(57)【要約】【課題】トナーの転写紙への定着効率および定着後の転写紙の分離性能を向上させ、定着装置の低トルク化を図ることで、高画質、省エネルギー及び小型化を実現する画像形成装置を提供することを課題とする。【解決手段】定着装置８の加熱定着部材１００の記録媒体当接面側表面の算術平均粗さＲａと、平均凹凸高さＲｃと、局部山頂の平均間隔Ｓと、トナー１０４の体積平均粒径Ｒｔと、画素の最短径Ｄｍｉｎとの関係が、Ｒａ＜Ｒｃ、０．１Ｒｔ≦Ｒｃ≦Ｒｔ及びＳ≦Ｄｍｉｎなる関係を有することを特徴とする。また、加熱定着部材１００の表層に突起１０２を有し、その周辺が発泡材料からなる圧縮性弾性層１０３であることを特徴とする。【選択図】図８
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された潜像に加熱定着用のトナーを供給し、可視像化する現像装置と、像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置とを備える画像形成装置であって、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、内蔵又は外部に設けた熱源により昇温するローラ又はベルト状加熱定着部材と、この加熱定着部材に直接又は間接的に圧接される加圧部材とを有し、加熱定着部材と加圧部材との間に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて熱と圧力とにより未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、
前記定着装置の加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の算術平均粗さＲａと、平均凹凸高さＲｃと、局部山頂の平均間隔Ｓと、トナーの体積平均粒径Ｒｔと、画素の最短径Ｄｍｉｎとの関係が、Ｒａ＜Ｒｃ、０．１Ｒｔ≦Ｒｃ≦Ｒｔ及びＳ≦Ｄｍｉｎであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
１成分現像剤又は２成分現像剤を用い、像担持体と現像剤担持体と間の現像ニップの平均接触圧力Ｐｄと、定着装置の加熱定着部材と加圧部材との間の定着ニップを記録媒体が通過するときの平均接触圧力Ｐｆとの関係が、Ｐｄ＜Ｐｆであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂の熱伝導率が３Ｗ／ｍ・ｋ以上とすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の最先端から軸方向０．１Ｒｔ（トナー体積平均粒径の１０％相当距離）までの回転方向又は軸方向断面径の最大値を０．５Ｒｔ（トナー体積平均粒径の５０％相当径）以下とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
離型剤がトナー中央に偏在するトナーを用いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
軟化点の異なる２種以上の樹脂を含み、最も軟化点の低い樹脂が中央に偏在するトナーを用いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部が静電植毛部材であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより硬度の低い部材で囲うことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより熱伝導率の低い部材で囲うことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１０】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより表面面積占有率の大きい異質の部材で囲うことを特徴とする請求項８または９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
加熱定着部材の記録媒体当接部における記録媒体が通過するときの平均接触圧力Ｐｆが、３×１０５〜７×１０５Ｐａであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１２】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより硬度の低い部材で囲んだ構成の表面のＪＩＳ−Ａ硬度が６５度以上であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲を熱伝導率１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の部材で囲むことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部をビッカース硬度４０°以上の材料で構成することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項１５】
潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された潜像に加熱定着用のトナーを供給し、可視像化する現像装置と、像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置とを備える画像形成装置であって、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、内蔵又は外部に設けた熱源により昇温するローラ又はベルト状加熱定着部材と、定着部材に直接又は間接的に圧接される加圧部材とを有し、加熱定着部材と加圧部材との間に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて熱と圧力とにより未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置を用いる画像形成方法において、
前記定着装置の加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の算術平均粗さＲａと、平均凹凸高さＲｃと、局部山頂の平均間隔Ｓと、トナーの体積平均粒径Ｒｔと、画素の最短径Ｄｍｉｎとの関係が、Ｒａ＜Ｒｃ、０．１Ｒｔ≦Ｒｃ≦Ｒｔ及びＳ≦Ｄｍｉｎであることを特徴とする画像形成方法。
【請求項１６】
１成分現像剤又は２成分現像剤を用い、像担持体と現像剤担持体と間の現像ニップの平均接触圧力Ｐｄと、定着装置の加熱定着部材と加圧部材との間の定着ニップを記録媒体が通過するときの平均接触圧力Ｐｆとの関係が、Ｐｄ＜Ｐｆであることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成方法。
【請求項１７】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂の熱伝導率が３Ｗ／ｍ・ｋ以上とすることを特徴とする請求項１５または１６に記載の画像形成方法。
【請求項１８】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の最先端から軸方向０．１Ｒｔまでの回転方向又は軸方向断面径の最大値を０．５Ｒｔ以下とすることを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項１９】
離型剤がトナー中央に偏在するトナーを用いることを特徴とする請求項１５ないし１８のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項２０】
軟化点の異なる２種以上の樹脂を含み、最も軟化点の低い樹脂が中央に偏在するトナーを用いることを特徴とする請求項１５ないし１９のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項２１】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部が静電植毛部材であることを特徴とする請求項１５ないし２０のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項２２】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより硬度の低い部材で囲うことを特徴とする請求項１５ないし２１のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項２３】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより熱伝導率の低い部材で囲うことを特徴とする請求項１５ないし２２のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項２４】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより表面面積占有率の大きい異質の部材で囲うことを特徴とする請求項２２または２３に記載の画像形成方法。
【請求項２５】
加熱定着部材の記録媒体当接部における記録媒体が通過するときの平均接触圧力Ｐｆが、３×１０５〜７×１０５Ｐａであることを特徴とする請求項１５ないし２４のいずれかに記載の画像形成方法。
【請求項２６】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより硬度の低い部材で囲んだ構成の表面のＪＩＳ−Ａ硬度が６５度以上であることを特徴とする請求項２２に記載の画像形成方法。
【請求項２７】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲を熱伝導率１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の部材で囲むことを特徴とする請求項２３に記載の画像形成方法。
【請求項２８】
加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部をビッカース硬度４０°以上の材料で構成することを特徴とする請求項１５ないし２７のいずれかに記載の画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンター等の画像形成で、記録紙、ＯＨＰ等の記録媒体上のトナーを溶融し、固着させる定着装置を用いる画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置における定着工程は、潜像担持体である感光体から転写された記録媒体上のトナー像を記録媒体上に定着するが、例えば、トナーを加熱・加圧により溶融させた状態で記録媒体である転写紙、樹脂シート等にトナーを浸透させて融着させるという必須の工程である。この定着の方式には、熱源側部材と被定着対象物であるトナーとが直接接触する接触定着方式や赤外線、誘導加熱による雰囲気加熱を用いる非接触方式がある。接触定着方式の代表的なものとして熱ローラ定着方式とベルト定着方式がある。接触定着のいずれの方式における定着装置も、ローラ及び／又はベルトで当接する位置でニップ部を形成し、記録媒体を搬送してニップ部で加熱・加圧してトナーを記録媒体に定着させる。この加熱・加圧は、内部にハロゲンランプ、ニクロム線等の熱源を備える定着ローラ又は加熱されたベルトをトナーと直接接触させて定着する。この定着装置は、ローラ又はベルト表面に設けられている温度センサにより表面温度が所定温度となるように熱源の維持管理が行われるようになっており、これによって、定着ニップ部を通過するシートに対する供給熱量を安定させている。これらの定着装置を転写媒体である記録紙が通過することにより、画質が最終的に決定される。
【０００３】
特許文献１では、目視濃度が低下してしまうという光沢性の増加と画像劣化を防止して、画質品位の高い画像の出力を目的とし、特許文献２では、定着ローラにおいて、トナー定着時の外周面温度ムラを防止して、画質を向上させている。これらは、いずれも定着側の表面を粗面化して、光沢制御、定着側表面温度ムラ防止、他に定着側表面の走行速度安定化等を得ている。しかし、これらの発明は、高画質の提供という点では効果があるものの、省エネルギー化、装置の小型化という点では十分ではない。
【０００４】
【特許文献１】特開平７−３１１５０５号公報
【特許文献２】特開平９−２８８４３７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記問題点に鑑み、本発明は、トナーの転写紙への定着効率および定着後の転写紙の分離性能を向上させ、定着装置の低トルク化を図ることで、高画質、省エネルギー及び小型化を実現する画像形成装置を提供することを課題とする。
また、本発明は、トナーの転写紙への定着効率および定着後の転写紙の分離性能を向上させ、定着装置の低トルク化を図ることで、高画質、省エネルギー及び小型化を実現する画像形成方法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】
【０００６】
上記問題点に鑑み、請求項１に記載の本発明は、潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された潜像に加熱定着用のトナーを供給し、可視像化する現像装置と、像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置とを備える画像形成装置であって、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、内蔵又は外部に設けた熱源により昇温するローラ又はベルト状加熱定着部材と、この加熱定着部材に直接又は間接的に圧接される加圧部材とを有し、加熱定着部材と加圧部材との間に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて熱と圧力とにより未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、前記定着装置の加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の算術平均粗さＲａと、平均凹凸高さＲｃと、局部山頂の平均間隔Ｓと、トナーの体積平均粒径Ｒｔと、画素の最短径Ｄｍｉｎとの関係が、Ｒａ＜Ｒｃ、０．１Ｒｔ≦Ｒｃ≦Ｒｔ及びＳ≦Ｄｍｉｎであることを特徴とする画像形成装置である。
【０００７】
請求項２に記載の本発明は、１成分現像剤又は２成分現像剤を用い、像担持体と現像剤担持体と間の現像ニップの平均接触圧力Ｐｄと、定着装置の加熱定着部材と加圧部材との間の定着ニップを記録媒体が通過するときの平均接触圧力Ｐｆとの関係が、Ｐｄ＜Ｐｆであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。
請求項３に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂の熱伝導率が３Ｗ／ｍ・ｋ以上とすることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置である。
請求項４に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の最先端から軸方向０．１Ｒｔまでの回転方向又は軸方向断面径の最大値を０．５Ｒｔ以下とすることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置である。
請求項５に記載の本発明は、離型剤がトナー中央に偏在するトナーを用いることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置である。
請求項６に記載の本発明は、軟化点の異なる２種以上の樹脂を含み、最も軟化点の低い樹脂が中央に偏在するトナーを用いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置である。
【０００８】
請求項７に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部が静電植毛部材であることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の画像形成装置である。
請求項８に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより硬度の低い部材で囲うことを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の画像形成装置である。
請求項９に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより熱伝導率の低い部材で囲うことを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の画像形成装置である。
請求項１０に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより表面面積占有率の大きい異質の部材で囲うことを特徴とする請求項８または９に記載の画像形成装置である。
請求項１１に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接部における記録媒体が通過するときの平均接触圧力Ｐｆが、３×１０５〜７×１０５Ｐａであることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の画像形成装置である。
請求項１２に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより硬度の低い部材で囲んだ構成の表面のＪＩＳ−Ａ硬度が６５度以上であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置である。
請求項１３に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲を熱伝導率１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の部材で囲むことを特徴とする請求項９に記載の画像形成装置である。
請求項１４に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部をビッカース硬度４０°以上の材料で構成することを特徴とする請求項１ないし１３のいずれかに記載の画像形成装置である。
【０００９】
請求項１５に記載の本発明は、潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に画像データに基づいて露光し、潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された潜像に加熱定着用のトナーを供給し、可視像化する現像装置と、像担持体表面をクリーニングするクリーニング装置とを備える画像形成装置であって、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、内蔵又は外部に設けた熱源により昇温するローラ又はベルト状加熱定着部材と、定着部材に直接又は間接的に圧接される加圧部材とを有し、加熱定着部材と加圧部材との間に未定着画像を担持した記録媒体を通過させて熱と圧力とにより未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置を用いる画像形成方法において、前記定着装置の加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の算術平均粗さＲａと、平均凹凸高さＲｃと、局部山頂の平均間隔Ｓと、トナーの体積平均粒径Ｒｔと、画素の最短径Ｄｍｉｎとの関係が、Ｒａ＜Ｒｃ、０．１Ｒｔ≦Ｒｃ≦Ｒｔ及びＳ≦Ｄｍｉｎであることを特徴とする画像形成方法である。
【００１０】
請求項１６に記載の本発明は、１成分現像剤又は２成分現像剤を用い、像担持体と現像剤担持体との間の現像ニップの平均接触圧力Ｐｄと、定着装置の加熱定着部材と加圧部材との間の定着ニップを記録媒体が通過するときの平均接触圧力Ｐｆとの関係が、Ｐｄ＜Ｐｆであることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成方法である。
請求項１７に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂の熱伝導率が３Ｗ／ｍ・ｋ以上とすることを特徴とする請求項１５または１６に記載の画像形成方法である。
請求項１８に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の最先端から軸方向０．１Ｒｔまでの回転方向又は軸方向断面径の最大値を０．５Ｒｔ以下とすることを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれかに記載の画像形成方法である。
請求項１９に記載の本発明は、離型剤がトナー中央に偏在するトナーを用いることを特徴とする請求項１５ないし１８のいずれかに記載の画像形成方法である。
請求項２０に記載の本発明は、軟化点の異なる２種以上の樹脂を含み、最も軟化点の低い樹脂が中央に偏在するトナーを用いることを特徴とする請求項１５ないし１９のいずれかに記載の画像形成方法である。
請求項２１に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部が静電植毛部材であることを特徴とする請求項１５ないし２０のいずれかに記載の画像形成方法である。
【００１１】
請求項２２に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより硬度の低い部材で囲うことを特徴とする請求項１５ないし２１のいずれかに記載の画像形成方法である。
請求項２３に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより熱伝導率の低い部材で囲うことを特徴とする請求項１５ないし２２のいずれかに記載の画像形成方法である。
請求項２４に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより表面面積占有率の大きい異質の部材で囲うことを特徴とする請求項２２または２３に記載の画像形成方法である。
請求項２５に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接部における記録媒体が通過するときの平均接触圧力Ｐｆが、３×１０５〜７×１０５Ｐａであることを特徴とする請求項１５ないし２４のいずれかに記載の画像形成方法である。
請求項２６に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲をより硬度の低い部材で囲んだ構成の表面のＪＩＳ−Ａ硬度が６５度以上であることを特徴とする請求項２２に記載の画像形成方法である。
請求項２７に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部の周囲を熱伝導率１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下の部材で囲むことを特徴とする請求項２３に記載の画像形成方法である。
請求項２８に記載の本発明は、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂を形成する凸部をビッカース硬度４０°以上の材料で構成することを特徴とする請求項１５ないし２７のいずれかに記載の画像形成方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明により、トナーの転写紙への定着効率および定着後の転写紙の分離性能を向上させ、定着装置の低トルク化を図ることで、高画質、省エネルギー及び小型化を実現する画像形成装置を提供することが可能となる。
また、本発明は、トナーの転写紙への定着効率および定着後の転写紙の分離性能を向上させ、定着装置の低トルク化を図ることで、高画質、省エネルギー及び小型化を実現する画像形成方法を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明はこの発明の最良の形態の例であって、いわゆる当業者は特許請求の範囲内で、変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、以下の説明が特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１４】
図１は、本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
静電潜像担持体である感光体１の周囲には、当該感光体１表面を帯電するための帯電装置４、一様帯電処理面に潜像を形成するためのレーザー光線でなる画像露光３、感光体表面の潜像に加熱定着用帯電トナーを付着することでトナー像を形成する現像装置２、形成された感光体上のトナー像を記録紙へ転写するための転写装置７、感光体上の残留トナーを除去するためのクリーニング装置６、感光体上の残留電位を除去するための除電ランプ５が順に配設されている。このような構成において、帯電装置４の帯電ローラによって表面を一様に帯電された感光体は、露光によって静電潜像を形成され、現像装置２によってトナー像を形成される。当該トナー像は、転写ベルトなどでなる転写装置７によって、感光体１表面から、不図示の給紙トレイから搬送された記録紙へ転写される。この転写の際に感光体１に静電的に付着した記録紙は、分離爪によって感光体１から分離される。そして未定着の記録紙上のトナー像は定着装置８によって記録紙に加熱定着される。一方、転写されずに感光体１上に残留したトナーは、クリーニング装置６によって除去され回収される。残留トナーを除去された感光体１は除電ランプ５で初期化され、次回の画像形成プロセスに供される。
【００１５】
図２は、フルカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。４色のトナーに対応して感光体を４つ並列させたタンデム型の画像形成装置である。それぞれの感光体１周囲の構成は、図１を参照して説明した上記の構成と同様である。感光体１上に形成された各色のトナー像は、一旦中間転写ベルト７１上に転写され、順次重畳されてカラートナー像を形成し、２次転写部にて搬送されてくる転写材Ｐに一括転写される。未定着の転写材Ｐ上のトナー像は、上記と同様、定着装置８によって転写材Ｐに加熱定着される。
【００１６】
以下、本発明に係る定着装置について説明する。
図３は、熱源として、内部にヒータ８４を用いる定着装置である。ハロゲンランプ、赤外ランプ、キセノンランプのような発光型や電熱線のような抵抗加熱型のものが使用される。
図４は、熱源として、面状発熱体９０を用いる定着装置８である。面状発熱体９０を、温度に対して抵抗値が増えるという正特性を持つものとすることにより、設定温度より上昇すると抵抗値が増え、電流値が減ることにより、発熱量が減少したり温度が減少したりする等、自己制御性を持つことが可能になる。
図５は、加熱定着部材として、面状発熱体９０を用いた加熱ベルト９６による定着装置８である。
図６は、熱源として、電磁誘導発熱体９４を用いる定着装置８である。励磁コイルにより発生した交番磁束により定着ローラに電流を誘導させ、ジュール熱によって発熱させる誘導加熱型の定着装置８である。
図７は、熱源として、外部ヒータ９７を用いる定着装置８である。ハロゲンランプや赤外線ランプなどの熱輻射線を発生する熱線ヒータと、熱輻射線を加熱ローラと加圧ローラとの圧接部近傍に集光する集光手段としての反射板より構成される。
【００１７】
本発明に係る定着装置８は、図３ないし７のいずれかに示す通り、加圧ローラ又は加熱ローラのどちらか一方の芯金８７、８８、９３表層に剛性を有する断熱層を設けることによって、剛性断熱層形成側芯金強度を定着熱利用効率向上に有効な加圧力で撓まない程度にしながら、定着熱が実質的に芯金部に伝わらないようにして定着の省エネルギー化を達成している。このときの有効な圧力は、面圧で１〜５ｋｇ／ｃｍ２が好適である。また、定着加圧時間は、１０〜１００ｍｓｅｃが好適である。
なお、熱供給制御は、加熱定着部材表面の温度を接触又は非接触の温度検知センサで検出して制御すれば良い。断熱層９２、９９については、弾性体である場合や、断熱性層が存在しない例でも本発明の定着部材表面構成例は適用できる。
図８は、本発明に係る定着部材の構成例である。加熱層が表層に突起１０２を持ち、その周辺が発泡材料からなる圧縮性弾性層１０３で、かつ弾性層表面が薄く、かつ表層側が平滑な面を有している。
トナー１０４一個の径より細い突起１０２が最小画素領域内トナー１０４一個以上を確実に捉え、トナー１０４の表層膜を突き破りトナー１０４内部の軟化し易い樹脂成分をトナー１０４表面に染み出させ、トナー１０４表層膜を形成していたより高い温度で軟化する樹脂より低い温度で投錨的に定着できる。
トナー１０４一個の径より細い突起とは、最先端からトナー体積平均粒径の１０％相当距離までの断面径がトナー体積平均粒径の５０％相当径以下が好適である。また、加熱定着部材の記録媒体当接面側表面の局部山頂の熱伝導率は、３Ｗ／ｍ・ｋ以上が好適である。また、トナー１０４は、軟化点の異なる２種以上の樹脂を含み、最も軟化点の低い樹脂が中央に偏在するトナー１０４である。
また、同じ画素内に存在するトナー１０４を平面的に連結し、定着画像の欠落、剥がれを防止できる。更に剥離の際は比較的平滑な表面が大半を占める様に定着画像表面がなり、光沢度の高い画像が得られる。
加熱層のトナー像に当接する面の表面の算術平均粗さＲａと、平均凹凸高さＲｃと、局部山頂の平均間隔Ｓと、トナー１０４の体積平均粒径Ｒｔと、画素の最短径Ｄｍｉｎとの関係は、Ｒａ＜Ｒｃ、０．１Ｒｔ≦Ｒｃ≦Ｒｔ及びＳ≦Ｄｍｉｎである。本実施例では、Ｒｔが５μｍ、最小画素が主操作方向、副操作方向共に４２μｍの場合のは０．５≦Ｒｃ≦５（μｍ）、Ｒａ＜Ｒｃ、４２≦Ｄｍｉｎが好適である。
【００１８】
図９は、算術平均粗さＲａを概念的に示す図である。
算術平均粗さＲａとは、図９に示す粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、この抜き取り部分の平均線から測定曲線までの偏差の絶対値を合計し、平均した値である。
Ｒａ＝｛∫｜ｆ（ｘ）｜ｄｘ｝／Ｌ
図１０は、平均凹凸高さＲｃを概念的に示す図である。
平均凹凸高さＲｃとは、図１０に示す山頂、谷底の平均値からの偏差値をＹｐ及びＹｖとする。全てのＹｐの平均と全てのＹｖの平均の和をＲｃという。ＩＳＯ４２８７／１に規定されている。（関連の測定標準：ＪＩＳ  Ｂ  ０６０１−１９９４）
Ｒｃ＝（ΣＹｐｉ）／ｎ＋（ΣＹｖｉ）／ｎ
但し、本発明で取り扱う山頂は、平均線よりσ／３（但しσ：偏差値）以上高い山頂のみを取り扱う。
この山頂の平均値からの偏差値をＹｐ’とする。全てのＹｐ’の平均とすべてのＹｖの平均の和をＲｃ’とする。
Ｒｃ’＝（ΣＹｐｉ’）／ｎ＋（ΣＹｖｉ）／ｎ
【００１９】
図１１は、平均間隔Ｓを概念的に示す図である。
局部山頂の平均間隔Ｓとは、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、隣り合う局部山頂間に対応する平均線の長さを求め、この多数の局部山頂間の平均値をミリメートル（ｍｍ）で表したものである。
Ｓ＝（ΣＳｉ）／ｎ
但し、本発明で取り扱う局部山頂の平均間隔Ｓ’は、粗さ曲線から、その平均線の方向に基準長さＬだけ抜き取り、平均線よりσ／３（但しσ：偏差値）以上高い局部山頂のみを取り扱う。隣り合う局部山頂間に対応する平均線の長さを求め、この多数の局部山頂間の平均値をミリメートル（ｍｍ）で表したものである。
Ｓ’＝（ΣＳｉ’）／ｎ
トナーに加わる面圧は、微視的にみると、定着での最大圧は、平均的な加圧部面圧に比べて数倍に達する。一方、現像では、トナー１０４に現像ニップで加わる平均的な面圧が定着の加圧部平均面圧に比べて少なく、最大面圧比較では数分の一程度で済むので、低ストレス現像と省エネルギー定着の両立を可能にしている。
突起１０２は、静電植毛で構成すると所望の特性が容易に得られる。静電植毛体は、高電界条件下で帯電させた短・極細繊維を、静電的引力を利用して、接着層を有する定着部材表面を対極として吸引、投錨し接着させて、定着部材表層を構成する。この極細繊維の平均径は０．０５ないし数μｍ（最大トナー平均径の５０％以下）が好ましく、単繊維、複合繊維の態様で植毛する。植毛繊維は耐熱性があり、熱伝導率の高い銅、アルミニウム、鉄等の金属系粉体、フィラーを分散させたり、硬度を高くするためのフィラーを分散させたものが好適である。好ましいビッカース硬度は４０°以上である。
突起の周囲をシリコーンゴムなどの熱伝導率が低く、好ましくは１．０Ｗ／ｍ・Ｋ以下で、かつ表面積占有率が突起部より大きい異質部材で構成すると所望の機能を高信頼で得られる。
定着ニップの接触圧力は、平均的に３×１０５〜７×１０５Ｐａにすることで、従来、実績がある高信頼の定着部材基体である芯金を同様の寸法で歪無く使用できる。
なお、定着部材表層のＪＩＳ−Ａ硬度は６５度以上にすると投錨的な定着だけでなく、全面的に均一な定着画像が安定して得られる。
【００２０】
図１２は、本発明の係る別の定着部材構成例を示す図である。
トナーは、内部にワックス等の離型剤を含み、周りを定着可能な樹脂で覆ったコア・シェル構造のトナーである。突起周辺はシリコーンゴムなどの耐熱性のあるソリッド状ゴムで囲われていて、かつ、突起１０２はトナーの樹脂膜を突き破って内部の離型剤を導出する程度の突出段差があればよい。定着面は確実に定着しながら、定着部材との離型性が非常に良い。
本発明で使用するトナーは上述のコア・シェル構造に限らず、従来公知の粉砕タイプトナーに用いても良い。トナー粒径が破砕により微粒化し熱が定着面により伝わり易くなる効果を得られる。
トナー中に離型剤を分散させたトナーにも適用できる。離型剤の効果を向上できる。また、近年開発された有機溶媒中に活性水素と反応可能な変性ポリエステル系樹脂からなるトナーバインダーを含むトナー組成分を溶解又は分散させ、溶解又は分散物を樹脂微粒子を含む水系媒体中で架橋剤及び／又は伸長剤と反応させ、得られた分散液から溶媒を除去し、かつトナー表面に付着した樹脂微粒子を洗浄・脱離して得られたトナーに適用すると、高耐久で、良好な画質と省エネルギー定着が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。
【図２】フルカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明に係る加熱ローラの内部に加熱定着部材を用いる定着装置を示す図である。
【図４】加熱ベルトによる定着装置を示す図である。
【図５】加熱定着部材として面状発熱体を用いる定着装置を示す図である。
【図６】加熱定着部材として電磁誘導発熱体を用いる定着装置を示す図である。
【図７】加熱定着部材として外部ヒータを用いる定着装置である。
【図８】本発明に係る定着部材の構成例を示す図である。
【図９】算術平均粗さＲａを概念的に示す図である。
【図１０】平均凹凸高さＲｃを概念的に示す図である。
【図１１】平均間隔Ｓを概念的に示す図である。
【図１２】本発明の係る別の定着部材構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２２】
１  感光体
２  現像装置
３  画像露光
４  帯電装置
５  除電装置
６  クリーニング装置
７  転写装置
７１  断熱性中間転写ベルト
８  定着装置
８１  分離爪
８２  加熱層（加熱定着部材）
８３  芯金
８４  ヒータ
８５  ガイド板
８６  加圧層
８７  芯金
８８  ローラ芯金
８９  断熱剛性層
９０  面状発熱体
９１  加熱層（加熱定着部材）
９２  断熱層
９３  芯金
９４  電磁誘導発熱体
９５  電磁誘導コイル
９６  加熱ベルト
９７  外部ヒータ
９８  加熱定着部材
９９  断熱体
１００  定着部材のベース層（加熱定着部材）
１０１  突起支持部
１０２  突起
１０３  圧縮性弾性層（発泡材製）
１０４  トナー
１０５  転写紙
１０６  加圧部材
【図１】
2005195967.tif 000003
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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