな材質で形成され、さらには、定着ベルト６１から熱を奪い難いように熱伝導率の低い材質で形成されている。
また、フランジ部８０２は、ホルダ６５の両端部において対向するように配置された両フランジ部８０２の内側面が、定着ベルト６１の幅と略一致する間隔を持つように配置されている。そして、定着ベルト６１が回動する際には、定着ベルト６１の端部がフランジ部８０２の内側面に当接することによって、定着ベルト６１の幅方向への移動（ベルトウォーク）が制限されている。このように、定着ベルト６１は、エッジガイド部材８０によって片寄りが規制されるように支持されている。
【００３４】
また、定着ベルト６１の両端部を除く長手方向の領域では、定着ベルト６１は圧力パッド６４とベルトガイド部材６３とに支持されている（図２も参照）。そして、定着ベルト６１の両端部を除く領域では、定着ベルト６１の内周面が圧力パッド６４とベルトガイド部材６３とに摺擦しながら回動する。
ベルトガイド部材６３は、定着ベルト６１の内部に配置されたホルダ６５に取り付けられており、定着ベルト６１の回動方向に向けた複数のリブで形成されている。そのため、ベルトガイド部材６３は、定着ベルト６１内周面との接触面積が極めて小さく、さらには、摩擦係数が低く、かつ熱伝導率が低いＰＦＡやＰＰＳ等の耐熱性樹脂で形成されているので、定着ベルト６１内周面との摺動抵抗が小さく、ベルトガイド部材６３からの熱の発散も低くなるように構成されている。
【００３５】
次に、圧力パッド６４は、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２から押圧されてニップ部Ｎを形成する弾性部材からなり、バネや弾性体によって加圧ロール６２を例えば３５ｋｇｆの荷重で押圧するようにホルダ６５に支持されている。圧力パッド６４を構成する弾性部材は、シリコーンゴム等やフッ素ゴム等の弾性体からなり、加圧ロール６２側の面は、略フラットな平面状に形成されている。そのため、ニップ部Ｎにおいては、略均一なニップ圧が形成されている。なお、本実施の形態の定着装置６０では、圧力パッド６４として、ゴム硬度が２０°（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムを用い、幅８．５ｍｍ、ゴム厚５ｍｍに設定している。
また、圧力パッド６４を通過した後の定着ベルト６１は、圧力パッド６４の加圧ロール６２側の面から離れる際に、急激な曲率の変化を生じるため、定着後の用紙Ｐは、定着ベルト６１に巻き付くことなく、定着ベルト６１から剥離される。
【００３６】
なお、ニップ部Ｎの下流側近傍には、剥離補助部材７０が配設されている。剥離補助部材７０は、剥離バッフル７１が定着ベルト６１の回転方向と対向する方向（カウンタ方向）に向けて、定着ベルト６１と近接する状態でバッフルホルダ７２によって保持されている。そして、定着ベルト６１から剥離された用紙Ｐを完全に定着ベルト６１から分離し、画像形成装置の排出部へ向かう排紙通路に誘導する。
【００３７】
また、圧力パッド６４と定着ベルト６１との間には、低摩擦シート６８が配設されている。低摩擦シート６８は、定着ベルト６１内周面と圧力パッド６４との摺動抵抗を低減するために設けられ、摩擦係数が小さく、耐摩耗性・耐熱性に優れた材質が用いられる。具体的には、シンタード成型したＰＴＦＥ樹脂シート、テフロン(登録商標)を含浸させたガラス繊維シート、またガラス繊維にフッ素樹脂からなるスカイブフィルムシートを加熱融着サンドした積層シート、ＦＥＰフィルム、ポリイミドフィルム等を用いることができる。
ここで、低摩擦シート６８は、表面に凹凸を有するとともに、潤滑剤に対する浸潤性、透過性のない材質で形成されることが望ましい。低摩擦シート６８の表面に凹凸を形成することで、低摩擦シート６８と定着ベルト６１内周面との間の接触面積を減らし、摺動抵抗を一層低減することができる。また、低摩擦シート６８を潤滑剤に対する浸潤性、透過性のない材質で形成することで、潤滑剤が低摩擦シート６８に滲みこむことを抑制できるので、摺動部において潤滑剤が失われず、潤滑剤の安定的な維持を可能とする。また、潤滑剤が圧力パッド６４に浸み込んで膨潤し、ニップ圧が低下することを防ぐこともできる。
なお、低摩擦シート６８は、圧力パッド６４と別体に構成しても、圧力パッド６４と一体的に構成しても、いずれでもよい。本実施の形態の定着装置６０では、低摩擦シート６８は圧力パッド６４と別体に構成し、両端をホルダ６５に固定して、圧力パッド６４と定着ベルト６１との間に挟持されるように構成している。
【００３８】
続いて、ホルダ６５には、定着装置６０の長手方向に亘って潤滑剤塗布部材６７が配設されている。潤滑剤塗布部材６７は、定着ベルト６１内周面に対して接触するように配置され、潤滑剤を適量供給する。これにより、定着ベルト６１と低摩擦シート６８との摺動部に潤滑剤を供給し、低摩擦シート６８を介した定着ベルト６１と圧力パッド６４との摺動抵抗をさらに低減して、定着ベルト６１の円滑な回動を図っている。また、定着ベルト６１の内周面や低摩擦シート６８表面の摩耗を抑制する効果も有している。
【００３９】
ここで、潤滑剤としては、定着温度環境下での長期使用に対する耐久性を有し、かつ、定着ベルト６１内周面との濡れ性を維持できるものが適している。例えば、シリコーンオイルやフッ素オイル等の液体状のオイルや、固形物質と液体とを混合させたグリース等、さらにはこれらを組み合わせたものを用いることができる。シリコーンオイルとしては、ジメチルシリコーンオイル、アミノ変性シリコーンオイル、カルボキシ変性シリコーンオイル、シラノール変性シリコーンオイル、スルホン酸変性シリコーンオイル等が挙げられるが、摺動抵抗を低減させる効果や取り扱い性の観点から、アミノ変性シリコーンオイルが好適である。
【００４０】
次に、加圧ロール６２は、例えば直径１８ｍｍの中実の鉄製コア (円柱状芯金)６２１と、コア６２１の外周面に被覆した例えば厚さ５ｍｍのシリコーンスポンジ等の耐熱性弾性体層６２２と、さらに例えば厚さ５０μｍのＰＦＡ等の耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層６２３とが積層されて構成されている。
そして、加圧ロール６２は、定着ベルト６１に対向するように配置され、図示しない駆動モータにより矢印Ｄ方向に、例えば１４０ｍｍ／ｓのプロセススピードで回転し、この回転により定着ベルト６１を従動させるように構成している。さらに加圧ロール６２は、加圧ロール６２と圧力パッド６４とにより定着ベルト６１を挟持した状態で保持してニップ部Ｎを形成し、このニップ部Ｎに未定着トナー像を担持した用紙Ｐを通過させることで、熱および圧力を加えて未定着トナー像を用紙Ｐに定着している。
【００４１】
続いて、本実施の形態の定着ベルト６１の構成について説明する。
図４は定着ベルト６１の層構造を示した図である。図４に示したように、定着ベルト６１は、耐熱性の高いフィルム状部材からなる基材層６１１と、基材層６１１の外周面上に積層された導電性離型層６１２とにより構成されている。
定着ベルト６１の基材層６１１は、厚さ１０〜１５０μｍ、さらに好ましくは５０〜１００μｍの耐熱性の高いフィルムで形成され、例えば熱硬化性ポリイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン等の合成樹脂を使用することができる。なお、定着ベルト６１の両端部がエッジガイド部材８０に突き当たった場合でも、座屈等が生じない程度の剛性を確保することが好ましく、基材層６１１としては、例えば厚さ８０μｍの熱硬化性ポリイミドフィルムが好適に使用される。
【００４２】
定着ベルト６１の導電性離型層６１２は、フッ素系化合物樹脂の微粒子が分散された金属めっき浴を用いて、フッ素系化合物樹脂が共析された金属複合めっき膜により形成されている。このように導電性離型層６１２を金属複合めっき膜（以下、単に「めっき膜」ともいう。）によって形成することで、導電性離型層６１２は、磁場発生ユニット８５から発生した交流磁界を受けて渦電流を誘起し、その渦電流によるジュール熱によって加熱される発熱層としての機能と、用紙Ｐに担持されるトナー像に対する離型層としての機能とを併せ持つことができる。
【００４３】
すなわち、本実施の形態の定着ベルト６１では、基材層６１１がアルカリエッチング処理によって粗面化処理され、それに例えばニッケル無電解めっき処理が施されて０．５μｍ程度の薄いニッケル層（金属膜）が形成された後、この基材層６１１をフッ素系化合物樹脂の微粒子が分散された金属めっき浴に浸し、基材層６１１に形成された金属膜を陰極とし、金属板を陽極として、両電極に電流を流す（電解めっき）ことで複合めっきが行われ、導電性離型層６１２が形成される。ここで、フッ素系化合物樹脂としては、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂やフッ化ピッチが用いられる。また、めっき金属としては導電率の高いニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）等が用いられる。
【００４４】
導電性離型層６１２では、複合めっき処理によって、めっき浴に分散されたフッ素系化合物樹脂の微粒子が基材層６１１表面に吸着している間に、次々と析出金属によってめっき膜内に埋め込まれ、図４に示したように、共析した微粒子は金属マトリックスの中で均一な分散相を形成する。さらには、めっき膜の表面近傍の微粒子は、その一部分が金属中に埋め込まれ、残りがめっき膜の表面に露出した状態を形成する。
このように、導電性離型層６１２は、金属めっき膜で形成されているので、優れた導電性を有している。また、導電性離型層６１２は、金属マトリックスの中でフッ素系化合物樹脂微粒子が均一な分散相を形成し、さらには、めっき膜の表面近傍において、フッ素系化合物樹脂微粒子の一部分が金属中に埋め込まれ、残りがめっき膜の表面に露出した状態が形成されているので、トナーに対する優れた離型性も有している。
【００４５】
また、導電性離型層６１２は、金属マトリックスの中においてフッ素系化合物樹脂微粒子が均一な分散相を形成した構造を有することから、強度が高く、優れた耐摩耗性を発揮する。さらに、基材層６１１に形成された金属膜は、アルカリエッチング処理によって粗面化された表面に形成されているので、金属膜はアンカー効果等の機械的結合力や化学的結合力、物理的結合力によって基材層６１１に強固に結合されている。そして、導電性離型層６１２は、この金属膜に複合めっきされているので、金属膜とめっき膜とは金属同士の結合を形成し、化学的結合力や物理的結合力によって強固に固着される。そのため、めっき膜と基材層６１１との間において、剥離の発生が極めて生じ難い構成をも作り出している。
【００４６】
なお、この導電性離型層６１２の厚さは、薄すぎる（１０μｍより小さい）場合には、耐摩耗性の面で充分でないととともに、誘導加熱時において導電性離型層６１２の電気抵抗を高くして発熱効率を低下させる。一方、厚すぎる（１００μｍより大きい）場合には、定着ベルト６１の熱容量が大きくなりすぎ、ウォームアップタイムを短縮する観点からネガティブである。そこで、本実施の形態の定着装置６０では、耐摩耗性と電気抵抗、および熱容量とのバランスを考慮して、導電性離型層６１２の厚さは１０〜１００μｍに設定するのが好適である。
また、導電性離型層６１２の中のフッ素系化合物樹脂微粒子の添加量としては、めっき浴中の分散状態等により決定されるものであり、１０〜３０重量％、好ましくは１０〜２０重量％が好適である。これは、添加量が１０重量％より少ない場合には、充分なトナーに対する離型性が得られず、添加量が３０重量％より多い場合には、導電性離型層６１２の電気抵抗値が高くなり、充分な発熱効率を得ることができず、ウォームアップタイムの短縮効果が小さくなるからである。
さらに、基材層６１１に無電解めっき処理を行って形成するニッケル等の金属膜の厚さとしては、０．２〜１．０μｍに形成するのが好ましい。金属膜の厚さが０．２μｍより薄い場合には、複合めっき処理の際の電極としての電気抵抗が高くなり好ましくないからである。また、１．０μｍより厚い場合には、金属膜の硬度により定着ベルト６１の可とう性が失われ、定着ベルト６１のニップ部Ｎでの変形が不充分となり、定着性に影響を与える可能性があるからである。
【００４７】
ここで、導電性離型層６１２を形成する際の複合めっき処理について詳細に説明する。
まず、導電性離型層６１２を構成する金属マトリックスとしては、上述したようなニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）等のめっき可能な金属材料であることが必要であるが、その中でも導電性の高い金属材料は、膜厚が薄くても電気抵抗を低く抑えることができ、高い発熱効率が得られるので、薄膜化によって熱容量を低く抑えることが可能となり、ウォームアップタイムの短縮に対する効果が大きい。その代表的な金属材料として、銅（Ｃｕ）が好適に用いられる。
その場合、銅めっき層を形成するためのめっき浴としては、定着ベルト６１に用いる場合には、硫酸銅めっき浴あるいはピロリン酸銅めっき浴が好ましい。硫酸銅めっき浴では、シアン化銅めっき浴やフッ化ホウ素酸銅めっき浴等と比較して、高導電性かつ高比重（緻密）であるので、良好な誘導加熱特性を得ることができるからである。さらには、硫酸銅めっき浴による銅めっき層は、柔軟性（可とう性）が高いことから、変形しながら回動する定着ベルト６１に用いても、内部応力の少ない金属膜を形成することができ、機械的特性にも優れているからである。また、ピロリン酸銅めっき浴では、ｐＨが中性付近にあり、界面活性剤の効果が充分得られ、フッ素系化合物の分散性がよい銅めっき層を形成することが可能なためである。
【００４８】
めっき浴に分散させるフッ素系化合物樹脂微粒子としては、上述したようにＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂やフッ化ピッチが適している。ここで、フッ化ピッチは、組成式ＣＦｘ（０．５≦ｘ≦１．８）であらわされる化合物で、各炭素原子にフッ素が１〜３個共有結合された層状構造の粉体である。ピッチをフッ素ガスと反応させることで得られ、高温でフッ素ガスによって反応するため、末端が完全にフッ素化されており、通常のフッ素樹脂（ＰＴＦＥやＰＦＡ等）と比較して、−ＣＦ３基が多く、その結果フッ素樹脂以上に撥水性・撥油性・非粘着性に優れている。そのため、フッ素系化合物樹脂微粒子にフッ化ピッチを用いることで、トナーに対する高い離型性を得ることができる。
【００４９】
また、銅めっき浴に分散させる際に、あらかじめ界面活性剤によりフッ素系化合物樹脂微粒子を表面処理しておくことで、分散性を向上させることが可能となる。その場合、界面活性剤の種類は特に限定されるものではなく、フッ素系化合物の充填量や種類、形成する膜厚、めっき浴の組成・温度・ｐＨ等により適したものを選択することで、分散性を確保することができる。特には、めっきを行う浴においてカチオン性を示す界面活性剤分子、例えば、水溶性のカチオン系やノニオン系の界面活性剤、或いはめっき浴のｐＨでカチオン性を示す両性界面活性剤は好適に用いることができる。また、必要に応じて、ノニオン系界面活性剤とカチオン系界面活性剤といった複数の界面活性剤による処理を施すことによって、分散性の向上と、共析効率の改善とを同時に図ることも可能となる。
【００５０】
ここで、フッ素系化合物樹脂微粒子の表面がカチオン性を示すように処理することが好ましい理由は以下の通りである。すなわち、めっきを行なう場合には、金属陽イオンの供給源となる陽極（銅めっきの場合には、銅あるいは含リン銅等の銅化合物）と、陰極となるワーク（定着ベルト６１の場合は、導電性のベルト基材層６１１、或いは絶縁性のベルト基材層６１１表面を無電解めっきにより導電化したベルト表層）との間に、交流を整流して得られる直流電流を電源から供給して、電流の強さに応じて陽極金属をめっき浴中に溶かし出し、イオン化した金属陽イオンがワークまで泳動し、陰極であるワーク上で陰イオンを受け取ることで、金属が電解析出して金属膜が形成される。その際、フッ素系化合物樹脂微粒子をめっき浴に分散させておくことで、フッ素系化合物樹脂微粒子が金属イオンとともに析出されて分散相を形成するが、陰極であるワーク表面への吸着・共析を効率よくするためには、フッ素系化合物樹脂微粒子も正帯電していることが好ましく、そのためにはフッ素系化合物樹脂微粒子の表面処理として、カチオン性を示す状態にしておくことが好ましい。
【００５１】
このような界面活性剤を例示すると、カチオン性界面活性剤としては、第２／第３アミン類、４級アンモニウム塩、イミダゾリン類等が挙げられる。また、両性界面活性剤としては、スルホン系やカルボン酸系のものが挙げられる。特に硫酸銅めっき浴のような酸性めっき浴では、分散性を良好にする効果が得られるものとして、ノニオン系界面活性剤が用いられ、例えばポリエチレンイミン系、エステル系、ポリオキシエチレン系等の界面活性剤が挙げられる。また、いずれの界面活性剤においても、フッ素系界面活性剤を用いることで分散性が向上する。
【００５２】
上述したように、硫酸銅めっき浴は、高導電性・高密度・低表面硬度（可とう性）等の観点から、誘導加熱方式の定着ベルト６１の発熱層として好適に使用できるが、硫酸銅めっき浴のような酸性の強い（ｐＨ１以下）めっき浴の場合には、フッ素系化合物樹脂微粒子にノニオン系界面活性剤を用いることでもカチオン性を示すため、ノニオン性のフッ素系界面活性剤を硫酸銅めっき浴において適用すれば、良好なフッ素系化合物樹脂微粒子の析出効果が得られる。
また、上記した界面活性剤によってめっき浴中でのフッ素系化合物樹脂微粒子の良好な分散性を保つと同時に、めっきを行なう際には、めっき浴を攪拌することで、めっき浴中でフッ素系化合物樹脂微粒子の沈殿や分離を生じることなく、共析させることが可能となる。この場合の攪拌方法としては、特に限定するものではなく、一般的に用いられる機械攪拌を行うことが可能である。例えばポンプ等で攪拌しながらめっき浴を循環させることによって、フッ素系化合物樹脂微粒子の分散性を維持し、めっき浴中の金属イオン濃度を保つとともに、めっき金属の析出に伴う浴の温度上昇を抑制することもできる。
【００５３】
また、めっき浴の温度を一定に保つ必要がある場合には、適宜ヒータによる加温や、水循環パイプをめっき浴中に配置することによる冷却等によって、めっき浴の温度を所望の温度に保つことができる。それによって、めっき膜厚のバラツキを抑制する効果も得られる。一般的には、硫酸銅めっき浴を用いる場合には、室温〜３０℃前後でめっきを行うことが可能だが、外気温等の環境変動の影響を受けず、条件を安定させるためには２５〜３０℃程度にめっき浴の温度をコントロールすることが好ましい。また、ピロリン酸銅めっき浴を用いる場合には、５０〜６０℃程度に加温することで、めっき膜の組成・膜厚・電着効率を安定して制御することが可能となる。
また、めっき膜の内部応力を除去したり、めっき膜のレベリング性の向上や高導電化を図るため、適宜めっき浴に応じた適当な光沢剤を添加することも可能である。
【００５４】
さらに、複合めっき膜を形成した後、配合したフッ素系化合物樹脂微粒子の軟化温度程度の温度で、定着ベルト６１を加熱処理してもよい。このような加熱処理を行うことで、フッ素系化合物樹脂微粒子が軟化してレベリング化することで、金属マトリックスとの結合がより強くなり、導電性離型層６１２からのフッ素系化合物樹脂微粒子の欠落を防ぐことが可能となる。その際には、金属マトリックスの加熱による酸化を防止するために、不活性ガス雰囲気中で加熱処理を行うことが好ましい。
【００５５】
ところで、定着ベルト６１の構成に関しては、本実施の形態の定着ベルト６１では、基材層６１１と導電性離型層６１２とにより構成されたものを用いたが、定着ベルト６１の基材層６１１と導電性離型層６１２との間に弾性層を形成した構成とすることもできる。その場合には、弾性層は、シリコーンゴム等の弾性体で形成される。弾性層を設けることによって、用紙Ｐに担持されるトナー像は粉体であるトナーが積層して形成されているため、ニップ部Ｎにおいてトナー像の全体にムラなく熱を供給することができるように、用紙Ｐ上のトナー像の凹凸に倣うように定着ベルト６１を変形させることができる。
【００５６】
次に、定着ベルト６１の導電性離型層６１２に交流磁界を作用させて電磁誘導加熱する磁場発生ユニット８５について説明する。磁場発生ユニット８５は、断面が定着ベルト６１の形状に沿ったアール形状で形成され、定着ベルト６１の外周表面と０．５〜２ｍｍ程度の間隙を保持して設置されている（図２参照）。また磁場発生ユニット８５は、定着ベルト６１の移動方向と直交する方向を長手方向として、定着ベルト６１の全幅に亘って伸びた長方形状で形成されている。なお、磁場発生ユニット８５は、定着ベルト６１の内側に設置してもよい。
図５は磁場発生ユニット８５の構成と作用とを説明する概略断面図である。なお、図５では、説明を分かり易くするため構成を概略的に表現している。図５に示したように、磁場発生ユニット８５は、磁界を発生させる励磁コイル８５１と、励磁コイル８５１を保持するコイル支持部材８５２と、励磁コイル８５１に電流を供給する励磁回路８５３とで構成されている。
【００５７】
励磁コイル８５１としては、例えば、相互に絶縁された直径φ０．５ｍｍの銅線材を２０本束ねたリッツ線を長円形状や楕円形状、長方形状等の閉ループ状に巻いたものが用いられる。そして、励磁コイル８５１は接着剤によって固められ、その形状を維持している。
この励磁コイル８５１には、励磁回路８５３によって所定の周波数の交流電流が印加される。これによって励磁コイル８５１の周囲には交流磁界Ｈが発生する。この交流磁界Ｈが定着ベルト６１の導電性離型層６１２を横切る際に、導電性離型層６１２には電磁誘導作用によってその交流磁界Ｈの変化を妨げる磁界を発生するように渦電流Ｉが生じる。この励磁コイル８５１に印加する交流電流の周波数は、例えば、１０〜５０ｋＨｚに設定されるが、本実施の形態では３０ｋＨｚに設定されている。
このように、渦電流Ｉが定着ベルト６１の導電性離型層６１２を流れることによって、この導電性離型層６１２の抵抗値Ｒに比例した電力Ｗ（Ｗ＝Ｉ２Ｒ）によるジュール熱が発生し、定着ベルト６１を加熱するものである。
【００５８】
また、コイル支持部材８５２としては、耐熱性のある非磁性材料で構成するのが好ましく、例えば、耐熱ガラス、ポリカーボネート、ポリエーテルサルフォン、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）等の耐熱性樹脂、またはこれらにガラス繊維を混合した耐熱性樹脂が用いられる。なお、励磁コイル８５１で発生した磁束を効率よく集中させ、定着ベルト６１に対する加熱効率を上げるため、コイル支持部材８５２の中央部にフェライト等の強磁性体を配設してもよい。
【００５９】
このように、本実施の形態の定着装置６０では、定着ベルト６１の導電性離型層６１２は、金属めっき膜によって形成されているので、導電性離型層６１２を磁場発生ユニット８５による電磁誘導によって直接加熱することができ、ニップ部Ｎにおいて定着ベルト６１からトナー定着のための充分な熱量をインスタントに供給することが可能となる。また、ニップ部Ｎにおいて定着ベルト６１に接触しているのは、定着ベルト６１の内側では低摩擦シート６８を介した圧力パッド６４、定着ベルト６１の外側では加圧ロール６２だけであり、これらはともに熱伝導率の低いシリコーンゴムやシリコーンスポンジ等で形成されているので、熱が流出し難く、供給したエネルギーを定着処理に有効に使える利点もある。
このため、例えば、Ａ４サイズのＬ．Ｅ．Ｆ．（Long Edge Feed）紙に対し３０ｐｐｍのプリント能力を有し、起動時の定着温度１８０℃、定常定着時の定着温度１７０℃に設定された画像形成装置において、ウォームアップタイムを１０秒程度（１２００Ｗ投入時）に短縮することができ、このクラスの画像形成装置ではウォームアップタイムが３〜７分、最速機でも３０〜４５秒であることを考慮すると、極めて高いファーストプリント能力を達成することが可能となる。また予熱を与えるスタンバイモードやローパワーモード等の設定も必要ないので、省エネルギーの観点からも極めて優れている。
【００６０】
また、導電性離型層６１２では、導電性離型層６１２表面近傍のフッ素系化合物微粒子は、その一部分が金属中に埋め込まれ、残りがめっき膜の表面に露出した状態になっているので、トナーに対する離型性が高く、定着ベルト６１表面へのトナーオフセットを極めて少なく抑えることができる。また、導電性離型層６１２は、金属マトリックスの中でフッ素樹脂やフッ素系化合物の微粒子が均一な分散相を形成しているので、強度が高く、優れた耐摩耗性を発揮する。
さらに、基材層６１１には、アルカリエッチング処理によって粗面化された表面に、アンカー効果等の機械的結合力や化学的結合力、物理的結合力によって強固に結合された金属膜が形成され、導電性離型層６１２がこの金属膜に複合めっきされているので、導電性離型層６１２と金属膜とは金属同士の結合によって強固に固着されて、剥離の発生が極めて生じ難い。
さらに、従来のように基材層６１１上に発熱層と離型層とを別個に設ける場合と比較して、層構造が簡単になり、安価に製造することも可能となる。
【実施例】
【００６１】
以下、実施例およびこれに対する比較例に基づき、本実施の形態の定着ベルト６１における導電性離型層６１２を具体的に説明する。なお、本実施の形態の導電性離型層６１２は実施例に限定されるものではない。
（実施例１）
基材としてポリイミド樹脂（商品名：Ｕワニス、宇部興産（株）製）からなる膜厚７０μｍ、外径３０ｍｍの無端状ベルトを用い、このポリイミド樹脂基材にアルカリエッチング処理を行い、これを洗浄した後に、ニッケル無電解めっき処理を行って膜厚０．５μｍのニッケル層を形成した。さらにあらかじめ粒径１μｍの球形ＰＴＦＥ粒子を分散させた水／イソプロピルアルコールの１０：９０混合液を投入して、ＰＴＦＥ粒子を分散浮遊させた電解めっき浴（ＮｉＳＯ４Ｈ２Ｏ：３００ｇ／ｌ、ＮｉＣｌ２Ｈ２Ｏ：５０ｇ／ｌ、Ｈ３ＢＯ３：４０ｇ／ｌ）を５０℃に加熱し、ニッケル無電解めっきを行ったポリイミドベルト上に電流密度６Ａ／ｄｍ２で８０分の電解Ｎｉ−ＰＴＦＥ複合金属めっき処理を行い、ニッケルとＰＴＦＥ粒子を同時に析出させた。
この複合めっき処理により、基材の無電解ニッケル膜上に膜厚６０μｍで、ＰＴＦＥ粒子を１５重量％含有した複合ニッケルめっき膜を形成した。このポリイミドベルトの水に対する接触角は１２０°であった。
このポリイミドベルトを定着ベルトとして電磁誘導方式の定着装置に組み込み、高周波電圧をかけたところ、定着ベルト表面が短時間（１０秒程度）で定着可能温度まで加熱された。また、定着試験として、富士ゼロックス社製Ｊ紙（商品名）を用い、用紙搬送速度１９０ｍｍ／ｓｅｃで１０万枚の通紙試験を行ったところ、定着ベルトにおける層間剥離は未発生で、良好な定着画像が得られた。
【００６２】
（実施例２）
実施例１と同様の方法でポリイミド樹脂基材上に無電解ニッケル膜を形成し、めっき浴に分散浮遊させるフッ素系化合物樹脂微粒子としてフッ化ピッチを用いたこと以外は実施例１と同様の方法によりニッケル・フッ化ピッチ同時析出膜を形成した。この処理により、無電解ニッケル膜上に膜厚６０μｍで、フッ化ピッチ粒子を１６重量％含有した複合ニッケルめっき膜を形成した。このポリイミドベルトの水に対する接触角は、１２３°であった。
このポリイミドベルトを定着ベルトとして電磁誘導方式の定着装置に組み込み、高周波電圧をかけたところ、定着ベルト表面が短時間（１０秒程度）で定着可能温度まで加熱された。また、定着試験として、富士ゼロックス社製Ｊ紙（商品名）を用い、用紙搬送速度１９０ｍｍ／ｓｅｃで１０万枚の通紙試験を行ったところ、定着ベルトにおける層間剥離は未発生で、良好な定着画像が得られた。
【００６３】
（実施例３）
基材としてポリイミド樹脂（商品名：Ｕワニス、宇部興産（株）製）からなる膜厚７０μｍ、外径３０ｍｍの無端状ベルト基材を用い、このポリイミド樹脂基材にアルカリエッチング処理を行い、これを洗浄した後に、ニッケル無電解めっき処理を行って膜厚０．５μｍのニッケル層を形成した。
さらにあらかじめ粒径２．５μｍの球形ＰＴＦＥ粒子を、ＰＴＦＥ粒子１ｇに対してノニオン系のフッ素系界面活性剤を１０ｇで表面処理し、これを光沢剤が添加された硫酸銅めっき浴に添加し、ＰＴＦＥ粒子を分散浮遊させた硫酸銅めっき浴（ＣｕＳＯ４Ｈ２Ｏ：２００ｇ／ｌ、Ｈ２ＳＯ４：５０ｇ／ｌ、塩素イオン（Ｃｌ−）：１０ｍｇ／ｌ）を作製した。このめっき浴を３０℃に維持し、無電解ニッケルめっきを行ったポリイミドベルト上に電流密度５Ａ／ｄｍ２で５０分の電解Ｃｕ−ＰＴＦＥ複合金属めっき処理を行い、銅とＰＴＦＥ粒子とを同時に析出させた。
このめっき処理により、無電解ニッケル膜上に膜厚２５μｍで、ＰＴＦＥ粒子を３０重量％含有した複合銅めっき膜を形成した。このベルトの水に対する接触角は、１２６°だった。
このポリイミドベルトを定着ベルトとして電磁誘導方式の定着装置に組み込み、高周波電圧をかけたところ、定着ベルト表面が短時間（１０秒程度）で定着可能温度まで加熱された。また、定着試験として、富士ゼロックス社製Ｊ紙（商品名）を用い、用紙搬送速度１９０ｍｍ／ｓｅｃで１０万枚の通紙試験を行ったところ、定着ベルトにおける層間剥離は未発生で、良好な定着画像が得られた。
【００６４】
（実施例４）
基材としてポリイミド樹脂（商品名：Ｕワニス、宇部興産（株）製）からなる膜厚７０μｍ、外径３０ｍｍの無端状ベルト基材を用い、このポリイミド樹脂基材にアルカリエッチング処理を行い、これを洗浄した後に、ニッケル無電解めっき処理を行って膜厚０．５μｍのニッケル層を形成した。
さらにあらかじめ粒径２．５μｍの球形ＰＴＦＥ粒子を、ＰＴＦＥ粒子１ｇに対してカチオン系のフッ素系界面活性剤を１０ｇで表面処理して、これを光沢剤が添加されたピロリン酸銅めっき浴に添加し、ＰＴＦＥ粒子を分散浮遊させたピロリン酸銅めっき浴（Ｃｕ２Ｐ２Ｏ７・３Ｈ２Ｏ：９０ｇ／ｌ、Ｋ４Ｐ２Ｏ７：３３０ｇ／ｌ、アンモニア水：３ｍｌ／ｌ）を作製した。このめっき浴を５０°に維持し、無電解ニッケルめっきを行ったポリイミドベルト上に電流密度３．５Ａ／ｄｍ２で５０分の電解Ｃｕ−ＰＴＦＥ複合金属めっき処理を行い、銅とＰＴＦＥ粒子とを同時に析出させた。
このめっき処理により、無電解ニッケル膜上に膜厚３０μｍで、ＰＴＦＥ粒子を２５重量％含有した複合銅めっき膜を形成した。このポリイミドベルトの水に対する接触角は、１２４°であった。
このポリイミドベルトを定着ベルトとして電磁誘導方式の定着装置に組み込み、高周波電圧をかけたところ、定着ベルト表面が短時間（１０秒程度）で定着可能温度まで加熱された。また、定着試験として、富士ゼロックス社製Ｊ紙（商品名）を用い、用紙搬送速度１９０ｍｍ／ｓｅｃで１０万枚の通紙試験を行ったところ、定着ベルトにおける層間剥離は未発生で、良好な定着画像が得られた。
【００６５】
（比較例１）
ニッケル電鋳またはＳＵＳを塑性加工した金属ベルト基材上に、層厚３０μｍのＰＴＦＥ樹脂層をディップコートにより被覆した定着ベルトを作成した。
この定着ベルトを電磁誘導方式の定着装置に組み込み、高周波電圧をかけたところ、定着ベルト表面を定着可能温度まで加熱するまでに、１分程度かかった。また、定着試験として、富士ゼロックス社製Ｊ紙（商品名）を用い、用紙搬送速度１９０ｍｍ／ｓｅｃで通紙試験を行ったところ、途中でＰＴＦＥ樹脂層が摩耗し、３万枚の経過時に剥離が生じ、通紙試験を中止した。また、通紙試験中にトナーオフセットの発生も認められた。
【００６６】
（比較例２）
基材としてポリイミド樹脂（商品名：Ｕワニス、宇部興産（株）製）からなる膜厚７０μｍ、外径３０ｍｍの無端状ベルト基材を用い、このポリイミド樹脂基材にアルカリエッチング処理を行い、これを洗浄した後に、ニッケル無電解めっき処理を行って膜厚０．５μｍのニッケル層を形成した。
そして、硫酸銅めっき浴（ＣｕＳＯ４Ｈ２Ｏ：２００ｇ／ｌ、Ｈ２ＳＯ４：５０ｇ／ｌ、塩素イオン（Ｃｌ−）：１０ｍｇ／ｌ）を３０℃に維持し、無電解ニッケルめっきを行ったポリイミドベルト上に電流密度５Ａ／ｄｍ２で５０分の電解Ｃｕめっき処理を行った。さらに、層厚３０μｍのＰＴＦＥ樹脂層をディップコートにより被覆した。
このポリイミドベルトを定着ベルトとして電磁誘導方式の定着装置に組み込み、高周波電圧をかけたところ、定着ベルト表面が短時間（１０秒程度）で定着可能温度まで加熱された。しかし、定着試験として、富士ゼロックス社製Ｊ紙（商品名）を用い、用紙搬送速度１９０ｍｍ／ｓｅｃで通紙試験を行ったところ、途中でＰＴＦＥ樹脂層が摩耗し、５万枚の経過時に剥離が生じ、通紙試験を中止した。また、通紙試験中にトナーオフセットの発生も認められた。
【００６７】
これらの実施例および比較例の評価結果をまとめたものが図６である。図６に示したように、フッ素系化合物樹脂微粒子を分散させためっき浴によって複合めっきされた導電性離型層６１２が外周面に形成されている定着ベルト６１では、ウォームアップタイムを大きく短縮することができるとともに、定着ベルト６１表面が摩耗したり、導電性離型層６１２が剥離することを抑制する効果が大きいことが確認された。
【００６８】
以上説明したように、本実施の形態の定着装置６０においては、定着ベルト６１の外周面に、フッ素系化合物樹脂が共析された金属複合めっき膜により形成された導電性離型層６１２が配設されている。このような構成により、定着ベルト６１の導電性離型層６１２を磁場発生ユニット８５による電磁誘導によって直接加熱することができるので、ニップ部Ｎにおいて定着ベルト６１からトナー定着のための充分な熱量をインスタントに供給することが可能となり、ウォームアップタイムを大きく短縮することができる。
また、導電性離型層６１２表面近傍のフッ素系化合物微粒子は、その一部分が金属中に埋め込まれ、残りが被膜の表面に露出した状態になっているので、トナーに対する離型性が高く、定着ベルト６１表面へのトナーオフセットを極めて少なく抑えることができる。さらに、導電性離型層６１２は、金属マトリックスの中でフッ素樹脂やフッ素系化合物の微粒子が均一な分散相を形成しながら基材層６１１に強固に固着しているので、強度が高く、優れた耐摩耗性を発揮することができる。そのため、定着ベルト６１表面に傷がついたり、導電性離型層６１２が剥離することを防ぐことが可能となる。
【００６９】
[実施の形態２]
実施の形態１では、加熱手段として外部に配設された電磁誘導加熱部材によって電磁誘導加熱される定着ベルトを用い、加圧手段として加圧ロールを用いた定着装置が搭載された画像形成装置について説明した。実施の形態２では、図１に示した画像形成装置に搭載する定着装置であって、加熱手段として内部に配設された電磁誘導加熱部材によって電磁誘導加熱される定着ベルト６１を用いた定着装置について説明する。尚、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
【００７０】
図７は、本実施の形態における定着装置９０の構成を示す側断面図である。図７に示すように、本実施の形態の定着装置９０では、ベルト部材の一例としての定着ベルト６１、定着ベルト６１の内周面側に配設された交流磁界を発生させる電磁誘導加熱部材の一例としての磁場発生ユニット８６、定着ベルト６１に対向するように配置された加圧部材の一例としての加圧ロール６２により主要部が構成されている。
【００７１】
磁場発生ユニット８６は、磁界を発生させる励磁コイル８６１と、励磁コイル８６１を保持するコイル支持部材８６２と、励磁コイル８６１に電流を供給する励磁回路（不図示）とで構成されている。その際に、コイル支持部材８６２の加圧ロール６２側の面は、略フラットに形成されている。そして、磁場発生ユニット８６は、加圧ロール６２に対向する位置において定着ベルト６１を介して加圧ロール６２に押圧される状態で配置され、ニップ部Ｎを形成している。したがって、磁場発生ユニット８６は圧力部材としても機能し、コイル支持部材８６２の加圧ロール６２側の面と加圧ロール６２との間で均一なニップ圧を形成している。
さらに、定着ベルト６１内周面と磁場発生ユニット８６との間には、定着ベルト６１の内周面と磁場発生ユニット８６のコイル支持部材８６２との摺動抵抗を小さくするため、低摩擦シート６８が配設されている。この低摩擦シート６８は、磁場発生ユニット８６と別体に構成しても、磁場発生ユニット８６と一体的に構成しても、いずれでもよい。
なお、ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐは、ニップ部Ｎの出口領域（剥離ニップ部）において定着ベルト６１の曲率の変化によって定着ベルト６１から剥離される。
【００７２】
一方、加圧ロール６２は定着ベルト６１に対向するように配置され、図示しない駆動モータにより矢印Ｄ方向に回転し、この回転に従動して定着ベルト６１が回動するように構成されている。加圧ロール６２は、コア (円柱状芯金)６２１と、コア６２１の外周面に被覆した耐熱性弾性体層６２２と、さらに耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層６２３とが積層されて構成されている。
【００７３】
さらに、本実施の形態の定着装置９０では、定着ベルト６１は、原形が円筒形状に形成された例えば直径が３０ｍｍの無端ベルトである。そして、定着ベルト６１の層構造は、耐熱性の高いフィルム状部材からなる基材層６１１と、基材層６１１の外周面上に積層された導電性離型層６１２とにより構成されている。
そして、導電性離型層６１２は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂やフッ化ピッチといったフッ素系化合物樹脂の微粒子が分散された、ニッケル（Ｎｉ）や銅（Ｃｕ）等の導電率の高い金属からなるめっき浴によって、フッ素系化合物樹脂が共析された金属複合めっき膜により形成されている。導電性離型層６１２が金属複合めっき膜によって形成されることで、導電性離型層６１２は、磁場発生ユニット８６から発生した交流磁界を受けて渦電流を誘起し、その渦電流によるジュール熱によって加熱される発熱層としての機能と、用紙Ｐに担持されるトナー像に対する離型層としての機能とを併せ持つことができる。
【００７４】
このように、本実施の形態の定着装置９０においても、定着ベルト６１の外周面に、フッ素系化合物樹脂が共析された金属複合めっき膜により形成された導電性離型層６１２が形成されているので、定着ベルト６１の導電性離型層６１２を定着ベルト６１の内周面側に配設された磁場発生ユニット８６による電磁誘導によって直接加熱することができる。そのため、ニップ部Ｎにおいて定着ベルト６１からトナー定着のための充分な熱量をインスタントに供給することが可能となり、ウォームアップタイムを大きく短縮することができる。特に、本実施の形態の定着装置９０では、磁場発生ユニット８６をニップ部Ｎに配設することにより、定着ベルト６１の発熱部と用紙Ｐへの熱供給部とが一致した構成であるため、熱の利用効率を極めて高くすることができる。
【００７５】
また、導電性離型層６１２表面近傍のフッ素系化合物微粒子は、その一部分が金属中に埋め込まれ、残りが被膜の表面に露出した状態になっているので、トナーに対する離型性が高く、定着ベルト６１表面へのトナーオフセットを極めて少なく抑えることができる。さらに、導電性離型層６１２は、金属マトリックスの中でフッ素樹脂やフッ素系化合物の微粒子が均一な分散相を形成しながら基材層６１１に強固に固着しているので、強度が高く、優れた耐摩耗性を発揮することができる。そのため、定着ベルト６１表面に傷がついたり、導電性離型層６１２が剥離することを防ぐことが可能となる。
【００７６】
[実施の形態３]
実施の形態１では、加熱手段として外部に配設された電磁誘導加熱部材によって電磁誘導加熱される定着ベルトを用い、加圧手段として加圧ロールを用いた定着装置が搭載された画像形成装置について説明した。実施の形態３では、図１に示した画像形成装置に搭載する定着装置であって、加熱部材としてセラミックヒータが配設された定着ベルトを用い、加圧手段として加圧ロールを用いた定着装置について説明する。尚、実施の形態１と同様な構成については同様な符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。
【００７７】
図８は、本実施の形態における定着装置９１の構成を示す側断面図である。図８に示すように、本実施の形態の定着装置９１では、定着ベルト６１が用紙Ｐのトナー像担持面側に配置されている。定着ベルト６１の内側に加熱部材の一例として抵抗発熱体であるセラミックヒータ８７が配設され、セラミックヒータ８７からニップ部Ｎに熱を供給するように構成している。
セラミックヒータ８６は、加圧ロール６２側の面がほぼフラットに形成されている。そして、定着ベルト６１を介して加圧ロール６２に押圧される状態で配置され、ニップ部Ｎを形成している。したがって、セラミックヒータ８６は圧力部材としても機能している。ニップ部Ｎを通過した用紙Ｐは、ニップ部Ｎの出口領域（剥離ニップ部）において定着ベルト６１の曲率の変化によって定着ベルト６１から剥離される。
さらに、定着ベルト６１内周面とセラミックヒータ８６との間には、定着ベルト６１の内周面とセラミックヒータ８６との摺動抵抗を小さくするため、低摩擦シート６８が配設されている。この低摩擦シート６８は、セラミックヒータ８６と別体に構成しても、セラミックヒータ８６と一体的に構成しても、いずれでもよい。
【００７８】
一方、加圧部材の一例としての加圧ロール６２は定着ベルト６１に対向するように配置され、図示しない駆動モータにより矢印Ｄ方向に回転し、この回転により定着ベルト６１が従動回転するように構成されている。加圧ロール６２は、コア (円柱状芯金)６２１と、コア６２１の外周面に被覆した耐熱性弾性体層６２２と、さらに耐熱性樹脂被覆または耐熱性ゴム被覆による離型層６２３とが積層されて構成されている。
また、ニップ部Ｎの下流側近傍には、定着ベルト６１から剥離された用紙Ｐを完全に定着ベルト６１から分離し、画像形成装置の排出部へ向かう排紙通路に誘導するための剥離補助部材７０が配設されている。剥離補助部材７０は、剥離バッフル７１が定着ベルト６１の回転方向と対向する向き（カウンタ方向）に定着ベルト６１と近接する状態でバッフルホルダ７２によって保持されている。
【００７９】
そして、図１に示した画像形成装置の二次転写部２０においてトナー像が静電転写された用紙Ｐは、定着入口ガイド５６によって定着装置９１のニップ部Ｎに導かれる。用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際には、用紙Ｐ上のトナー像は、ニップ部Ｎに作用する圧力と、定着ベルト６１側のセラミックヒータ８６から供給される熱とによって定着される。本実施の形態の定着装置９１でも、加圧ロール６２とセラミックヒータ８６との間でニップ部Ｎを広く構成することができるため、安定した定着性能を確保することができる。
【００８０】
ここで、本実施の形態の定着装置９１においては、定着ベルト６１は、原形が円筒形状に形成されたエンドレスベルトであり、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の耐熱性樹脂やＳＵＳ、ニッケル等の金属で形成されたベース層６１１と、このベース層６１１の外周面に形成された導電性離型層６１２とで構成されている。
本実施の形態の定着装置９１においても、導電性離型層６１２は、フッ素系化合物樹脂が共析された金属複合めっき膜により形成されている。そして、導電性離型層６１２表面近傍のフッ素系化合物微粒子は、その一部分が金属中に埋め込まれ、残りが被膜の表面に露出した状態になっている。そのため、トナーに対する離型性が高く、定着ベルト６１表面へのトナーオフセットを極めて少なく抑えることができる。
また、導電性離型層６１２は、金属マトリックスの中でフッ素樹脂やフッ素系化合物の微粒子が均一な分散相を形成しながら基材層６１１に強固に固着しているので、強度が高く、優れた耐摩耗性を発揮することができる。そのため、定着ベルト６１表面に傷がついたり、導電性離型層６１２が剥離することを防ぐことが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明の活用例として、電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置への適用、例えば記録紙（用紙）上に担持された未定着トナー像を定着する定着装置への適用がある。また、インクジェット方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置への適用、例えば記録紙（用紙）上に担持された未乾燥インク像を乾燥する定着装置への適用がある。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の画像形成装置を示した概略構成図である。
【図２】実施の形態１における定着装置の構成を示す側断面図である。
【図３】定着ベルトが支持される構成を説明する断面構成図である。
【図４】定着ベルトの層構造を示した図である。
【図５】磁場発生ユニットの構成と作用とを説明する概略断面図である。
【図６】実施例および比較例の評価結果をまとめた図である。
【図７】実施の形態２における定着装置の構成を示す側断面図である。
【図８】実施の形態３における定着装置の構成を示す側断面図である。
【図９】従来の定着装置の構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋ…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１２…帯電器、１３…レーザ露光器、１４…現像器、１５…中間転写ベルト、１６…一次転写ロール、１７…ドラムクリーナ、２０…二次転写部、６０,９０,９１…定着装置、６１…定着ベルト、６１１…基材層、６１２…導電性離型層、６２…加圧ロール、６３…ベルトガイド部材、６４…圧力パッド、６５…ホルダ、６７…潤滑剤塗布部材、６８…低摩擦シート、７０…剥離補助部材、８０…エッジガイド部材、８５,８６…磁場発生ユニット、８５１,８６１…励磁コイル、８５２,８６２…コイル支持部材、８５３…励磁回路、８７…セラミックヒータ
【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】
2005316240.tif 000009
【図８】
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【図９】
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