(57)【要約】【課題】ニップ形成部材と定着ベルトの摺動抵抗を低く保つとともに、高い均熱性能を維持できる定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】回転可能に設けられた無端状の定着ベルト２１と、回転可能に設けられ、定着ベルト２１を外周側から加圧する加圧ローラ２２と、定着ベルト２１の内周側に位置し、高熱伝導な金属からなる均熱部材２９を介して定着ベルト２１に接触し、かつ定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間に定着ニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４と、定着ベルト２１を加熱するハロゲンヒータ２３と、を備え、均熱部材２９の定着ベルト２１の内周面に対向する表面に、フッ素樹脂の分散メッキ皮膜４０が形成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に設けられた無端状の定着ベルトと、
回転可能に設けられ、前記定着ベルトを外周側から加圧する加圧部材と、
前記定着ベルトの内周側に位置し、高熱伝導な金属からなる均熱部材を介して該定着ベルトに接触し、かつ前記定着ベルトと前記加圧部材との間に定着ニップ部を形成するニップ形成部材と、
前記定着ベルトを加熱する熱源と、を備え、
前記均熱部材の前記定着ベルトの内周面に対向する表面に、フッ素樹脂の分散メッキ皮膜が形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記分散メッキ皮膜は、Ｎｉ−Ｐマトリックスにフッ素樹脂が分散され、かつ２８０〜３２０℃で析出硬化されたものであることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記定着ベルトの内周側に潤滑剤が塗布されており、前記潤滑剤がフッ素化合物を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記熱源は、ハロゲンランプを備えたハロゲンヒータであり、該ハロゲンランプの封入ガスはキセノン、クリプトンを主成分とすることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記熱源がＩＨヒータであることを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
【請求項６】
前記均熱部材が接地されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の定着装置を搭載す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、複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらの複合機等の電子写真方式を用いた画像形成装置の定着装置に関し、より詳しくは、定着画像を無端状ベルト、フィルム、ローラを介して定着する定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置では、像担持体上に画像情報に基づいてトナー像を形成し、該トナー像を紙やＯＨＰシート等の記録媒体上に転写する。その後、記録媒体上に担持された未定着のトナー像は、定着装置によって記録媒体上に定着される。
【０００３】
定着装置には、対向するローラ又はベルトあるいはそれらの組み合わせにより構成された定着回転体が設けられており、記録媒体である記録紙をニップ部にて挟み込み、熱と圧力によりトナー像を記録紙上に定着する。
【０００４】
特に、定着ベルトの内周側で該定着ベルトに接触するニップ形成部材により、定着ベルトと加圧ローラとの間に定着ニップ部を形成させるとともに、ニップ形成部材と定着ベルトとの間に摺動ニップ部を形成させる構成が知られている。
【０００５】
非特許文献１によれば、Ａ４サイズのプリント１００枚／分の生産性を持った高速機においても、摺動ニップ部が広く用いられるようになっている。
【０００６】
また、非特許文献２では、高硬度な金属であるＳＵＳ（ステンレス鋼）とポリイミドの摺動で８０枚／分機の耐久性を確保している。ＳＵＳの熱伝導率は金属の中では最も悪く１０〜２０Ｗ／ｍＫ前後であるため、定着ベルトの均熱性はＩＨヒータと磁気遮蔽板で達成している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１，２に開示されたような定着装置において、ニップ形成部材と定着ベルトの間の摺動抵抗が大きい場合には、定着ベルトが加圧ローラによって連れ回りせずにスリップを起こすことがある。このようなスリップが起こると、記録媒体が止まって熱量過多になることでホットオフセットが発生する。また、定着ベルト自身の温度分布も異常をきたし、定着品質が悪化する不具合が生じる。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、ニップ形成部材と定着ベルトの摺動抵抗を低く保つとともに、高い均熱性能を維持できる定着装置及び画像形成装置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】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る定着装置は、回転可能に設けられた無端状の定着ベルトと、回転可能に設けられ、前記定着ベルトを外周側から加圧する加圧部材と、前記定着ベルトの内周側に位置し、高熱伝導な金属からなる均熱部材を介して該定着ベルトに接触し、かつ前記定着ベルトと前記加圧部材との間に定着ニップ部を形成するニップ形成部材と、前記定着ベルトを加熱する熱源と、を備え、前記均熱部材の前記定着ベルトの内周面に対向する表面に、フッ素樹脂の分散メッキ皮膜が形成されている構成である。
【発明の効果】
【００１０】
本発明は、ニップ形成部材と定着ベルトの摺動抵抗を低く保つとともに、高い均熱性能を維持できる定着装置及び画像形成装置を提供する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施の形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る定着装置の構成を示す断面図である。
【図３】ハロゲンヒータ内の不活性ガスとしてアルゴンガスとキセノンガスとを使用した場合のハロゲンヒータのガラス管表面の温度上昇を示す特性図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る定着装置の他の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係る定着装置の更に他の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の実施の形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の概略構成を示す図であり、画像形成装置をカラーレーザープリンタに適用した例を示している。
【００１４】
図１において、画像形成装置１は、ボトル収容部２と、転写装置３と、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋと、給紙部１０と、定着装置２０と、を備えている。
【００１５】
４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、画像形成装置１の装置本体の中央に設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。 
具体的に、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８等を備える。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付しており、その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃにおいては符号を省略している。
【００１６】
各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。
【００１７】
各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６とを備える。さらに、転写装置３は二次転写バックアップローラ３２と、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４、ベルトクリーニング装置３５を備えている。
【００１８】
中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図１の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。
【００１９】
４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。
【００２０】
二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。
【００２１】
ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置３５から伸びた廃トナー移送ホースは、廃トナー収容器の入り口部に接続されている。
【００２２】
プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと各現像装置７との間には、補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。
【００２３】
プリンタ本体の下部には、転写紙等の記録媒体Ｐを収容した給紙部１０や、給紙部１０から記録媒体Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けてある。ここで、記録媒体Ｐには、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。また、手差し給紙機構が設けてあってもよい。
【００２４】
プリンタ本体内には、記録媒体Ｐを給紙部１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも記録媒体Ｐの搬送方向（以下、単に「搬送方向」という。）上流側には、二次転写ニップへ記録媒体Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ１２ａ，１２ｂが配設されている。
【００２５】
また、二次転写ローラ３６の位置よりも搬送方向下流側には、記録媒体Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの搬送方向下流側には、記録媒体を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３ａ，１３ｂが設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された記録媒体Ｐをストックするための排紙トレイ１４が設けてある。
【００２６】
図２は、定着装置２０の構成について説明する図である。
【００２７】
図２に示すように、定着装置２０は、定着ベルト２１と、加圧ローラ２２と、熱源としてのハロゲンヒータ２３と、ニップ形成部材２４と、支持部材としてのステー２５と、反射部材２６と、分離部材２８と、均熱部材２９と、を備える。
【００２８】
定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルト（若しくはフィルム）であり、図２中の矢印方向に回転可能に設けられる。ここで、無端状とは、ベルトの両端部を接合し、かつ、つなぎ目が存在しない状態をいう。
【００２９】
定着ベルト２１は、低熱容量化を図るために厚さが薄型でかつ小径の積層構造であり、内周面側から、基材層、離型層が順次積層されていて、全体の厚さが１ｍｍ以下に設定され、直径が２０〜４０ｍｍに設定されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。
【００３０】
定着ベルト２１の基材層は、層厚が２０〜５０μｍであり、例えばニッケル、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属材料、又は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）等の樹脂材料を用いて形成される。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。
【００３１】
定着ベルト２１の離型層は、層厚が１０〜５０μｍであり、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）又は四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）等の材料で形成されている。このような離型層を設けることで、定着ベルト２１は、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに対する離型性が確保される。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。また、離型とは、接着している物体同士が剥離することを意味し、離型性とは、物体同士の剥離しやすさを意味する。
【００３２】
定着ベルト２１の基材層と離型層の間にはシリコーンゴム等で形成された弾性層があってもよい。弾性層がない場合は熱容量が小さくなり定着性が向上するが、定着ニップ部Ｎにて未定着画像を押し潰して定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ画像部に柚子肌状の光沢ムラ（柚子肌画像）が残る不具合が生じる可能性がある。ここで、柚子肌画像とは、表面に多数の微小な凹凸が形成された画像のことを意味する。これを改善するにはシリコーンゴムの弾性層を１００μｍ以上設ける。その弾性層の変形により、微小な凹凸が吸収され、柚子肌画像が改善できる。
【００３３】
加圧ローラ２２は、定着ニップ部Ｎの位置で定着ベルト２１の外周面に接触して定着ベルト２１を外周側から加圧するように設けられた、直径が２０〜４０ｍｍ程度のローラである。この加圧ローラ２２は、耐熱性中実構造の芯金２２ａ上に弾性層２２ｂが形成され、弾性層２２ｂの表面に薄肉の離型層２２ｃが形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。
【００３４】
加圧ローラ２２は、スプリング等の加圧機構によって、定着ベルト２１、均熱部材２９、及びニップ形成部材２４に押付けられることで、弾性層２２ｂが押しつぶされる。これにより、定着装置２０において、加圧ローラ２２と定着ベルト２１との間に記録媒体Ｐが搬送される所望の定着ニップ部Ｎが形成される。
【００３５】
加圧ローラ２２は、画像形成装置本体に設けられたモータ等の駆動機構によって、図２中の矢印方向に回転駆動され、定着ニップ部Ｎにおいて定着ベルト２１に駆動力を伝達し、定着ベルト２１を従動回転させる。
【００３６】
加圧ローラ２２の弾性層２２ｂは、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成され、厚さが１００μｍ以上に設定されている。また、加圧ローラ２２の離型層２２ｃは、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の材料で形成されている。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。
【００３７】
弾性層２２ｂの厚さが１００μｍ以上のため、定着装置２０は、弾性層２２ｂの弾性変形によって定着ベルト２１の表面の微小な凹凸を吸収し、記録媒体Ｐにカラー画像を定着する場合に、柚子肌画像が発生することを防止することができる。
【００３８】
加圧ローラ２２は中空ローラであってもよく、加圧ローラ２２内部にハロゲンヒータ等の熱源を有していてもよい。弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２内部にヒータが無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムを使用すると、断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。
【００３９】
ハロゲンヒータ２３は、その両端部が定着装置２０の側板に固定されていて、プリンタ本体に設けられた電源部によって出力制御されることで発熱するように構成されている。ハロゲンヒータ２３は、ガラス管内に不活性ガスとしてキセノン、クリプトンを主成分とするガスを封入したハロゲンランプを備えている。キセノン、クリプトンは、アルゴンよりも分子量の大きいガスである。
【００４０】
ハロゲンヒータ２３は、定着ベルト２１内において、後述する反射部材２６と対向するように設けられており、輻射熱を発することで定着ニップ部Ｎ以外の場所において定着ベルト２１を内周側から直接加熱するように構成されている。
【００４１】
これにより、定着装置２０は、ハロゲンヒータ２３による定着ベルト２１の加熱効率が向上するため、省エネ性に優れるととともに、ファーストプリントタイムを短縮することができる。なお、ファーストプリントタイムとは、プリント開始指示を受けてから最初の１枚を記録媒体Ｐに印刷し、記録媒体Ｐを画像形成装置１の外部に排出するのに必要な時間を意味する。
【００４２】
なお、定着ベルト２１を加熱する熱源として、ハロゲンヒータ２３以外に、ＩＨヒータ、抵抗発熱体、又は、カーボンヒータ等を用いることも可能である。
【００４３】
ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の内周側から加圧ローラ２２に当接して、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間に定着ニップ部Ｎを形成するように配設される。ニップ形成部材２４は、非回転であり、後述する均熱部材２９を介して定着ベルト２１の内周面に接触し、定着ベルト２１の内周面と間接的に摺動するようになっている。
【００４４】
なお、定着ベルト２１とニップ形成部材２４との低摩耗化を図るために、潤滑剤としてフッ素化合物を含むフッ素オイルやフッ素グリスが定着ベルト２１の内周面に塗布されている。なお、潤滑剤は、フッ素粒子を増ちょう剤とするフッ素グリス又はシリコーングリスであってもよい。
【００４５】
図２の構成では定着ニップ部Ｎの形状は平坦であるが、凹形状やその他の形状であってもよい。凹形状の定着ニップ部Ｎを形成する場合には、記録媒体先端の排出方向がより加圧ローラ２２寄りになり、記録媒体Ｐの定着ベルト２１に対する分離性が向上するのでジャムの発生が抑制される。
【００４６】
ニップ形成部材２４は、形状が複雑なため、耐熱樹脂の射出成形品であることが望ましく、その耐熱樹脂の種類としてはＬＣＰ（耐熱温度３３０℃程度）、ＰＥＫ（耐熱温度３５０℃程度）等が望ましい。なお、これは例示であって、本発明は、これに限定されるものではない。
【００４７】
ニップ形成部材２４が耐熱樹脂材料で構成されることにより、定着装置２０は、トナー定着温度域において、熱によるニップ形成部材２４の変形が防止され、安定した定着ニップ部Ｎの状態を確保することができ、出力画質の安定化を図ることができる。
【００４８】
ニップ形成部材２４は、定着ベルト２１の軸方向が長手方向になるように設けられ、基部２４ａから記録媒体Ｐの厚さ方向（以下、単に「厚さ方向」という。）に突出した接触部２４ｂがステー２５に接触することで、ステー２５に固定支持されている。
【００４９】
ニップ形成部材２４がステー２５に固定支持されることにより、定着装置２０は、加圧ローラ２２による圧力でニップ形成部材２４に撓みが生じるのが防止され、長手方向に渡って均一なニップ幅を得ることができる。
【００５０】
ニップ形成部材２４は、ステー２５の機械的強度を確保するためにステー２５と比して小型に形成されている。
【００５１】
さらに、ニップ形成部材２４のニップ出口側には突出部を形成することも想定される。この突出部は、定着ベルト２１を介して加圧ローラ２２と接触しておらず、定着ニップ部Ｎでの定着後の記録媒体Ｐを定着ベルト２１から浮かすことにより、記録媒体Ｐの分離性を高めるものである。
【００５２】
ステー２５は、定着ニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４を補強、支持するものであり、軸方向両端部で側板に保持固定され、位置決めされている。ステー２５は、ニップ形成部材２４、均熱部材２９、及び定着ベルト２１を介して加圧ローラ２２に接触することで、定着ニップ部Ｎにおいてニップ形成部材２４が加圧ローラ２２の加圧力を受けて撓みを生じ、大きく変形する不具合の発生を抑止している。
【００５３】
ステー２５は、上述した機能を満足するために、ステンレスや鉄合金等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましいが、樹脂材料によって形成することも可能である。
【００５４】
反射部材２６は、ステー２５に固定されることで、ステー２５とハロゲンヒータ２３との間に設けられている。反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３から反射部材２６に向けて発せられる輻射熱及び輻射光（以下、単に「輻射熱」という。）を定着ベルト２１に向けて反射する、ハロゲンヒータ２３を中心とする同心円状に形成された反射面２６ａを有する。また、反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３によって直接加熱されることから、融点が高い金属材料等によって形成されている。
【００５５】
反射部材２６の反射面２６ａは、反射率が９０％以上に設定されている。なお、これは例示であり、本発明は、これに限定されるものではない。
【００５６】
反射部材２６を設けることで、定着装置２０は、定着ベルト２１に照射される輻射熱を多くすることができ、定着ベルト２１を効率よく加熱することできる。また、定着装置２０は、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱がステー２５等に伝達されるのを抑制できるため、省エネルギー化を図ることができる。ここで、反射部材２６を設ける代わりに、ステー２５の表面に断熱処理若しくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。
【００５７】
分離部材２８は、定着装置２０に固定されており、定着ニップ部Ｎにおいてカラー画像が定着した記録媒体Ｐと接触することにより、記録媒体Ｐを定着ベルト２１の表面から分離させる。
【００５８】
均熱部材２９は、銅、アルミニウム、アルミニウム合金などの高熱伝導の金属材料からなる。
【００５９】
ここで、図３にハロゲンヒータ２３内の不活性ガスを、従来用いられるアルゴンガスに代えてキセノンガスを使用した場合のハロゲンヒータ２３のガラス管表面の温度上昇特性を示す。この実験結果では、アルゴンガスでは定着開始から１１０ｓｅｃ経過後に４００℃を超えているが、キセノンガスの場合では、定着開始から１１０ｓｅｃ経過後に３５０℃近辺を推移しており、フッ化水素酸が発生する４００℃以下に保たれている。ハロゲンヒータにおける発熱メカニズムにおいて、ガラス管内の空間に不活性ガスが封入されると、その圧力でフィラメントとして使用されるタングステンの蒸発が抑制される。さらに、蒸発したタングステンが不活性ガス分子と衝突して直進できず、その周囲のタングステン蒸気圧が上がる。それにより、タングステンの蒸発が抑制され寿命が延びる。
【００６０】
この効果は分子量が大きいガスほど大きく、更に分子量が大きいガスほど対流が起こり難く、フィラメントの熱を奪うことが少ないので、不活性ガスを経由してのガラス管への熱移動が起こり難く、結果的にガラス管の温度が上がりにくいと考えられる。ハロゲンヒータとして使用される不活性ガスは、軽い方からヘリウム、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノン、ラドンとなり、従来使用されているアルゴンよりもクリプトン、更にはキセノンの方が高性能となる。ハロゲンヒータ２３のガラス管内に封入する不活性ガスに分子量の大きいガスを使用することで、ガラス管の温度上昇を抑えることができ、ハロゲンヒータ制御が不能になって温度暴走したときのフッ化水素酸の発生を抑制することができる。なお、ラドンを使用しないのは、短半減期の放射性ガスなので実用的でないためである。
【００６１】
本実施の形態では、Ｎｉ−Ｐマトリックスにフッ素樹脂（０．２〜０．５μｍ程度のＰＴＦＥ粒子）を分散させた分散メッキ皮膜４０を、定着ベルト２１の内周面に対向する均熱部材２９の表面に形成した。Ｎｉ−Ｐは、フッ素樹脂との分散メッキにおける代表的なマトリックスである。
【００６２】
さらに、分散メッキ皮膜４０のメッキ後に２８０〜３２０℃で１時間前後の加熱硬化処理（非晶質構造→結晶化による析出硬化）を行うことで、分散メッキ皮膜４０のビッカース硬度が１０〜３０％ほど向上し、更に耐久性を高めることができた。ＰＴＦＥの含有量は、０．５〜１０ｗｔ％などの範囲で設定可能であり、低摩擦性を重視するならＰＴＦＥの含有量を増加させ、耐久性を重視するならＰＴＦＥの含有量を低くすればよい。
【００６３】
フッ素樹脂のような高分子固体潤滑剤の他に、メッキ皮膜に耐摩耗性を付与することができるものとして、グラファイト、フラーレン（Ｃ６０）、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、ナノダイヤモンド（ＮＤ）などの炭素系材料が考えられている。特に、ＮＤ（直径５〜５０ｎｍ）は、硬度、熱伝導性、潤滑性に優れているため、分散メッキ皮膜４０中に共析させることにより、これらの優れた特性を分散メッキ皮膜４０に付与することができる。
【００６４】
また、分散メッキ皮膜４０は、金属がマトリックスとなっているために体積抵抗が約９０μΩ・ｃｍであり、静電気等は基材である均熱部材２９を接地することで確実に除去できる。フロート状態の金属はアンテナとなって高周波の電磁波ノイズを発生してしまう場合があるが、本実施の形態における分散メッキ皮膜４０は、均熱部材２９の接地によって、そのような問題が発生しないようになっている。
【００６５】
また、分散メッキ皮膜４０に対する接触角をフッ素オイルとシリコーンオイルとで比較測定した。いずれのオイルも分散メッキ皮膜への滴下時は接触角４０度と４４度と差が僅かであったが、５秒後にはフッ素オイルは１７度、シリコーンオイルは変化なしであり、明らかにフッ素樹脂を含む分散メッキ皮膜４０とフッ素オイルの濡れ性が良いことが顕著となった。
【００６６】
表１に、定着ベルト２１の材質、均熱部材２９の表面の材質、均熱部材２９の材質、定着ベルト２１への潤滑剤の塗布の有無について様々に条件を変えた場合の、摺動耐久性、定着ベルト２１の非通紙部の温度、フッ化水素酸の発生有無を測定した結果を示した。表中の実施例１〜１３は、本実施の形態の定着装置２０に関する実施例である。これらの実施例１〜１３によれば、定着ベルト２１における非通紙部の温度上昇を抑制しつつ、最大６０万枚までの長期摺動耐久性を得ることができた。
【００６７】
フッ化水素酸の発生有無の確認は、１０分又は３０分の連続通紙直後に定着ベルト２１を叩くことでフッ素オイル等の飛散を発生させ、０．０３ｐｐｍを検知可能な微量検知管をベルト端部に近接させて評価した。なお、危険とされるフッ化水素酸の濃度の基準値は、米国産業衛生専門家会議によれば２ｐｐｍである。なお、表１の実施例では全て、クリプトン、キセノンを封入ガスとするフィラメント色温度２４００±２００Ｋのハロゲンヒータを用いている。
【００６８】
熱源としてアルゴンを封入ガスとするハロゲンヒータを用いた場合は、３０分の連続通紙直後に０．５ｐｐｍのフッ化水素酸が検出された。また、熱源としてＩＨヒータのコイルを定着ベルト２１の外部に配置して同様の実験を行ったが、フッ化水素酸の発生は確認できなかった。
【表１】
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【００６９】
以下、定着装置２０の他の構成例を説明する。
【００７０】
図４に示す定着装置２０は、図２の定着装置と比べて、熱源が３本のハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂ，２３ｃで構成されている点が異なるだけで、他の構成はほぼ同じであり、同一部材には同一符号を付すことで繰り返しての説明は省略する。ハロゲンヒータ２３の数を増やすことで、生産性を落とすことなく記録媒体Ｐの各種紙幅に対応した定着をすることができる。図４の定着装置２０においても、ハロゲンヒータ２３ａ，２３ｂ，２３ｃに使用されている不活性ガスは、キセノン、クリプトンを主成分とするガスである。さらに、ニップ形成部材２４のニップ出口側には突出部２７が形成されている。突出部２７は定着ベルト２１を介して加圧ローラ２２と接触しておらず、記録媒体Ｐの分離性を高めるものである。
【００７１】
また、図５に示す定着装置２０では、図２の定着装置と比べて熱源が２本のハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂで構成されている。図５の定着装置２０においても、ハロゲンヒータ２３ａ、２３ｂに使用されている不活性ガスは、キセノン、クリプトンを主成分とするガスである。
【００７２】
以上のように、本実施の形態の定着装置は、均熱部材２９の表面にフッ素樹脂の分散メッキ皮膜４０が形成されているため、優れた摺動耐久性が得られるとともに、均熱部材２９の熱伝導を阻害しないため、高い均熱性能を維持できる。また、ニップ形成部材２４と定着ベルト２１の摺動抵抗が十分に低いため、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間のスリップを防止することができる。また、均熱部材２９を高熱伝導な金属で構成することで、定着ベルト２１の非通紙部の温度上昇も抑制できる。
【００７３】
また、本実施の形態の定着装置は、分散メッキ皮膜４０のマトリクスであるＮｉ−Ｐの結晶化による析出硬化により、更に優れた摺動耐久性を実現できる。
【００７４】
また、本実施の形態の定着装置においては、分散メッキ皮膜４０に含まれるフッ素樹脂と同じ化学結合を持ち、溶解度パラメータも同等であるフッ素化合物を含む潤滑剤が、定着ベルト２１とニップ形成部材２４との摺動部に濡れ性よく維持される。このため、摺動抵抗が低減し、低トルクでニップ形成部材２４と定着ベルト２１とを摺動可能である。
【００７５】
また、本実施の形態の定着装置は、ハロゲンヒータ２３が暴走した場合でも、広く用いられる不活性ガスのアルゴンよりも熱伝導率の小さい封入ガスの効果により、ハロゲンヒータ２３のガラス管表面の温度を抑制することができる。これにより、ハロゲンヒータ２３のガラス管表面にフッ素オイルなどの潤滑剤が付着した場合でも、フッ化水素酸が発生する可能性を低減できる。
【００７６】
また、本実施の形態の定着装置は、熱源としてのＩＨヒータが暴走した場合でも、フッ素オイルなどの潤滑剤が４００℃を超える部材に接触する恐れがなく、フッ化水素酸が発生する可能性を低減できる。
【００７７】
また、本実施の形態の定着装置においては、定着ベルト２１とニップ形成部材２４との摺動部の表面に形成された分散メッキ皮膜４０の電気抵抗が低く、さらに均熱部材２９が接地されている。このため、ニップ形成部材２４の周辺部における静電気の発生やＥＭＩ（ElectroMagnetic Interference）などの発生を防止できる。
【００７８】
また、本実施の形態の画像形成装置は、定着装置２０を搭載することで、自由な形状、幅の定着ニップ部Ｎを構成できる。例えば、熱源からニップ形成部材２４への供給熱量を最適化するように、ニップ形成部材２４の形状や幅を構成し、定着ベルト２１の加熱温度を下げることが可能である。これにより、作像時の化学物質（ＶＯＣ，ＵＦＰ）の放出量を低減したり、定着ベルト２１等の温度影響による劣化を抑制したりすることができる。また、ニップ形成部材２４の定着ベルト２１に接触する面の曲率形状を記録媒体Ｐのカールと逆方向として、記録媒体Ｐのカールを抑制することなどもできる。
【００７９】
以上により、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されるものではない。また、本発明は、添付の特許請求の範囲に照らし、種々に変形又は変更することが可能である。
【符号の説明】
【００８０】
１  画像形成装置
２０  定着装置
２１  定着ベルト
２２  加圧ローラ（加圧部材）
２３，２３ａ，２３ｂ，２３ｃ  ハロゲンヒータ（熱源）
２４  ニップ形成部材
２９  均熱部材
４０  分散メッキ皮膜
Ｎ  定着ニップ部
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００８１】
【非特許文献１】「Versant 2100 Press〜高生産性をコンパクトに実現〜」、日本画像学会2014年度シンポジウム「デジタル印刷の現状と最新電子写真技術」予稿集
【非特許文献２】「カラーオンデマンド定着装置における高速化技術」、Imaging Conference JAPAN論文集、2013年、p. 241-244
【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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