(57)【要約】【課題】赤外線加熱による弾性層の劣化が抑制される定着部材の提供。【解決手段】少なくとも、基体２００と弾性層２１０と赤外線反射層２２０と表面層２３０とをこの順で備える定着部材。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、基体と弾性層と赤外線反射層と表面層とをこの順に備える定着部材。
【請求項２】
前記赤外線反射層と前記表面層との間に断熱層をさらに備える請求項1に記載の定着部材。
【請求項３】
前記赤外線反射層が、少なくとも赤外線反射剤を含有する耐熱性エラストマーである請求項１又は請求項２に記載の定着部材。
【請求項４】
前記赤外線反射剤が、板状粒子である請求項３に記載の定着部材。
【請求項５】
前記断熱層が、発泡フッ素樹脂である請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項６】
前記表面層が、赤外線吸収促進剤を含有する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である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の定着部材。
【請求項７】
前記赤外線吸収促進剤が、ポリテトラフルオロエチレン粒子又はカーボンである請求項６に記載の定着部材。
【請求項８】
循環移動可能に支持された請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の定着部材と、
前記定着部材を循環駆動する駆動手段と、
前記定着部材に押し付けられ、前記定着部材との間に記録媒体を挟みこむ加圧ロールと、
前記定着部材を加熱する定着用加熱手段と、
前記定着部材の表面層側から赤外線を照射することで、前記表面層を前記定着用加熱手段によって加熱される温度よりも高温になるように加熱する赤外線加熱手段と、
を備える定着装置。
【請求項９】
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着手段であって、請求項８に記載の定着装置である定着手段と、
を備える画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着部材、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複写機、プリンタ等の画像形成装置では、記録紙に形成されたトナー像を定着装置によって定着して画像形成している。
定着装置に用いられる定着部材としては、基体上に、弾性層、表面層をこの順で積層した構造が一般に採用されており、必要に応じて各層間には接着層が設けられる。
【０００３】
例えば、定着部材を外部から接触加熱する加熱方式に於いて耐久性、熱効率に優れた加熱定着装置を提供するため、記録材に担持された未定着画像を、定着部材と加圧部材により形成された定着ニップを通過させることにより加熱定着させる加熱定着装置に於いて、上記定着部材を外部から表面加熱する加熱手段がカーボンヒータであり、上記カーボンヒータは上記定着部材に接触していることを特徴とする加熱定着装置が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２６６７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、赤外線加熱による弾性層の劣化が抑制される定着部材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】
【０００６】
即ち、請求項１に係る発明は、
少なくとも、基体と弾性層と赤外線反射層と表面層とをこの順に備える定着部材である。
【０００７】
請求項２に係る発明は、
前記赤外線反射層と前記表面層との間に断熱層をさらに備える請求項1に記載の定着部材である。
【０００８】
請求項３に係る発明は、
前記赤外線反射層が、少なくとも赤外線反射剤を含有する耐熱性エラストマーである請求項１又は請求項２に記載の定着部材である。
【０００９】
請求項４に係る発明は、
前記赤外線反射剤が、板状粒子である請求項３に記載の定着部材である。
【００１０】
請求項５に係る発明は、
前記断熱層が、発泡フッ素樹脂である請求項２〜請求項４のいずれか１項に記載の定着部材である。
【００１１】
請求項６に係る発明は、
前記表面層が、赤外線吸収促進剤を含有する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である請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の定着部材である。
【００１２】
請求項７に係る発明は、
前記赤外線吸収促進剤が、ポリテトラフルオロエチレン粒子又はカーボンである請求項６に記載の定着部材である。
【００１３】
請求項８に係る発明は、
循環移動可能に支持された請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の定着部材と、
前記定着部材を循環駆動する駆動手段と、
前記定着部材に押し付けられ、前記定着部材との間に記録媒体を挟みこむ加圧ロールと、
前記定着部材を加熱する定着用加熱手段と、
前記定着部材の表面層側から赤外線を照射することで、前記表面層を前記定着用加熱手段によって加熱される温度よりも高温になるように加熱する赤外線加熱手段と、
を備える定着装置である。
【００１４】
請求項９に係る発明は、
像保持体と、
前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、
帯電された前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、
前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記トナー像を前記記録媒体に定着する定着手段であって、請求項８に記載の定着装置である定着手段と、
を備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、基体と弾性層と赤外線反射層と表面層とがこの順で備えられていない場合に比較して、表面層側から赤外線が照射された場合における赤外線加熱による弾性層の劣化が抑制される定着部材が提供される。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、赤外線反射層と表面層との間に断熱層が備えられていない場合に比較して、表面層側から赤外線が照射された場合における赤外線加熱による弾性層及び赤外線反射層の劣化が抑制される定着部材が提供される。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、赤外線反射層が少なくとも赤外線反射剤を含有する耐熱性エラストマーでない場合に比較して、歪ストレス負荷が生じた際に赤外線反射層にクラック等の欠陥が発生するのが抑制される定着部材が提供される。
【００１８】
請求項４に係る発明によれば、赤外線反射剤が板状粒子でない場合に比較して、表面層側から赤外線が照射された場合における赤外線反射層の温度上昇が抑制される定着部材が提供される。
【００１９】
請求項５に係る発明によれば、断熱層が発泡フッ素樹脂でない場合に比較して、表面層側から赤外線が照射された場合における断熱層よりも基体側に存在する層の熱劣化の低減が可能な定着部材が提供される。
【００２０】
請求項６に係る発明によれば、表面層が赤外線吸収促進剤を含有する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でない場合に比較して、表面層側から赤外線が照射された場合における表面層よりも基体側に存在する層の熱劣化の低減が可能な定着部材が提供される。
【００２１】
請求項７に係る発明によれば、赤外線吸収促進剤がポリテトラフルオロエチレン粒子又はカーボンでない場合に比較して、表面層の赤外線吸収率の向上を計ることが可能な定着部材が提供される。
【００２２】
請求項８に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、定着部材表面に生じた皺をとることが可能な定着装置が提供される。
【００２３】
請求項９に係る発明によれば、本構成を有していない場合に比較して、定着部材表面に生じた皺をとることが可能な画像形成装置が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態の定着部材の一例を示す断面図である。
【図２】本実施形態の定着部材の他の一例を示す断面図である。
【図３】本実施形態の定着装置の一例を示す概略構成図である。
【図４】本実施形態の画像形成装置の構成を示した概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の定着部材、定着装置、及び、画像形成装置の実施形態について詳細に説明する。
【００２６】
＜定着部材＞
本実施形態の定着部材は、少なくとも、基体と弾性層と赤外線反射層と表面層とをこの順に備えるものである。
本実施形態の定着部材は、無端状の定着ベルトとして構成されてもよい。
【００２７】
定着装置の用紙剥離部若しくは圧接部、又は、定着装置の小径ロール、表面層リフレッシュロール若しくは表面層加熱ロールと定着部材表面層との接触部等では、定着部材表面層に対して歪ストレスが負荷される。その結果として、定着部材表面層に皺が発生する課題が生じることがある。
【００２８】
該課題に対して、材料からのアプローチとしては皺の発生を抑制する表面層開発、システムからのアプローチとしては皺を発生させない範囲内での定着装置設計が行われている。しかし、近年の更なる高速高画質化への要求に応えるためには定着部材表面層への一段の負荷増大は避けられず、表面層の皺の発生を抑制することが困難となってきている。
【００２９】
これに対し、皺の発生した表面層を平滑に回復させる（表面層の皺をとる）方策につき本発明者は鋭意検討を行い、表面層を定着温度より高温に加熱するにより、表面層の皺をとることが可能であることを見出した。
【００３０】
表面層の皺をとるためには表面層を２３０℃以上の高温に加熱することが好ましい。表面層の加熱にはヒートロール接触による伝熱加熱が一般に用いられるが、この場合、表面層側（定着部材外側）から加熱を行った場合においても、表面層から弾性層まで伝熱し弾性層が２３０℃程度まで加熱され、層間剥がれや弾性層の劣化という課題が発生することがある。
【００３１】
定着部材の表面層側からの赤外線照射による輻射加熱も試みられているが、表面層を透過した赤外線により弾性層も加熱されるため、層間剥がれや弾性層の熱劣化という課題が発生することがあった。これは下記理由により不可避の課題であった。
すなわち、良好な定着画像を得るには表面層は４０μｍ程度以下まで薄膜化する必要があるが、薄膜化された表面層では赤外線を全吸収することができない。更に、表面層をフッ素樹脂で構成し、弾性層をシリコーンゴムで構成した場合には、表面層フッ素樹脂の赤外線吸収波長域と弾性層シリコーンゴムの赤外線吸収波長域とが重なっているため、表面層フッ素樹脂を赤外線により加熱しようとすると弾性層シリコーンゴムまでもが赤外線により加熱されてしまう。
【００３２】
本実施形態においては、表面層と弾性層との間に赤外線反射層を設けた。本実施形態の定着部材をこのような構成とすることにより、定着部材の表面層側から赤外線を照射することにより該表面層を加熱して表面層皺をとる場合に、表面層を透過した赤外線が赤外線反射層により反射されて弾性層側に伝熱しないため、赤外線加熱による弾性層の劣化が抑制される。
【００３３】
以下、本実施形態の定着部材を図面に基づき説明する。なお、本実施形態において、同様の機能を有する部材には、全図面を通じて同じ符合を付与し、その説明を省略することがある。
図１は、本実施形態の定着部材の一例である無端状の定着ベルト８４を示す断面図である。図１に示すように、定着ベルト８４は、基体２００上に、弾性層２１０と赤外線反射層２２０と表面層２３０とがこの順で設けられている。
【００３４】
基体２００には、耐熱性及び機械的強度が求められ、ニッケル、アルミニウム、ステンレス等の金属シートや、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリベンゾイミダゾール等の樹脂フィルムを用いることができる。前記樹脂は導電性粉体などを添加分散して、体積抵抗率が制御されていてもよい。具体的には、基体２００は、例えば、カーボンブラックを添加・分散して、体積抵抗率を制御した無端ベルト状のポリイミドベルトを使用することもできる。更に、基体２００は、長尺のポリイミドシートの両端部をパズル上に組合せ、熱圧着部材を用いて熱圧着し、無端ベルト状に仕立てたものを使用することもできる。
【００３５】
基体２００の厚みは、２０μｍ以上２００μｍ以下の範囲が好ましく、より好ましくは３０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲、更に好ましくは４０μｍ以上１３０μｍ以下の範囲が適している。基体２００の厚みが２０μｍ以上であれば、加熱冷却時の寸法安定性や、強度の要求を満たすことができる。また、２００μｍ以下であれば、定着部材の比熱が減少して熱移動量が上昇し、転写速度やサイクルタイムの向上につながる。
【００３６】
弾性層２１０には、耐熱性に優れたシリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いるのが好ましく、シリコーンゴムを用いることが特に好ましい。シリコーンゴムとしては、例えば、ＲＴＶシリコーンゴム、ＨＴＶシリコーンゴム、液状シリコーンゴムなどが挙げられ、具体的には、ポリジメチルシリコーンゴム（ＭＱ）、メチルビニルシリコーンゴム（ＶＭＱ）、メチルフェニルシリコーンゴム（ＰＭＱ）、フルオロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）などが挙げられる。また、フッ素ゴムとしては、フッ化ビニリデン系ゴム、四フッ化エチレン／プロピレン系ゴム、四フッ化エチレン／パーフルオロメチルビニルエーテルゴム、フォスファゼン系ゴム、フルオロポリエーテル等及びその他のフッ素ゴムが使用できる。
【００３７】
弾性層２１０には、各種添加剤が配合されてもよい。添加剤としては、例えば、補強剤（カーボンブラック等）、充填剤（炭酸カルシウム等）、軟化剤（パラフィン系等）、加工助剤（ステアリン酸等）、老化防止剤（アミン系等）、加硫剤（硫黄、金属酸化物、過酸化物等）、機能性充填剤（アルミナ等）等が挙げられる。
【００３８】
弾性層２１０の膜厚は、３０μｍ以上５００μｍ以下の範囲であることが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下の範囲であることがより好ましい。
【００３９】
赤外線反射層２２０には、表面層２３０側から照射された赤外線を反射する能力が求められ、例えば、金属や、赤外線反射剤を含む有機材料などで構成されてもよい。
赤外線反射層２２０を構成する金属としては、ニッケル、アルミニウム、ステンレス、金、銀、銅、白金、ロジウム、チタン等が挙げられる。
赤外線反射層２２０を金属で構成する場合の赤外線反射層２２０の厚みは、１μｍ以上１００μｍ以下の範囲であることが好ましく、３μｍ以上３０μｍ以下の範囲であることがより好ましい。
【００４０】
赤外線反射層２２０を構成する有機材料としては、例えば、上述のシリコーンゴムやフッ素ゴム、エチレンプロピレンゴム、アクリルゴム、ブチルゴム等を用いてもよいが、耐熱性に優れた有機材料であることが好ましく、耐熱性エラストマーを用いることがさらに好ましい。耐熱性エラストマーの具体例としては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。
赤外線反射層２２０を赤外線反射剤を含む耐熱性エラストマーで構成すると、赤外線反射層２２０を金属で構成した場合に比べて赤外線反射層２２０に柔軟性を付与することが可能となるため、定着ベルト８４へ歪ストレス負荷が生じた際に赤外線反射層２２０にクラック等の欠陥が発生するのが抑制される。
【００４１】
赤外線反射層２２０を構成する赤外線反射剤としては、例えば、板状粒子、球状粒子、不定形粒子、柱状粒子、針状粒子、樹状粒子等が挙げられる。これらの中でも、赤外線反射剤が板状であることにより赤外線反射層２２０内での赤外線の複数回反射が抑制され赤外線吸収率を低く抑えることができ、赤外線反射層２２０の温度上昇を抑制することが可能となるため、板状粒子を用いることが好ましい。
本実施形態において、板状粒子とは、平板状、六角板状、鱗板状等の形状を示す粒子をいう。
板状粒子の体積平均粒子径としては、０．５μｍ以上３０μｍ以下の範囲であることが好ましく、２μｍ以上２０μｍ以下の範囲であることがより好ましい。また、板状粒子のアスペクト比は、２以上２５以下の範囲であることが好ましく、３以上２０以下の範囲であることがより好ましい。
なお、本実施形態において、電子顕微鏡観察により測定した、粒子の板面径／厚みをアスペクト比という。
板状粒子を構成する成分としては、例えば、シリカ、炭酸カルシウム、各種金属及び金属酸化物等が挙げられる。
赤外線反射層２２０における赤外線反射剤の含有量は、２質量％以上５０質量％以下が好ましく、５質量％以上３０質量％以下がさらに好ましい。
【００４２】
赤外線反射層２２０を赤外線反射剤を含む有機材料で構成する場合の赤外線反射層２２０の厚みは、３μｍ以上３００μｍ以下の範囲であることが好ましく、１０μｍ以上１５０μｍ以下の範囲であることがより好ましい。
【００４３】
表面層２３０には、トナー離型性及び耐熱性が要求されることから、例えば、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（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＦＥＰ）、ポリエチレン／テトラフルオロエチレン共重合体（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロ三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂を用いることができる。
【００４４】
表面層２３０は、赤外線吸収率の向上のため赤外線吸収促進剤を含有してもよい。赤外線吸収促進剤の具体例としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン粒子、カーボン、シリカ、各種金属粒子及び金属酸化物粒子等が挙げられるが、これらの中でも、ポリテトラフルオロエチレン粒子、又は、カーボンが挙げられる。
表面層２３０における赤外線吸収促進剤の含有量は、２質量％以上６０質量％以下が好ましく、５質量％以上４０質量％以下がさらに好ましい。
【００４５】
本実施形態においては、表面層２３０は赤外線吸収促進剤を含有する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であることがさらに好ましく、赤外線吸収促進剤としてポリテトラフルオロエチレン粒子、又は、カーボンを含有する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であることが特に好ましい。
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を用いることで耐熱性及びトナー離型性が向上する。また、赤外線吸収促進剤を用いることで表面層２３０の赤外線吸収率が上昇するため表面層２３０よりも基体２００側に存在する層への赤外線吸収率を低減することができ、表面層２３０よりも基体２００側に存在する層の熱劣化を防止することが可能となる。
さらに、赤外線吸収促進剤としてポリテトラフルオロエチレン粒子、又は、カーボンを用いることで表面層２３０のトナー離型性及び機械的特性の低下を軽微に抑えながら赤外線透過率の向上を図ることが可能となる。
【００４６】
表面層２３０の厚みとしては、加工性及び定着性の点で、１０μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上４５μｍ以下がより好ましい。
【００４７】
また、定着ベルト８４においては、基体２００と弾性層２１０、弾性層２１０と赤外線反射層２２０、赤外線反射層２２０と表面層２３０の間に接着層等の他の層が形成されていてもよい。
【００４８】
図２は、本実施形態の定着部材の他の一例である無端状の定着ベルト８４’を示す断面図である。図２に示すように、定着ベルト８４’は、基体２００上に、弾性層２１０と赤外線反射層２２０と断熱層２４０と表面層２３０とがこの順で設けられている。
【００４９】
定着ベルト８４’における基体２００、弾性層２１０、赤外線反射層２２０、及び、表面層２３０の構成材料、層の厚み及び好ましい態様等は、定着ベルト８４の場合と同様である。
【００５０】
断熱層２４０には、基体２００側への熱伝導を抑制する能力が求められる。表面層２３０と赤外線反射層２２０との間に断熱層２４０を設けることで、表面層２３０側から赤外線を照射した際に赤外線反射層２２０が高温に加熱されるのが防がれ、その結果として弾性層２１０や赤外線反射層２２０の劣化が抑制される。
【００５１】
断熱層２４０の熱伝導率としては、例えば、0.3 W/(m・K)以下が好ましく、0.1 W/(m・K)以下がさらに好ましい。
【００５２】
断熱層２４０を構成する材料としては、発泡フッ素樹脂、フッ素樹脂、発泡シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。これらの中でも、発泡フッ素樹脂を用いることが好ましい。発泡性フッ素樹脂は耐熱性に優れ、且つ、多数の気泡をフッ素樹脂中に含むことから赤外線を散乱・吸収するため、表面層２３０側から赤外線が照射された場合に断熱層２４０よりも基体２００側への赤外線透過率を低減でき、その結果として断熱層２４０よりも基体２００側に存在する層の熱劣化を防止することが可能となる。
【００５３】
発泡フッ素樹脂を構成するフッ素樹脂としては、例えば、表面層２３０で例示したフッ素樹脂が挙げられる。
フッ素樹脂を発泡させる方法としては、特に限定されるものではないが、発泡核剤を混合させたフッ素樹脂共重合体ペレットを押出す方法や、若しくは、発泡剤を含むフッ素樹脂塗布液を塗布し、発泡させる方法等が挙げられる。
【００５４】
断熱層２４０の厚みとしては、断熱性及び硬度の点で、１０μｍ以上５００μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上３００μｍ以下がより好ましい。
【００５５】
＜定着装置＞
本実施形態の定着装置は、循環移動可能に支持された本実施形態の定着部材と、  前記定着部材を循環駆動する駆動手段と、前記定着部材に押し付けられ、前記定着部材との間に記録媒体を挟みこむ加圧ロールと、前記定着部材を加熱する定着用加熱手段と、前記定着部材の表面層側から赤外線を照射することで前記表面層を前記定着用加熱手段によって加熱される温度よりも高温になるように加熱する赤外線加熱手段と、を備える。定着部材は、その表面層が加圧ロールと接するように配置される。
【００５６】
図３は、本実施形態の定着装置の一例である定着ユニットを示す概略構成図である。
図３に示すように、定着ユニット８２は、本実施形態の定着部材である定着ベルト８４を備える定着ベルトモジュール８６と、定着ベルトモジュール８６に圧接配置された加圧ロール８８とを含んで構成されている。そして、定着ベルト８４（定着ベルトモジュール８６）と加圧ロール８８とが接触するニップ部Ｎが形成されている。ニップ部Ｎでは、記録媒体Ｐが加圧及び加熱されトナー画像が定着される。
【００５７】
定着ベルトモジュール８６は、無端状の定着ベルト８４と、加圧ロール８８側で定着ベルト８４が循環移動可能に巻き掛けられるとともに、モータ（図示省略）の回転力で回転駆動する加熱ロール８９と、加熱ロール８９と異なる位置で内側から定着ベルト８４を張架する支持ロール９０とを備えている。また、定着ベルト８４の外側に配置されてその周回経路を規定する支持ロール９２と、加熱ロール８９から支持ロール９０までの定着ベルト８４の姿勢を矯正する姿勢矯正ロール９４とを備えている。
【００５８】
さらに、定着ベルトモジュール８６と加圧ロール８８とが圧接する領域であるニップ部Ｎ内の下流側領域で且つ定着ベルト８４の内側には、加熱ロール８９の近傍位置に配置され加熱ロール８９の外周面から定着ベルト８４を剥離する剥離パッド９６と、ニップ部Ｎの下流側において定着ベルト８４が張架される支持ロール９８とが設けられている。
【００５９】
本発明における駆動手段の一例である加熱ロール８９は、アルミニウムからなる円筒状の芯金の表面の金属磨耗を防止する保護層として、芯金表面に厚さ２００μｍのフッ素樹脂皮膜が形成されたハードロールである。さらに、加熱ロール８９の内部には、ハロゲンヒータ１０２が設けられている。また、支持ロール９０は、アルミニウムで形成された円筒状ロールであり、内部には加熱源としてハロゲンヒータ１０４が配設されており、定着ベルト８４を内面側から加熱するようになっている。さらに、支持ロール９０の両端部には定着ベルト８４を外側に押圧するバネ部材（図示省略）が配設されている。
【００６０】
支持ロール９２は、アルミニウムで形成された円筒状ロールであり、支持ロール９２の表面には厚さ２０μｍのフッ素樹脂からなる離型層が形成されている。この離型層は、定着ベルト８４の外周面からのオフセットトナーや紙粉が支持ロール９２に堆積するのを防止するために形成されるものである。この支持ロール９２の内部には、ハロゲンヒータ１０６が配設されており、定着ベルト８４を外周面側から加熱するようになっている。つまり、本実施形態では、加熱ロール８９と支持ロール９０及び支持ロール９２とによって、定着ベルト８４が加熱される構成となっている。ハロゲンヒータ１０２、１０４、および１０６は、本発明における定着用加熱手段の一例である。
【００６１】
姿勢矯正ロール９４は、アルミニウムで形成された円柱状ロールであり、姿勢矯正ロール９４の近傍には、定着ベルト８４の端部位置を測定する端部位置測定機構（図示省略）が配置されている。そして、姿勢矯正ロール９４には、端部位置測定機構の測定結果に応じて定着ベルト８４の軸方向における当り位置を変位させる軸変位機構（図示省略）が配設され、定着ベルト８４の蛇行を制御するように構成されている。
【００６２】
また、剥離パッド９６は、一例として、鉄系の金属や樹脂等の剛体で形成された加熱ロール８９と対応する長さを有するブロック状の部材である。剥離パッド９６の断面形状は、加熱ロール８９に面する湾曲した内側面９６Ａと、定着ベルト８４を加圧ロール８８に向けて押圧する押圧面９６Ｂと、押圧面９６Ｂに対して決められた角度を有して定着ベルト８４を屈曲させる外側面９６Ｃとを備えて構成される略円弧状を呈している。詳細には、押圧面９６Ｂと外側面９６Ｃから構成される角部Ｇは、加圧ロール８８によって角部Ｇに押し付けられた定着ベルト８４を屈曲させ、角部Ｇを記録媒体Ｐの先端が通過する際に、記録媒体Ｐの先端と定着ベルト８４を剥離させるようになっている。
【００６３】
一方、加圧ロール８８は、アルミニウムからなる円柱状ロール８８Ａを基体として、基体側から順に、シリコーンゴムからなる弾性層８８Ｂと、膜厚１００μｍのフッ素系樹脂からなる剥離層とが積層された構成となっている。また、加圧ロール８８は、回転自在に支持されると共に、図示しないスプリング等の付勢手段によって定着ベルト８４が加熱ロール８９に巻き回された部位に圧接されて設けられている。これにより、定着ベルトモジュール８６の加熱ロール８９が矢印Ｃ方向へ回転移動するのに伴って、加熱ロール８９に従動して矢印Ｅ方向に回転移動するようになっている。
【００６４】
加熱ロール８９に対して定着ベルト８４の回転方向（矢印Ｃ方向）下流側であって姿勢矯正ロール９４に対して定着ベルト８４の回転方向（矢印Ｃ方向）上流側には、定着ベルト８４の表面層側に赤外線を照射する赤外線加熱手段の一例である赤外線ランプ８５が設けられている。赤外線ランプ８５の定着ベルト８４に対して反対側には赤外線ランプ８５から照射された赤外線が定着ベルト８４に高効率で伝達されるように赤外線反射部材の一例である反射鏡８７が設けられている。赤外線ランプ８５による定着ベルト８４の表面層の加熱温度は、ハロゲンヒータ１０２、１０４、および１０６のいずれによる加熱温度よりも高温とされる。ハロゲンヒータ１０２、１０４、および１０６（定着用加熱手段）のうち最も高い加熱温度と赤外線ランプ８５（赤外線加熱手段）による加熱温度との差は10℃以上100℃以下が好ましく、30℃以上60℃以下がさらに好ましい。定着ベルト８４は加熱ロール８９と姿勢矯正ロール９４との間において平坦であるため、平坦な定着ベルト８４の表面を赤外線ランプ８５で加熱することにより定着ベルト８４の表面に発生した皺を効果的にとることができる。
【００６５】
＜画像形成装置＞
本実施形態の画像形成装置は、像保持体と、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段と、帯電された前記像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段と、前記潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を記録媒体に転写する転写手段と、前記トナー像を前記記録媒体に定着する本実施形態の定着装置である定着手段と、を備える。
【００６６】
図４は、本実施形態の画像形成装置の構成を示した概略構成図である。
本実施形態の画像形成装置１００は、図４に示すように、例えば、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と、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と、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー像を記録媒体である用紙Ｐに一括転写(二次転写)させる二次転写部２０と、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置８２とを備えている。また、画像形成装置１００は、各装置(各部)の動作を制御する制御部４０を有している。
【００６７】
定着手段の一例としての定着装置８２が既述の本実施形態の定着装置であり、当該定着装置は既述の本実施形態の定着部材である定着ベルトを有してなる。
【００６８】
画像形成装置１００の各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、表面に形成されるトナー像を保持する像保持体の一例として、矢印Ａ方向に回転する感光体１１を備えている。
【００６９】
感光体１１の周囲には、前記像保持体の表面を帯電させる帯電手段の一例として、感光体１１を帯電させる帯電器１２が設けられ、前記帯電手段により帯電した像保持体の表面に潜像を形成する潜像形成手段の一例として、感光体１１上に静電潜像を書込むレーザー露光器１３(図中露光ビームを符号Ｂｍで示す)が設けられている。
【００７０】
また、感光体１１の周囲には、前記潜像形成手段により前記像保持体の表面に形成された潜像をトナーにより現像してトナー像を形成する現像手段の一例として、各色成分トナーが収容されて感光体１１上の静電潜像をトナーにより可視像化する現像器１４が設けられ、感光体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が設けられている。
【００７１】
さらに、感光体１１の周囲には、感光体１１上の残留トナーが除去される感光体クリーナ１７が設けられ、帯電器１２、レーザー露光器１３、現像器１４、一次転写ロール１６及び感光体クリーナ１７の電子写真用デバイスが感光体１１の回転方向に沿って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)、ブラック(Ｋ)の順に、略直線状に配置されている。
【００７２】
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をベース層として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１０６Ωｃｍ以上１０１４Ωｃｍ以下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。
【００７３】
中間転写ベルト１５は、各種ロールによって図４に示すＢ方向に予め定められた速度で循環駆動(回転)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を回転させる駆動ロール３１、各感光体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張力付与ロール３３、二次転写部２０に設けられる背面ロール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背面ロール３４を有している。
【００７４】
一次転写部１０は、中間転写ベルト１５を挟んで感光体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１０７．５Ωｃｍ以上１０８．５Ωｃｍ以下のスポンジ状の円筒ロールである。
【００７５】
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。
【００７６】
二次転写部２０は、背面ロール２５と、前記現像手段により形成されたトナー像を記録媒体に転写する転写手段の一例としての、中間転写ベルト１５のトナー像保持面側に配置される二次転写ロール２２と、を備えて構成されている。
【００７７】
背面ロール２５は、表面がカーボンを分散したＥＰＤＭとＮＢＲのブレンドゴムのチューブ、内部はＥＰＤＭゴムで構成されている。そして、その表面抵抗率が１０７Ω／□以上１０１０Ω／□以下となるように形成され、硬度は、例えば、７０°（アスカーＣ：高分子計器社製、以下同様。）に設定される。この背面ロール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の対向電極を構成し、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が接触配置されている。
【００７８】
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１０７．５Ωｃｍ以上１０８．５Ωｃｍ以下のスポンジ状の円筒ロールである。
【００７９】
そして、二次転写ロール２２は中間転写ベルト１５を挟んで背面ロール２５に圧接配置され、さらに二次転写ロール２２は接地されて背面ロール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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
更に、本実施形態の画像形成装置では、用紙Ｐを搬送する搬送手段として、用紙Ｐを収容する用紙収容部５０、この用紙収容部５０に集積された用紙Ｐを予め定められたタイミングで取り出して搬送する給紙ロール５１、給紙ロール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へと送り込む搬送ガイド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８２へと搬送する搬送ベルト５５、用紙Ｐを定着装置８２に導く定着入口ガイド５６を備えている。
【００８３】
次に、本実施形態の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。
本実施形態の画像形成装置では、図示しない画像読取装置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により予め定められた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。
【００８４】
画像処理装置では、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予め定められた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、レーザー露光器１３に出力される。
【００８５】
レーザー露光器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ー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、このレーザー露光器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。
【００８６】
画像形成ユニット１Ｙ,１Ｍ,１Ｃ,１Ｋの感光体１１上に形成されたトナー像は、各感光体１１と中間転写ベルト１５とが接触する一次転写部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。
【００８７】
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、搬送手段では、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給紙ロール５１が回転し、用紙収容部５０から予め定められたサイズの用紙Ｐが供給される。給紙ロール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、搬送ガイド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、トナー像が保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。
【００８８】
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が背面ロール２５に加圧される。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と背面ロール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上に保持された未定着トナー像は、二次転写ロール２２と背面ロール２５とによって加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。
【００８９】
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８２における最適な搬送速度に合わせて、用紙Ｐを定着装置８２まで搬送する。定着装置８２に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着装置８２によって熱及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収容部（不図示）に搬送される。
【００９０】
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の回転に伴ってクリーニング部まで搬送され、クリーニング背面ロール３４及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。
【００９１】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定的に解釈されるものではなく、種々の変形、変更、改良が可能であり、本発明の要件を満足する範囲内で実現可能であることは言うまでもない。
【実施例】
【００９２】
以下、実施例および比較例を挙げ、本実施形態をより具体的に詳細に説明するが、本実施形態は以下の実施例に限定されるものではない。なお、特に断りのない限り、「部」及び「％」は質量基準である。
【００９３】
［実施例１］
−基体の製造−
NMP（Ｎ−メチルピロリドン）を溶媒とした固形分濃度18%のポリアミック酸溶液を準備し、アルミニウム製円筒である遠心成形型にポリアミック酸溶液を注入し、遠心成形型を軸線周りに回転させて塗布膜を形成し、145℃30分間加熱乾燥させ、乾燥皮膜を得た。乾燥皮膜を遠心成形型から外してイミド化型にセットし、200℃で20分間、380℃で20分間加熱し、膜厚８０μｍのポリイミド（ＰＩ）基体を得た。
【００９４】
−弾性層の形成−
作製したＰＩ基体上に、液状シリコーンゴムＳＥ６７４４（東レダウコーニング社製）をブレード塗布した。110℃で20分間加熱した後、200℃で4時間加熱し、弾性層を形成した。
【００９５】
−赤外線反射層の形成−
ニッケル無電解めっき処理を行って弾性層上にニッケル層を0.5μm形成した。このニッケル無電解めっき膜を電極として、この上に、電解めっき処理（光沢硫酸銅浴）により膜厚10μmの銅層（赤外線反射層）を形成した。
【００９６】
−表面層の形成−
弾性層外径より2%小径である膜厚30μmのＰＦＡチューブを準備し、内径が弾性層外径より1%大径である外型の内周にＰＦＡチューブをセットした。ＰＦＡチューブの内側に赤外線反射層まで形成した定着ベルトを挿入した状態で、ＰＦＡチューブを外型から外し定着ベルト外周に被覆し、200℃で30分間加熱し、表面層を形成した。
【００９７】
−評価−
上述のようにして得られた定着部材である定着ベルト１を図３に示す定着装置にセットし、更に、この定着装置を高速複写機（富士ゼロックス社製：Ｃｏｌｏｒ  １０００  Ｐｒｅｓｓ）に装備して評価用画像形成装置を得た。この装置を用いて、表面層皺回復性、弾性層耐久性、及び、赤外線反射層耐久性を下記基準に基づき評価した。得られた結果を表１に示す。
【００９８】
（表面層皺回復性）
J紙（富士ゼロックス社製）を10万枚通紙した後、定着ベルト表面の断面曲線をSurfcom1400D（東京精密社製）を用いて測定し、ベルト表面長を断面曲線から算出した。初期状態のベルト表面長をL0、通紙後のベルト表面長をL1とし、以下のように表面層皺回復性を判定した。
○：(L1-L0)/L0 *100 ≦0.05
×：(L1-L0)/L0 *100 ＞0.05
【００９９】
（弾性層耐久性）
通紙後の定着ベルトから弾性層を採取し、RHEOVIBRON(オリエンテック社製)にて動的粘弾性試験を実施した。測定は180℃で行い、初期状態の弾性層貯蔵弾性率をE’0、通紙後の貯蔵弾性率をE’1とし以下のように弾性層耐久性を判定した。
◎：(E’1-E’0)/E’0 *100 ≦2.5
○：2.5＜(E’1-E’0)/E’0 *100 ≦5
×：(E’1-E’0)/E’0 *100 ＞5
【０１００】
（赤外線反射層耐久性）
目視及びデジタルマイクロスコープVHX900（キーエンス社製）により、赤外線反射層のクラック発生有無確認観察を行った。また、通紙後の定着ベルトから赤外線反射層を採取し、弾性層耐久性評価と同様の動的粘弾性試験を実施した。初期状態の赤外線反射層の貯蔵弾性率をE’2、通紙後の赤外線反射の貯蔵弾性率をE’3とし、以下のように判定した。
◎：クラック発生なし、かつ、(|E’3-E’2|)/E’2 *100 ≦5
○：クラック発生なし、かつ、5＜(|E’3-E’2|)/E’2 *100 ≦10
○-：クラック発生なし、かつ、10＜(|E’3-E’2|)/E’2 *100
△：クラック発生あり
【０１０１】
［実施例２］
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（以下、ＰＦＡ）１００部に、発泡の核剤となるホウ酸アルミニウム５部を混合し、二軸押出機により押出してペレットを作製し、押出機に該ペレットをセットして、一定の圧力で窒素ガスを加えながらペレットをシリンダーから押出し、ダイの温度より低い温度の熱ロールによって巻き取りながら冷却し、発泡率45%、セル（気泡）径5μm、膜厚30μmの発泡フッ素樹脂チューブを作製した。実施例1と同様に赤外線反射層まで形成した後、実施例1の表面層形成工程と同様の工程により、赤外線反射層上に、発泡フッ素樹脂からなる断熱層と、断熱層上の表面層を形成し、定着ベルト２を作製した。
定着ベルト２を用いて実施例１と同様に評価した。得られた評価結果を表１に示す。
【０１０２】
［実施例３］
実施例1と同様に弾性層まで形成した後、付加硬化型ジメチルシリコーンゴム１００部に、平均粒径5μmの不定形アルミナ粒子を10部加えて混合したものを塗液とし、弾性層上にブレード塗布により赤外線反射層を形成した。赤外線反射層上に、実施例1と同様に表面層を形成し、定着ベルト３を作製した。
定着ベルト３を用いて実施例１と同様に評価した。得られた評価結果を表１に示す。
【０１０３】
［実施例４］
実施例1と同様に弾性層まで形成した後、付加硬化型ジメチルシリコーンゴム１００部に、平均粒径5μm、平均厚み0.2μmの板状アルミナ粒子を10部加えて混合したものを塗液とし、弾性層上にブレード塗布により赤外線反射層を形成した。赤外線反射層上に、実施例1と同様に表面層を形成し、定着ベルト４を作製した。
定着ベルト４を用いて実施例１と同様に評価した。得られた評価結果を表１に示す。
【０１０４】
［実施例５］
実施例4と同様に赤外線反射層まで形成した後、赤外線反射層上に、実施例2記載の断熱層と表面層を形成し、定着ベルト５を作製した。
定着ベルト５を用いて実施例１と同様に評価した。得られた評価結果を表１に示す。
【０１０５】
［実施例６］
実施例5と同様に断熱層まで形成した後、断熱層上に、平均粒径3μmのPTFE粒子を10%含有するPFAチューブを実施例1と同様の工程で形成し、定着ベルト６を作製した。
定着ベルト６を用いて実施例１と同様に評価した。得られた評価結果を表１に示す。
【０１０６】
［比較例１］
赤外線反射層を設けない以外は実施例１と同様にして定着ベルト７を得た。定着ベルト７を用いて実施例１と同様に評価した。得られた評価結果を表１に示す。
【０１０７】
【表１】
2013037297.tif 000003
【０１０８】
表１から明らかなように、実施例の定着ベルトを用いることによって、表面層に発生した皺をとることが可能となる。また、赤外線加熱による弾性層及び赤外線反射層の劣化を防ぐことが可能となる。
【符号の説明】
【０１０９】
８２  定着ユニット
８４  定着ベルト
８５  赤外線ランプ
８６  定着ベルトモジュール
８７  反射鏡
８８  加圧ロール
８９  定着ベルト駆動ロール
９０、９２  張架ロール
９４  姿勢矯正ロール
９６  剥離パッド
１０２、１０４、１０６  ハロゲンヒータ
２００  基体
２１０  弾性層
２２０  赤外線反射層
２３０  表面層
２４０  断熱層
【図１】
2013037297.tif 000004
【図２】
2013037297.tif 000005
【図３】
2013037297.tif 000006
【図４】
2013037297.tif 000007