(57)【要約】【課題】画像形成装置の加熱定着装置において、低コスト省エネ定着方式の定着装置を提供するために、低融点トナーを定着する上で、低温度定着トナーによる巻きつきやすい特性に対し装置側の対応により分離性の向上を図り副作用を極小に抑える定着装置、画像形成装置および定着方法を提供する。【解決手段】定着装置の定着ローラまたは定着ベルト基材上に幾何学模様のセルが形成され、前記定着装置の定着ローラまたは定着ベルトは離型層又は弾性層の少なくとも１つの層を介して前記定着ローラ又は前記定着ベルトの表面に凹状セルが形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着装置の定着ローラの基材上または定着ベルトの基材上に幾何学模様のセルが形成され、前記定着装置の前記定着ローラまたは前記定着ベルトは、離型層または弾性層のうち少なくともいずれかの層を介して、前記定着ローラまたは前記定着ベルトの表面に凹状の前記セルが形成されたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記幾何学模様は、格子配列の逆ピラミッド型、台形型、半球状である前記セルと、亀甲型配列の逆ピラミッド型、台形型、半球状である前記セルと、斜線配列の三角斜線型、台形斜線型、半円形斜線型である前記セルと、当該セルの角が丸められた形状とのうちの少なくとも１つを有することを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記凹状の前記セルのメッシュの数が、１インチ当たり１以上であることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
前記凹状の前記セルの形状は、深さが０．１〜３００μｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の定着装置。
【請求項５】
前記定着ローラまたは前記定着ベルトは、前記基材が金属であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着ローラは、表面層にセラミックを有し、
前記定着ベルトは、材料として、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾールのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項記載の定着装置を有する画像形成装置。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１項記載の定着装置を用いて媒体に画像を定着することを特徴とする定着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置、画像形成装置および定着方法に関し、特に電子写真方式の画像形成装置用のトナー画像を加熱して定着する定着ローラ又は定着ベルト等を有する定着装置、画像形成装置および定着方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境保全のために省資源化及び省エネルギー化の要求が高まっている。電子写真方式の画像形成装置においては、省エネルギー化のために消費電力を抑えるために、トナーの融点を下げる方向にある。トナーの融点を下げるために比較的低分子量の樹脂を用いるようになり、このことによりトナーの溶融時にべたつきが強くなり、定着部に巻きつきやすい傾向にある。
【０００３】
この巻きつきを防ぐため、トナーに従来よりも多量のワックスを分散させたり、定着部に多量のオイル塗布したり、機械的には分離時に用紙を定着面とは反対の方向へ排紙する技術などが知られている。
しかし、これらの技術においては、トナー中の多量のワックスは表面に露出している割合が多く、これがローラフィルミングやキャリヤスペントを発生させる原因となり、更に低粘度ワックスが多量に配合されているために、トナー本体の凝集力の低下によるオフセットが発生するなど、大きな副作用があるという問題点が指摘されている。また、多量のオイル塗布はオイルにより用紙がベトベトになるなど汚染の問題を有し、また機械的な用紙の排紙方向を強制すると、紙カールが発生するなど問題点を有している。
【０００４】
上述したローラフィルミングやキャリヤスペントなどの問題点は、重合トナーなどを多層構造にすることにより緩和されるが、凝集力の低下の問題点は、防止できない。また、オイル塗布の問題点は、塗布量を絞るよう調節することにより汚染の問題は解決可能であるが、このように量を絞るような調整をすると定着の離型面でオイルがはじかれ、このはじかれたオイルが玉状になって定着面を均一に被覆できず離型効果がなくなってしまうという問題点があった。
【０００５】
機械的な分離方式では、カールした紙を分離後に更に逆向きに矯正する方法も挙げられるが、この方法を採用した結果として、不完全でかつ装置の大型化を招きその結果、コストの増大など、ユーザの不利益を伴うものとなってしまう。
このように、低温化されたトナーを使用した画像形成装置等の発明に関して、完全なる巻きつきに対する解決策が、いまだ得られていない状況であるといえる。
【０００６】
また通常、定着装置においてオイルを塗布する場合、オイルポンプによりオイルを汲み上げてローラに塗布している発明が知られているが、この方式を用いた場合画像を印刷するための媒体である用紙がオイルで汚れてしまいベトベトになってしまう。
【０００７】
更に近年、オイルを含浸させたスポンジローラやフェルトを定着部に接触させる発明も知られている。これらの発明であれば用紙にベトツキが発生しないが、停止時のオイルの過剰浸み出しにより、用紙を汚してしまう。更にこれを防止すべく含浸された媒体からの浸み出し量を少量に絞った発明であれば、停止時も含めオイル浸み出しによる用紙の汚染は極小に抑えられる。
【０００８】
しかし、ここまでオイル量を絞ると定着面に塗布されたオイルは表面張力により玉状に寄ってしまい、定着面の被覆率が非常に下がるので分離に対する効果が小さくなりすぎ、最近の低温度定着トナーのごとく低粘度でベタツキの強いトナーでは巻きついてしまう。これと同様のことがトナーに処方されているワックスについても言え、トナーから浸み出したワックスも従来から定着表面ではじかれて玉状になってしまうと考えられる。したがって、従来程巻きつきが強くないトナーであれば問題ないが、低温度定着トナーのように非常に巻きつきが強いトナーではこのような玉状になったワックスでは被覆が不完全で巻きついてしまう。これを防止するためにワックスの配合量を多くする訳であるが、ローラフィルミングやキャリヤスペントなど副作用が大き過ぎる。
【０００９】
また、表面形状に関する公知の例として、次のようなものが挙げられる。
特許文献１には、定着部材が、エンドレスの連続表面を有する基材と、この基材の連続表面上に液状シリコンゴムをコーティングすることにより設けられた弾性層とを具備し、この弾性層のろ波最大うねりが５μｍ以下であることを特徴とする定着部材の発明（特許文献１の請求項１）、この弾性層の光沢度が５５以上（特許文献１の請求項２）、この弾性層の層のろ波最大うねりが５μｍ以下で光沢度が５５以上（特許文献１の請求項３）、この基材がエンドレスベルトであること（特許文献１の請求項４）、このエンドレスベルトが金属性であること（特許文献１の請求項５）、この金属性のエンドレスベルトがニッケル電鋳であること（特許文献１の請求項６）、基材がローラであること（特許文献１の請求項７）、前記ローラが金属性であること（特許文献１の請求項８）がそれぞれ記載されている。また、特許文献１の実施例には、ニッケル電鋳で形成したエンドレスベルトの表面に、ドクターブレードを用いてシリコンゴムを被覆して形成したその表面のうねりの形状や光沢などを規定した発明が開示されている。
しかし、この特許文献１の発明は、定着性能に与える影響を抑えることを念頭においており、積極的な分離性能向上を考えた技術ではない。
【００１０】
また、特許文献２には、フッ素樹脂チューブの外表面が、表面粗さ１．００〜１５μｍＲｚの範囲内、かつ、水に対する接触角１０４°以上であるように粗面化することを特徴とするローラの発明が開示されている。この特許文献２の粗面化の具体的な方法としては、実施例中に記載されているように、フッ素樹脂チューブ被覆シリコーンゴムローラにメラミン樹脂微粒子を用いてブラスト処理して、ローラ表面を粗面化して、離型性を損なうことなく紙の搬送力を強化している。
【００１１】
しかし、この特許文献２の発明は、粗面化がローラに直接研摩粒子をブラスト処理するものであるので、その加工表面は粗雑となり、また形成される形状が限定されてしまい、表面を形成してから粗しをするので、せっかくの表面離型性能が損なわれてしまう。また、この技術も、記録紙の搬送性を上げるために表面にグリップ力をもつ引っ掛かり機能を持たせることに重点があり、積極的に分離性能を上げるという観点に着目したものとは云い難い。
【００１２】
また、特許文献３には、平均粒径２−１５０ミクロンの熱流動性フッ素樹脂の燒結粉末の粒子内に全重量に対して１−３重量％の導電性カーボンブラックが均一に分散されていると共に全重量に対して少なくとも１重量％の炭素繊維粉末が該粒子内又は外に均一に分散されてあり、該導電性カーボンブラックと該炭素繊維粉末との合計割合が１０重量％以下であることを特徴とする非帯電性塗膜形成用フッ素樹脂粉体塗料の発明が記載されている。この特許文献３に記載されたフッ素樹脂粉体塗料は、耐摩耗性および非粘着性に優れたフッ素樹脂塗膜を形成でき、オフセット防止機能が要求される電子複写機の加熱定着ローラや食品プラスチック等の成形ローラの被覆、あるいはタンク内面ライニング等の帯電防止の用途に供されるものが提案されている。
【００１３】
しかし、フッ素樹脂塗膜の形成されたシームレスベルトの表面形状とその粗さ及びこのようなベルトの形成方法については言及されていない。樹脂層表面の粗面化処理技術として、樹脂層表面に、フィラー粒子含有皮膜を塗布することが知られているが、フィラーは一般的に広範囲の粒度分布を有する粒子又は短繊維の集合体であって粒子形状も一定ではなくかつ微粒子が二次凝集した粒子を含み、したがって、フィラー粒子含有皮膜の塗布により粗面加工された表面は、各微凸部層間の間隔が一定ではない。したがって、このようなフィラー粒子含有皮膜の塗布により粗面加工された表面も、形成された粗面において積極的にオイルやワックスを保持しようという発明は何ら開示されていない。
【００１４】
また特許文献４には、加熱ローラと芯金の外周に弾性層を形成し、更にその上にフッ素樹脂表面層を形成した加圧ローラとからなる定着装置において、加圧ローラのフッ素樹脂表面層の表面粗さをＲｍａｘ３〜１５μmとしたことを特徴とする定着装置の考案が記載されている。この定着装置によって加熱ローラに付着した未定着トナーを加圧ローラに移行させて、紙のコピー面の汚れを減少させている。
しかし、これは、定着装置の定着面に対するものではない。
【００１５】
また特許文献５には、加圧用回転体の発明が開示され、その特許請求の範囲には対向部材に圧接させてニップ部を形成させ、回転駆動させてニップ部に挟ませた部材に搬送力を与える加圧用回転体であり、芯金と、最外層の離型層と、その両者間の少なくとも弾性層を有し、離型層は樹脂チューブからなり、離型層の表面粗さＲａ（中心線平均粗さ：単位μｍ）と動摩擦係数μ及び回転体の回転周速Ｖ（ｍｍ／ｓｅｃ）が、
Ｒａ＜０．３μmの場合、μ≧１．３×１０-3Ｖ＋０．１８
Ｒａ≧０．３μｍの場合、
０．３７≧Ｒａ×μ≧６．４×１０-4Ｖ＋４．８×１０-3
の関係を満たすことを特徴としており（特許文献５の請求項１）、同公報では、離型層の表面粗さの形成にブラスト処理等を行い、その後表面を活性化するためのコロナ処理を行うことが記載されている。
この発明は、定着面の物性に関しての発明ではあるが、その定着面形状等に関する技術ではない。
【００１６】
また特許文献６には、被記録材上に転写されたトナー像を加熱用回転体、及び加圧用回転体により形成されたニップ部内を通過させることにより永久定着する加熱定着装置の加圧用回転体において、該回転体が、弾性層およびフッ素樹脂よりも高い摩擦係数を持つ高摩擦係数樹脂の混合物で形成されているチューブであることを特徴とする加圧用回転体の発明が記載されており（特許文献６の請求項１）、フッ素樹脂の摩擦係数が０．３以下であること（同請求項２）、高摩擦係数樹脂の摩擦係数が０．５以上であること（同請求項３）、表層の表面粗さが０．５〜２．５μm以上であること（同請求項７）、その表面形状が規則的な凹凸になっており、その大きさが深さＨが３〜１０μmであり、間隔Ｌが０．１〜１ｍｍの範囲にある加圧用回転体（同請求項８）、並びにその回転体を具備する加熱定着装置（同請求項１１〜１５）が開示されている。ここでは、加圧用回転体を長期に表面汚れなく安定した離型性と耐久使用性とを確保し、ニップ部に狭持させた部材とのスリップがなく良好な部材搬送性を持ち、熱膨張が抑制され部材搬送速度の安定した高速化の対応可能となる加熱定着装置の提供を目的としている（同「発明が解決しようとする課題」の項参照）。また特許文献６の発明の実施の形態には、チューブの表面粗さは加圧ローラ成形後、サンドブラスト処理、サンドペーパ処理、砥石研摩等により（同実施例１：段落番号００４３）、また、表層にコロナ放電処理あるいは薬品によるエッチング処理を施し僅かに粗面化すること（同実施例４：段落番号００５６）、及び、ローレット状の凹凸を加工形成した型でチューブ表面を加熱プレスすることによって得られること（同実施例５：段落番号００６４）などが記載されている。
【００１７】
しかし、サンドブラスト処理、サンドペーパ処理、砥石研摩等によることで表面が粗雑になったり、表層にコロナ放電処理あるいは薬品によるエッチング処理を施し僅かに粗面化しているが、これらは、定着面の特定の形状に着目しているものとは言い難く、または長期に亘って安定しているものとは言えない。
【００１８】
また特許文献７には、定着ローラの芯金表面に形成される凹凸形状の凸部は、定着ローラが紙搬送回転する際に、芯金を囲撓する外層に対して楔を打つ形状であることを特徴とする定着ローラの発明が記載されている。ここでは、定着ローラの芯金をサンドブラスト加工やローレット加工により芯金表面に凹凸をつけ、芯金上に形成される層との密着性を上げて、芯金とその上に設けられる層との剥離を防止している。
【００１９】
また特許文献８には、電子写真画像形成装置のフィルム加熱方式の加熱定着装置において、定着フィルムのフッ素樹脂離型層表面の表面粗さＲｚ（十点平均粗さ）が５μm以下であり、かつフッ素樹脂被覆弾性層加圧ローラ表面の粗さＲｚが定着フィルムのフッ素樹脂離型層表面の表面粗さＲｚの１／３以下であることを特徴とし（特許文献８の請求項１）、このような発明によって長期にわたり表面汚れのない安定した離型性、すなわち耐久使用性を有し、また、適度なグリップ性を付与して常に良好な搬送性を持った加熱定着装置を提供することが可能であることが記載されている（同「発明の効果」の項）。
しかし、この方法は表面粗さの形成方法や形状形態が記載されていない。
【００２０】
また特許文献９には、外周部に耐熱性とトナー離型性を有する弾性体層が形成され、トナー像と接触する加熱ローラと、この加熱ローラと圧接するように設けられ、外周部に耐熱性の弾性層が形成された加圧ローラと、前記加熱ローラに離型剤を塗布する塗布手段とを備えた定着装置において、前記加熱ローラを非接触表面粗さ計での粗さで、Ｒｍａｘ≦３μmの表面粗さの無研摩成形面から形成し、前記加圧ローラを非接触表面粗さ計での粗さで、１０μm≦Ｒｍａｘ≦１５μmの表面粗さの研摩面から形成したことを特徴とする定着装置の発明が開示されている（特許文献９の請求項１）。
しかし、対象となる加熱ローラ弾性体の表面粗さＲｍａｘ≦３μmの形状は金型との接触面によって成形された無研摩成形面で形成されたものであり、本発明とは別異のものである。
【００２１】
また特許文献１０には、トナーに対する離型性能を向上させると共に高画質適性、機械的強度、耐久性、表面粘着性を改善両立させることができる電子写真用定着ロール、定着ベルト等の定着部品、この定着部品を備えた定着装置を提供するために成されたものであり（特許文献１０の段落番号００１１）、少なくとも表面層が、フッ素ゴム１００重量部当たり、低分子量四フッ化エチレン樹脂微粒子を３〜５０重量部を配合したフッ素ゴム組成物の加硫物よりなる電子写真用定着部品（同請求項１）、および、少なくともフッ素樹脂微粒子を均一に配合したフッ素ゴムからなるゴム組成物の加硫物からなる電子写真用エンドレスベルト（同請求項５）、その表面層の表面粗さが０．５μm〜１０μmの範囲にあることを特徴とする発明が記載されている（同請求項９）。
しかしながら、この発明には、フッ素樹脂微粒子をゴム組成物に配合し、その加硫物として形成されたその表面粗さが０．５μm〜１０μmの範囲にあるが、特殊な表面層の定着面形状の形成に関する技術ではない。
【００２２】
また特許文献１１には、定着ローラを均一に加熱させることにより定着性能を向上させることを目的とし、電磁誘導加熱により記録媒体上にトナーを定着する定着装置において、磁性体からなる定着ローラと、該定着ローラに押圧される加圧ローラと、前記定着ローラの周りに配設される磁界発生手段とを備え、前記定着ローラの磁界発生手段側の表面に粗面を形成したことを特徴としている（特許文献１１の請求項１）。また、前記粗面を球形砥粒を吹き付けるブラスト法により形成し（同請求項２）、前記粗面を定着面にする（同請求項３）か、または、前記粗面の表面に剥離層を設けたことを特徴とする定着装置（同請求項４）が記載されており、定着ローラの磁界発生手段側の表面に微小な突起からなる粗面を形成するため球形砥粒の吹き付けるブラスト法で表面粗さを形成して定着面とする（同段落番号００２０）か、その粗面の表面に剥離層を設けている（同段落番号００２１）。
しかしながらこの公報も特殊な表面層の定着面形状の形成に関する技術ではない。
【００２３】
また特許文献１２には、定着領域を通過する記録シートを加圧ロール等の加圧部材側に吸着して、加熱ロール等の加熱回転部材表面からの記録シートの剥離を容易にすることを目的とし、記録シートの搬送路に配置された互いに圧接しながら回転するとともに圧接領域により定着ニップを形成し、前記定着ニップを通過する前記記録シートに付着した未定着トナー像を加熱定着する加熱部材および加圧部材、記録シートの未定着トナー像が形成された面に接触し且つ加熱される前記加熱部材、前記記録シートを挟んで前記加熱部材に圧接されたときに前記記録シートを吸着する複数の吸盤状凹部が表面に形成された前記加圧部材とを備えた定着装置が記載されている。
【００２４】
この特許文献１２には、加圧部材側の表面に吸盤状凹部を金型で形成し、定着領域を通過する記録シートを加圧ロール等の加圧部材側に吸着して、加熱ロール等の加熱回転部材表面からの記録シートの剥離を容易にすることができると記載されている。
【００２５】
また特許文献１３には、粗さの形成表面が加工変形による積層状となり難い加工方法と、粗さの山から谷の面が滑らかな面に形成され、尚且つその粗さの形態が離型性を阻害することなく、繰り返しの加熱定着サイクルで、トナー成分物質や紙粉成分の炭酸カルシウム等が付着しにくい面形状とし、尚且つ画像形成紙の巻き込みのし難い面を形成するために、フッ素樹脂離型層を表面に有し、複数の回動ローラ間に張架された際に該回動ローラとは別の表面加工用圧接ローラにより圧接されて前記フッ素樹脂離型層が表面加工された画像形成装置の定着手段における加圧及び／又は加熱のための定着手段用シームレスベルトであって、前記表面加工用圧接ローラは、少なくともその外周上の一部に、深さ２〜５μｍ、その幅１０〜１００μｍの球分状の凹部、連続する断面円弧状又は断面三角状の凹部、又は断連続する深さ２〜５μｍのヘアーラインのうちの少なくとも１種類の凹部模様が複数形成されたものであり、前記回動ローラの中間位置又は好ましくは該回動ローラのうちの１つと協働して前記シームレスベルトを挟持する位置に配置されて、前記圧接により該シームレスベルトのフッ素樹脂離型層の少なくとも一部外周上に高さ０．５〜３μｍの表面形状を転写形成するものであることを特徴とする画像形成装置が記載されている（特許文献１３の段落番号００１４、請求項１）。
【特許文献１】特開２００２−００６６６１号公報
【特許文献２】特開平０９−１０６２０９号公報
【特許文献３】特公平０５−０７３１４７号公報
【特許文献４】実開平０６−０４７９５９号公報
【特許文献５】特開平０８−３１４３１２号公報
【特許文献６】特開平０９−１２６２２５号公報
【特許文献７】特開平１０−０４８９８５号公報
【特許文献８】特開平１１−２４９４６３号公報
【特許文献９】特開２０００−３３８８１１号公報
【特許文献１０】特開２００１−０６００５０号公報
【特許文献１１】特開２００１−０６６９２１号公報
【特許文献１２】特開２００１−０９２２８６号公報
【特許文献１３】特開２００４−０８２６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
本発明は、上述した実情を考慮してなされたもので、定着装置の定着ローラや定着ベルトなどの基材上に幾何学模様の凹状セルを形成し、その上に離型層または弾性層を有する定着装置、画像形成装置および定着方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、定着装置の定着ローラの基材上または定着ベルトの基材上に幾何学模様のセルが形成され、前記定着装置の前記定着ローラまたは前記定着ベルトは、離型層または弾性層のうち少なくともいずれかの層を介して、前記定着ローラまたは前記定着ベルトの表面に凹状の前記セルが形成された定着装置であることを特徴とする。
【００２８】
請求項２に記載の発明は、請求項１記載の定着装置において、前記幾何学模様は、格子配列の逆ピラミッド型、台形型、半球状である前記セルと、亀甲型配列の逆ピラミッド型、台形型、半球状である前記セルと、斜線配列の三角斜線型、台形斜線型、半円形斜線型である前記セルと、当該セルの角が丸められた形状とのうちの少なくとも１つを有することを特徴とする。
【００２９】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２記載の定着装置において、前記凹状の前記セルのメッシュの数が、１インチ当たり１以上であることを特徴とする。
【００３０】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項記載の定着装置において、前記凹状の前記セルの形状は、深さが０．１〜３００μｍであることを特徴とする。
【００３１】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の定着装置において、前記定着ローラまたは前記定着ベルトは、前記基材が金属であることを特徴とする。
【００３２】
請求項６に記載の発明は、請求項１から４のいずれか１項記載の定着装置において、前記定着ローラは、表面層にセラミックを有し、前記定着ベルトは、材料として、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾールのうち少なくとも１つを含むことを特徴とする。
【００３３】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の定着装置を有する画像形成装置であることを特徴とする。
【００３４】
請求項８に記載の発明は、請求項１から６のいずれか１項記載の定着装置を用いて媒体に画像を定着する定着方法であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３５】
このように、本発明によれば、定着装置の定着ローラや定着ベルトなどの基材上に幾何学模様の凹状セルを形成し、その上に離型層または弾性層を有する定着装置、画像形成装置および定着方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
本実施形態では、画像形成装置の加熱定着装置において、低コスト省エネ定着方式の定着装置を提供するために、低融点トナーを定着する上で、低温度定着トナーによる巻きつきやすい特性に対し装置側の対応で分離性の向上を図り副作用を極小に抑える定着装置、画像形成装置および定着方法を提供することを目的としている。
【００３７】
以下、図面を参照して、本実施形態の定着装置、画像形成装置および定着方法を詳細に説明する。
本実施形態は加熱定着装置において、定着ローラあるいは定着ベルト表面に塗布オイルやトナー中に分散されたワックスを効率良く保持できるよう、基体となるローラやベルトに幾何学模様を呈した凹状セルを形成し、その上に離型層を形成するか、あるいは凹状セルを形成した基体上に弾性層を形成するか、更に弾性層の上に離型層を形成して劣化の問題を解決することにある。従って、コート層形成後の粗し加工では離型層の性質が変わるのに対し、本実施形態では基体に幾何学的セルを加工しその上に離型層を形成するので従来の離型層の性質を最大限に維持できうる。
【００３８】
このように、本実施形態では微量のオイル塗布やワックス量でも安定した離性能が発揮できるよう鋭意検討した結果、表面張力でワックスやオイルが玉にならないようワックスやオイルを定着面に保持できるような定着面を検討したが、もちろん過大なオイル塗布を防止する従来の手法や過大なワックスを有するトナーと組み合わせても良い。
【００３９】
即ち、加熱定着装置において定着ローラや定着ベルト表面に塗布オイルや定着時にトナーから染み出したワックスを効率良く保持できるよう凹状のセルを形成することによって、定着面をワックスやオイルで略覆うことが本実施形態の定着装置、画像形成装置および定着方法では可能となっている。更に、凹状のセル形状が格子配列の逆ピラミッド型、台形型、亀甲型配列、所謂ハニカム状の逆ピラミッド型、台形型、斜線配列の三角斜線型、台形斜線型であれば特に効果的であり、また、凹状セルのメッシュとして１インチ当たり５個以上有することによって分離性能を発揮し、画質に与える影響を最小に抑えることが可能である。１個未満であるとオイルやワックスの保持性が極端に落ちるので好ましくなく、セルの個数は多ければ多い程良いが、１００００個以上では加工が非常に難しくなってくる。従って、好ましくは１インチ当り５〜１００００個、より好ましくは１０〜１０００個、更に好ましくは２５〜５００個程度が良い。
【００４０】
これらセルの最終加工後の深さは０．１〜３００μｍであれば良く、その形成方法としては凹状セルを定着ローラのハード層に形成した後、その上に離型層を形成する形態、凹状セルを定着ローラのハード層に形成した後、その上に弾性層を形成する形態、凹状セルを定着ローラのハード層に形成した後、その上に弾性層を形成し、更にその上に離型層を形成する形態などを採用することができる。
【００４１】
このハード層が金属かセラミックであると正確にセルを形成することが可能となる。なお、凹状セルを定着ベルトの支持ベルト層に形成した後、その上に離型層を形成したり、凹状セルを定着ベルトの支持ベルト層に形成後、その上に弾性層を形成したり、凹状セルを定着ベルトの支持ベルト層に形成後、その上に弾性層を形成し、更にその上に離型層を形成したりするいずれの形態でも良い。
【００４２】
セルを形成する方法としては、定着ローラ表面への機械的彫刻（機械的刻印）、エッチング、または型押し等の方法が挙げられるが、これらのセル形成方法に限定されるものではなく、刻印の方法としては、公知の方法を用いることもできる。
【００４３】
セルの深さは０．０１μｍ以下ではオイルの保持性能が不十分であり、また１ｍｍ以上ではその凹凸が定着された画像に転写されて好ましくない。好ましくは０．０５〜５００μｍ、より好ましくは０．１〜３００μｍ、更に好ましくは１〜１００μｍが望ましい。
【００４４】
本実施形態において使用できるゴム材質は、シリコンゴムやフッ素ゴム等が考えられ、また表装の離型層としては、フッ素系樹脂（たとえばＰＦＡ樹脂（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共重合体）、ＦＥＰ樹脂（テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン樹脂）又はこれらの混合物など）、シリコン樹脂、あるいはこれらの混合物、または主鎖に含窒素耐熱樹脂を持つフッ素系高分子やシリコン系樹脂のグラフト共重合体、またはブロック共重合体などが挙げられるが、これらの材料に本実施形態が限定されものではない。
【００４５】
本実施形態の定着ローラの芯金としてはすべての金属が使用可能であり、これら材質に原則的に左右されない。更に、芯金の上にセラミック層を形成した場合も同様に、セラミックの種類に左右されるものではない。
【００４６】
本実施形態の画像形成装置は、定着装置の定着ローラまたは定着ベルト基材上に幾何学模様のセルが形成され、前記定着装置の定着ローラまたは定着ベルトは離型層又は弾性層の少なくとも１つの層を介して前記定着ローラ又は前記定着ベルトの表面に凹状セルが形成されている。そして前記幾何学模様は、格子配列の逆ピラミッド型、台形型あるいは半球状、亀甲型配列の逆ピラミッド型、台形型あるいは半球状、斜線配列の三角斜線型、台形斜線型、半円形斜線型、またはこれらセルの角が丸められた形状の中から選択される少なくとも１つで構成される。さらに、前記凹状セルのメッシュの数が１インチ当たり１個以上であってよく、前記凹状セルの形状は、深さが０．１〜３００μｍであってよく、前記定着ローラ又は前記定着ベルトは基材として金属を用いてよく、前記定着ローラは表面層にセラミックを用い、前記定着ベルトはポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリベンゾイミダゾールから選ばれる少なくとも１種の材料を用いることもできる定着装置を有する。
【００４７】
本実施形態の画像形成装置は、好ましくは、感光体と、この感光体の特定領域を帯電させるための帯電装置と、帯電した前記感光体の特定領域に画像として存在する媒体（書籍、文書を含む）から抽出した印刷化するための像情報を光を媒体として書き込むための書込み装置と、この書込み装置によって作成された潜像をトナーにより現像するための現像装置と、現像された感光体上の現像を紙などの定着媒体に移行するための現像体移行手段とを有して構成される。さらに、本実施形態の画像形成装置は、前記現像体を移行した感光体面を清浄化するクリーニング手段を有していてもよい。好ましくは、本実施形態の画像形成装置は、電子写真方式の画像形成装置であり、単色でも、カラーの画像形成装置であってもよい。
【００４８】
このように本実施形態によれば、電子写真方法を使用する画像形成装置の加熱定着装置において、該定着装置の定着ローラあるいは定着ベルト基材表面に塗布オイル又はトナー中に分散されたワックスを保持するための、前記ローラ又はベルトに幾何学模様の凹状セルが形成され、形成された当該凹状セル表面を被覆する離型層及び／又は弾性層が形成され、形成されたローラ又はベルト表面に前記基材表面幾何学模様に沿った凹状セルが形成されていることを特徴とする定着装置、画像形成装置および定着方法を提供することが可能となる。従って、表面張力でワックスやオイルが玉にならぬようワックスやオイルを定着面に保持でき、塗布オイルや定着時にトナーから染み出したワックスを効率良く保持できるよう凹状のセルを形成することで、定着面を適量のワックスやオイルで略覆うことが可能となる。
【００４９】
以下、本実施形態を実施例によりさらに詳説するが、本実施形態はこれら実施例に拘束されて限定解釈されるものではなく、本実施形態の定着装置、画像形成装置および定着方法は、明細書および図面等の全体から解釈される。
【実施例１】
【００５０】
図１に示すように、格子状逆三角のピラミッド型の彫刻を定着ローラの芯金に施した。
メッシュとして、５０個／インチ（２０個／ｃｍ）であり、セル深さは７０μｍとした。
更に、この刻印された芯金にＰＦＡコートを施し３５０℃で２時間焼成した。コート後の深さ（コート後のセル深さ）は３０μｍである。
【００５１】
このローラを使い定着分離性の評価を行った。
線速  ：  ５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃ
定着温度  ：  １２０〜２００℃
面圧  ：  ０．８Ｋｇ／ｃｍ2（Ｋｇ／ｃｍ2＝９．８×１０4Ｎ／ｍ2）
定着ローラ径  ：  φ５０
加圧ローラ径  ：  φ５０（ゴム肉厚１０ｍｍ／ゴム硬度Ｈｓ２０）
オイル塗布量  ：  ０．０４ｍｇ
記録紙上トナー付着量  ：  １．２ｍｇ／ｃｍ2
【００５２】
このローラでは、分離爪を使用せず安定して分離が可能であった。なお比較例として、セル加工をしない以外は同一のローラを用い定着分離性の評価を行ったところ、巻きついてしまった。
【実施例２】
【００５３】
図２に示すように、格子状台形型の彫刻を定着ローラの芯金に施した。
メッシュとして、２５０個／インチ（１００個／ｃｍ）であり、セル深さは４５μｍとした。
更に、これにＰＦＡコートを施し３５０℃で２時間焼成した。コート後深さ（コート後のセル深さ）は５μｍである。
【００５４】
このローラを使い定着分離性の評価を行った。
線速  ：  ５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃ
定着温度  ：  １２０〜２００℃
面圧  ：  ０．８Ｋｇ／ｃｍ2
定着ローラ径  ：  φ５０
加圧ローラ径  ：  φ５０（ゴム肉厚１０ｍｍ／ゴム硬度Ｈｓ２０）
オイル塗布量  ：  ０．０４ｍｇ
記録紙上トナー付着量  ：  １．２ｍｇ／ｃｍ2
【００５５】
このローラでは、分離爪を使用せず安定して分離が可能であった。なお比較例として、セル加工をしない以外は同一のローラを使い定着分離性の評価を行ったところ、巻きついてしまった。
【実施例３】
【００５６】
図３に示すように、亀甲型の配列で台形形のセルの彫刻を定着ローラの芯金に施した。
メッシュとして、２００個／インチ（８０個／ｃｍ）であり、セル深さは２５μｍとした。
更に、これにＰＦＡコートを施し３５０℃で２時間焼成した。コート後深さ（コート後のセル深さ）は２μｍである。
【００５７】
このローラを使い定着分離性の評価を以下の条件で行った。
線速  ：  ５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃ
定着温度  ：  １２０〜２００℃
面圧  ：  ０．８Ｋｇ／ｃｍ2
定着ローラ径  ：  φ５０
加圧ローラ径  ：  φ５０（ゴム肉厚１０ｍｍ／ゴム硬度Ｈｓ２０）
オイル塗布量  ：  ０．０４ｍｇ
記録紙上トナー付着量  ：  １．２ｍｇ／ｃｍ2
【００５８】
このローラでは、分離爪を使用せず安定して分離が可能であった。また比較例として、セル加工をしない以外は同一のローラを用いて試験したところ、巻きついてしまった。
【実施例４】
【００５９】
図４に示すように、三角斜線型の彫刻を定着ローラの芯金に施した。
メッシュとして、２５０個／インチ（１００個／ｃｍ）であり、セル深さは２０μｍとした。
更に、これにＰＦＡコートを施し３５０℃で２時間焼成した。コート後深さ（コート後のセル深さ）は０．５μｍである。
【００６０】
このローラを使い以下の条件で定着分離性の評価を行った。
線速  ：  ５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃ
定着温度  ：  １２０〜２００℃
面圧  ：  ０．８Ｋｇ／ｃｍ2
定着ローラ径  ：  φ５０
加圧ローラ径  ：  φ５０（ゴム肉厚１０ｍｍ／ゴム硬度Ｈｓ２０）
オイル塗布量  ：  ０．０４ｍｇ
記録紙上トナー付着量  ：  １．２ｍｇ／ｃｍ2
【００６１】
本実施例のローラは、分離爪を使用せず安定して分離が可能であった。また比較例として、セル加工をしない以外は同一のＰＦＡコートしたローラを用いて同様に試験したところ、巻きついてしまった。
【実施例５】
【００６２】
図５に示すように、台形型斜線の彫刻を定着ローラの芯金に施した。
メッシュとして、４０個／インチ（１６個／ｃｍ）であり、セル深さは６０μｍとした。
更に、これにＰＦＡコートを施し３５０℃で２時間焼成した。コート後深さ（コート後のセル深さ）は２０μｍである。
【００６３】
このローラを使い以下の条件で定着分離性の評価を行った。
線速  ：  ５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃ
定着温度  ：  １２０〜２００℃
面圧  ：  ０．８Ｋｇ／ｃｍ2
定着ローラ径  ：  φ５０
加圧ローラ径  ：  φ５０（ゴム肉厚１０ｍｍ／ゴム硬度Ｈｓ２０）
オイル塗布量  ：  ０．０４ｍｇ
記録紙上トナー付着量  ：  １．２ｍｇ／ｃｍ2
【００６４】
その結果、本実施例のローラは、分離爪を使用せず安定して分離が可能であった。また比較例として、セル加工をしない以外は同一のＰＦＡコートしたローラを用いて同様に試験したところ、巻きついてしまった。
【実施例６】
【００６５】
図２に示すような格子状台形型の彫刻を、定着ローラの芯金に施した。
メッシュとして、２５０個／インチ（１００個／ｃｍ）であり、セル深さは４５μｍとした。
更に、これにシリコン樹脂を分散したＰＦＡコートを施し３５０℃で２時間焼成した。コート後深さ（コート後のセル深さ）は５μｍである。
【００６６】
このローラを使い以下の条件で定着分離性の評価を行った。
線速  ：  ５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃ
定着温度  ：  １２０〜２００℃
面圧  ：  ０．８Ｋｇ／ｃｍ2
定着ローラ径  ：  φ５０
加圧ローラ径  ：  φ５０（ゴム肉厚１０ｍｍ／ゴム硬度Ｈｓ２０）
オイル塗布量  ：  ０．０４ｍｇ
記録紙上トナー付着量  ：  １．２ｍｇ／ｃｍ2
【００６７】
その結果、本実施例のローラは、分離爪を使用せず安定して分離が可能であった。これに対し、比較例として、セル加工をしない以外は同一のローラを用いて同様に試験したところ、巻きついてしまった。
【実施例７】
【００６８】
図２に示すような格子状台形型の彫刻を、定着ベルトのポリイミドベルトに施した。
メッシュとして、２５０個／インチ（１００個／ｃｍ）であり、セル深さは４５μｍとした。
更に、このセルが刻印された芯金にＰＦＡコートを施し３２０℃で２時間焼成した。コート後深さ（コート後のセル深さ）は５μｍである。
【００６９】
このベルトを使い以下の条件で定着分離性の評価を行った。
線速  ：  ５０〜３００ｍｍ／ｓｅｃ
定着温度  ：  １２０〜２００℃
面圧  ：  ０．８Ｋｇ／ｃｍ2
定着ローラ径  ：  φ５０
加圧ローラ径  ：  φ５０（ゴム肉厚１０ｍｍ／ゴム硬度Ｈｓ２０）
オイル塗布量  ：  ０．０４ｍｇ
記録紙上トナー付着量  ：  １．２ｍｇ／ｃｍ2
【００７０】
その結果、本実施例のローラは、分離爪を使用せず安定して分離が可能であった。また比較例として、セル加工をしない以外は同一のローラを用いて同様に試験したところ、巻きついてしまった。
【００７１】
なお、本実施例７では、彫刻を定着ベルトのポリイミドベルトに施したが、定着ベルトとして、上記したポリイミド以外に、ポリアミド、ポリアミドイミド、ＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）などを挙げることができ、本実施形態ではこれらポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ＰＢＩ（ポリベンゾイミダゾール）から選ばれた少なくとも１種の材料を用いた定着ベルトに彫刻などにより刻印して凹状のメッシュを上記したように形成することができる。その際の刻印方法、メッシュの数、セルの大きさなどは前記と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本実施形態の定着ローラまたは定着ベルトの基材表面の一部に刻印した逆三角型模様の一例を示す平面図である。
【図２】本実施形態の定着ローラまたは定着ベルトの基材表面の一部に刻印した格子状台形型模様を示す平面図である。
【図３】本実施形態の定着ローラまたは定着ベルトの基材表面の一部に刻印した亀甲型台形型模様を示す平面図である。
【図４】本実施形態の定着ローラまたは定着ベルトの基材表面の一部に刻印した三角斜線型模様を示す平面図である。
【図５】本実施形態の定着ローラまたは定着ベルトの基材表面の一部に刻印した台形型斜線模様を示す平面図である。
【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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