(57)【要約】【課題】定着ベルトと摺動シートとの摺動抵抗を低減し、摩耗量を少なくする定着装置。【解決手段】弾性層を有すると共に加熱手段を内蔵して回転する定着ローラと、定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、定着ベルトを内周面側から加圧して定着ベルトを定着ローラに圧接させる加圧手段と、定着ベルトと加圧手段との間に配置された摺動シートと、定着ベルトの内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、を備え、定着ローラと定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置において、定着ベルトの内周面及び摺動シートの定着ベルト側の面をポリテトラフルオロエチレンにより形成し、且つ、定着ベルトの内周面の表面硬度をＨ１とし、摺動シートの定着ベルト側の面の表面硬度をＨ２としたとき、下記の条件式を満足すること。      Ｈ１≦Ｈ２【選択図】図２
2009014893.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性層を有すると共に加熱手段を内蔵して回転する定着ローラと、
前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを内周面側から加圧して前記定着ベルトを前記定着ローラに圧接させる加圧手段と、
前記定着ベルトと前記加圧手段との間に配置された摺動シートと、
前記定着ベルトの内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、
を備え、
前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置において、
前記定着ベルトの内周面及び前記摺動シートの前記定着ベルト側の面をポリテトラフルオロエチレンにより形成し、
且つ、前記定着ベルトの内周面の表面硬度をＨ１とし、前記摺動シートの前記定着ベルト側の面の表面硬度をＨ２としたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする定着装置。
Ｈ１≦Ｈ２
【請求項２】
弾性層を有すると共に加熱手段を内蔵して回転する定着ローラと、
前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを内周面側から加圧して前記定着ベルトを前記定着ローラに圧接させる加圧手段と、
前記定着ベルトと前記加圧手段との間に配置された摺動シートと、
前記定着ベルトの内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、
を備え、
前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置において、
前記定着ベルトの内周面及び前記摺動シートの前記定着ベルト側の面をポリテトラフルオロエチレンにより形成し、
且つ、前記定着ベルトの内周面の表面粗さをＲａ１とし、前記摺動シートの前記定着ベルト側の面の表面粗さをＲａ２としたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする定着装置。
Ｒａ１≧Ｒａ２
【請求項３】
定着装置に用いられる無端状の定着ベルトにおいて、
一層のポリテトラフルオロエチレンにて形成されたことを特徴とする定着ベルト。
【請求項４】
弾性層を有すると共に加熱手段を内蔵して回転する定着ローラと、
前記定着ローラによって駆動されて回転する請求項３に記載の定着ベルトと、
前記定着ベルトを内周面側から加圧して前記定着ベルトを前記定着ローラに圧接させる加圧手段と、
を備え、
前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着することを特徴とする定着装置。
【請求項５】
前記定着ベルトと前記加圧手段との間に摺動シートを配置し、
前記摺動シートの前記定着ベルト側の面をポリテトラフルオロエチレンにより形成したことを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着ベルトの内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を備え、
前記定着ベルトの内周面の表面硬度をＨ１とし、前記摺動シートの前記定着ベルト側の面の表面硬度をＨ２としたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
Ｈ１≦Ｈ２
【請求項７】
前記定着ベルトの内周面の表面粗さをＲａ１とし、前記摺動シートの前記定着ベルト側の面の表面粗さをＲａ２としたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
Ｒａ１≧Ｒａ２
【請求項８】
請求項１〜２，４〜７の何れか１項に記載の定着装置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、定着ベルトを有するＦＢＮＦ方式の定着装置、該定着装置に用いられる定着ベルト、及び該定着装置を備えた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、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体ドラムに形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録材上に転写し、この後、記録材上のトナー像を定着して排紙している。
【０００３】
また、カラー画像を形成する場合には、原稿色に対応したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの潜像を４個の感光体ドラムに形成し、顕像化された４色のトナー像を無端状の中間転写ベルトに一次転写した後、記録材上に二次転写して、記録材上に転写されたトナー像を定着して排紙している。
【０００４】
このようにトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンランプ等の加熱手段を内蔵した定着ローラと、定着ローラを加圧する加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録材を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、このような定着装置は構成が簡便であるため、広く利用されている。
【０００５】
ところで、このような定着装置において、高速化を図るためにはトナーと記録材に充分な熱量を供給する必要があり、このためにはニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くするためには、加圧ローラが定着ローラを加圧する荷重や、加圧ローラ内のシリコーンゴム等から形成された弾性層の厚みや、二つのローラの径等を増大させることが考えられる。
【０００６】
しかし、加圧ローラの荷重や弾性層の厚みを増大させると、軸方向のニップ幅が不均一になることがあり、定着ムラや記録材のしわが発生する虞がある。また、ローラの径を増大させると、定着装置が大型化するばかりでなく、ウォーミングアップタイムが長くなるという問題がある。
【０００７】
この問題を解決するために、シリコーンゴムから形成された弾性層を有し中央にハロゲンランプ等の加熱手段を内蔵して回転する定着ローラと、定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内側から定着ベルトを介して定着ローラを押圧する加圧パッドと、定着ベルトと加圧パッドの間に配置された低摩擦の摺動シートとを備え、定着ローラと定着ベルトとにより形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録材を挟持・搬送しながら加熱・加圧する、所謂ＦＢＮＦ（Ｆｒｅｅ  Ｂｅｌｔ  Ｎｉｐ  Ｆｕｓｅｒ）方式の定着装置が特許公報に開示されている（特許文献１〜３参照）。
【０００８】
この定着装置によれば、加圧パッドにより定着ローラに押圧された定着ベルトが弾性変形し、定着ローラと定着ベルトとの間に幅広のニップ部が形成される。従って、高速化に対応でき、定着装置が大型化することもない。更に、定着ベルトの熱容量が小さいので、ウォーミングアップタイムが短縮し、省エネになる。
【０００９】
なお、特許文献１においては、ＦＢＮＦ方式の定着装置は定着ベルトと加圧パッドとの間に潤滑剤を供給して摺動抵抗を低減しているが、潤滑剤が安定して保持されないので、定着ベルトの内周面に表面粗さＲａ＝０．３〜１．６μｍの不規則な凹凸を形成し、潤滑剤の保持能力を向上させている。また、定着ベルトの表面に被覆される離型層の材質としてポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと称す）も記載され、摺動シートの材質としてＰＴＦＥも記載されている。
【００１０】
特許文献２においては、特許文献１と同様に潤滑剤の保持能力を向上させるために、摺動シート（パッドキャップ）における定着ベルトと接触する面を凹凸表面にしている。凹凸表面は表面粗さＲａ＝０．５〜１０μｍが好ましい。また、定着ベルトの離型層の材質としてＰＦＡが記載され、摺動シートの材質としてＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）等が記載されている。
【００１１】
特許文献３においては、従来の摺動シートは潤滑剤を保持するために多孔質状に形成されているが、長期の使用に耐えられないので、摺動シートの摺動面をフッ素樹脂を含む非多孔質状にしている。また、定着ベルトの離型層の材質としてＰＴＦＥも記載され、摺動シートの材質としてＰＴＦＥも記載されている。
【特許文献１】特開２００５−１７３４４１号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８６５５号公報
【特許文献３】特開２００４−２０６１０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１〜３にも記載されているように、ＦＢＮＦ方式の定着装置においては、定着ベルトと加圧パッドの間に摺動シートを配置することにより、定着ベルトは加圧パッドに直接接触することがないので、回転する定着ベルトの摺動抵抗を低減している。更に、定着ベルトと摺動シートとの間に潤滑剤を供給して摺動抵抗を低減することも行われる。
【００１３】
しかし、定着ベルトは摺動シートに摺接するので、ある程度の摺動抵抗はあり、両者に少なからず摩耗が生ずる。また、ニップ部に潤滑剤を確実に保持させることが必要である。
【００１４】
第１の発明及び第２の発明は、この摺動抵抗を低減し、摩耗量を少なくするためになされたものであり、定着ベルトと摺動シートとの間の材質と表面硬度の関係、及び定着ベルトと摺動シートとの間の材質と表面粗さの関係に着目し、これらの値を規定した定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置を提案することを目的とする。
【００１５】
更に、定着ベルトの基体に離型層を設けた場合、離型層が摩耗したり剥離したりすると、その定着ベルトは使用不可になる。そこで、製造工程では離型層が剥離しないように基体に確実に密着させる必要があるが、基体と離型層のとの間に異物や空気が入り込んで離型層が充分に密着していない定着ベルトも製造される虞がある。
【００１６】
第３の発明は、かかる問題に鑑みてなされたものであり、一層の材料で形成された定着ベルト、該定着ベルトを有する定着装置及び該定着装置を備えた画像形成装置を提案することを目的とする。
【００１７】
なお、特許文献１〜３には、定着ベルトと摺動シートとの表面硬度や表面粗さに間する関係については記載されておらず、また、定着ベルトを一層の材料で形成することについても記載されていない。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
１．弾性層を有すると共に加熱手段を内蔵して回転する定着ローラと、
前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを内周面側から加圧して前記定着ベルトを前記定着ローラに圧接させる加圧手段と、
前記定着ベルトと前記加圧手段との間に配置された摺動シートと、
前記定着ベルトの内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、
を備え、
前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置において、
前記定着ベルトの内周面及び前記摺動シートの前記定着ベルト側の面をポリテトラフルオロエチレンにより形成し、
且つ、前記定着ベルトの内周面の表面硬度をＨ１とし、前記摺動シートの前記定着ベルト側の面の表面硬度をＨ２としたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする定着装置。
【００１９】
Ｈ１≦Ｈ２
２．弾性層を有すると共に加熱手段を内蔵して回転する定着ローラと、
前記定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを内周面側から加圧して前記定着ベルトを前記定着ローラに圧接させる加圧手段と、
前記定着ベルトと前記加圧手段との間に配置された摺動シートと、
前記定着ベルトの内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段と、
を備え、
前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する定着装置において、
前記定着ベルトの内周面及び前記摺動シートの前記定着ベルト側の面をポリテトラフルオロエチレンにより形成し、
且つ、前記定着ベルトの内周面の表面粗さをＲａ１とし、前記摺動シートの前記定着ベルト側の面の表面粗さをＲａ２としたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする定着装置。
【００２０】
Ｒａ１≧Ｒａ２
３．定着装置に用いられる無端状の定着ベルトにおいて、
一層のポリテトラフルオロエチレンにて形成されたことを特徴とする定着ベルト。
４．弾性層を有すると共に加熱手段を内蔵して回転する定着ローラと、
前記定着ローラによって駆動されて回転する３に記載の定着ベルトと、
前記定着ベルトを内周面側から加圧して前記定着ベルトを前記定着ローラに圧接させる加圧手段と、
を備え、
前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着することを特徴とする定着装置。
５．前記定着ベルトと前記加圧手段との間に摺動シートを配置し、
前記摺動シートの前記定着ベルト側の面をポリテトラフルオロエチレンにより形成したことを特徴とする４に記載の定着装置。
６．前記定着ベルトの内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を備え、
前記定着ベルトの内周面の表面硬度をＨ１とし、前記摺動シートの前記定着ベルト側の面の表面硬度をＨ２としたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする５に記載の定着装置。
【００２１】
Ｈ１≦Ｈ２
７．前記定着ベルトの内周面の表面粗さをＲａ１とし、前記摺動シートの前記定着ベルト側の面の表面粗さをＲａ２としたとき、下記の条件式を満足することを特徴とする５に記載の定着装置。
【００２２】
Ｒａ１≧Ｒａ２
８．１〜２，４〜７の何れか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１，２，４〜７に記載の定着装置及び画像形成装置によれば、定着ベルトと摺動シートとの摺動抵抗が減少し、両者の耐久性が向上する。
【００２４】
請求項３に記載の定着ベルトによれば、離型層が剥離するという問題が生じないので、耐久性が増し、製造工程においても従来の如く基体と離型層のとの間に異物や空気が入り込む虞がないので、安定して製造することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の定着装置に関する実施の形態を図を参照して説明する。
【００２６】
先ず、本発明の定着装置を用いた画像形成装置の一例を図１の構成図に基づいて説明する。
【００２７】
本画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。
【００２８】
画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、ベルト状の中間転写体６、給紙搬送手段及び定着装置９等からなる。
【００２９】
画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。
【００３０】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに送られる。
【００３１】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを配置している。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。
【００３２】
なお、現像手段４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。
【００３３】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００３４】
定着装置１００は、加熱された定着ローラ１０１と定着ベルト１０２との間に形成されたニップ部で記録紙（記録材）Ｐ上のトナー像を加熱・加圧して定着する。
【００３５】
かくして、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは定着装置１００において加熱・加圧され、記録紙Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００３６】
一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００３７】
なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよいし、中間転写体を用いても用いなくてもよい。
【００３８】
次に、本発明の定着装置１００の主要構成の実施の形態を図２を参照して説明する。図２は定着ベルト１０２等の長手方向に対して直交する断面図である。
【００３９】
定着ローラ１０１は、中央にハロゲンランプ（加熱手段）Ｈを内蔵し、アルミニュウムや鉄等から形成された円筒状芯金１０１Ａと、円筒状芯金１０１Ａを被覆し耐熱性の高いシリコーンゴムから成る弾性層１０１Ｂと、更に弾性層１０１Ｂを被覆しパーフルオロアルコキシ（以下、ＰＦＡと称す）若しくはポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと称す）等のフッ素樹脂から成る離型層１０１Ｃと、により構成されている。
【００４０】
定着ベルト１０２は、約１００μｍの厚みのポリイミドにより形成された基体と、基体の外表面を被覆する約２５μｍの厚みのＰＦＡ若しくはＰＴＦＥで形成された離型層とにより構成されていて、無端状に形成されている。なお、厚みが薄い定着ベルト１０２に基体と離型層を描くと、図が不明瞭になるので、省略してある。
【００４１】
加圧パッド１０３は、弾性層１０１Ｂより軟らかいシリコーンゴムから形成され、ステンレスから形成されたベース板金１０４、及び耐熱樹脂から形成されたベース部材１０５と共に、耐熱樹脂から形成されたホルダー１０８に保持されている。また、ベース部材１０５には圧縮バネ１０６が配置されている。なお、加圧手段は加圧パッド１０３、ベース板金１０４、ベース部材１０５及び圧縮バネ１０６に相当する。
【００４２】
分離部材１０７は定着された記録紙Ｐの分離性を向上させるために、記録紙Ｐの搬送方向下流側に配置されている。分離部材１０７は耐熱樹脂若しくはアルミニュウム等の金属を用いて、先端部が曲率の大きい円弧に形成され、ベース板金１０４等と金属製のフレーム１１０を介して耐熱樹脂から形成されたホルダー１０９とにより保持されている。なお、分離手段は分離部材１０７に相当する。
【００４３】
そして、ホルダー１０８，１０９は中央に配置されたフレーム１１０によって保持されている。なお、保持手段はホルダー１０８，１０９及びフレーム１１０に相当する。
【００４４】
摺動シート１１１は、テフロン（登録商標）コーティングのガラス繊維シートやＰＴＦＥシートから形成され、定着ベルト１０２の内周面と加圧パッド１０３との間、及び定着ベルト１０２の内周面と分離部材１０７との間に配置され、一端がホルダー１０９に固定されている。
【００４５】
オイルパッド１１２（潤滑剤供給手段）はスポンジ等から形成されてシリコーンオイル等からなる潤滑剤を含有し、ホルダー１０９に保持され、定着ベルト１０２の内周面に圧接している。
【００４６】
なお、定着ベルト１０２の回転時に、ホルダー１０９は定着ベルト１０２を案内する案内部材としての機能も有する。
【００４７】
このように構成された定着装置１００において、ハロゲンランプＨにより加熱され、不図示の駆動手段によって駆動された定着ローラ１０１が時計方向に回転する。また、加圧パッド１０３は圧縮バネ１０６によりベース板金１０４及びベース部材１０５を介して加圧され、摺動シート１１１を介して定着ベルト１０２を内周面側から押圧して定着ローラ１０１に圧接させる。
【００４８】
従って、定着ベルト１０２は、定着ローラ１０１の回転によって反時計方向に回転し、定着ローラ１０１に圧接して加圧パッド１０３と共に凹状に弾性変形するので、定着ベルト１０２と定着ローラ１０１との間に幅広のニップ部Ｎが形成される。そして、搬送された記録紙Ｐはニップ部Ｎで狭着され、記録紙Ｐ上の未定着トナーは加熱・加圧されて定着される。
【００４９】
また、定着ベルト１０２の内周面はニップ部Ｎの近傍で摺動シート１１１に摺動するが、摺動シート１１１は摩擦係数が小さい材料で形成されているので、両者の間の摺動抵抗は小さい。その上、オイルパッド１１２から潤滑剤としてのシリコーンオイル等が定着ベルト１０２の内周面に供給されるので、更に摺動抵抗は小さくなる。
【００５０】
また、分離部材１０７が摺動シート１１１を介して定着ベルト１０２を定着ローラ１０１を押圧し、定着ローラ１０１の弾性層１０１Ｂと離型層１０１Ｃとを曲率の大きい凹状に弾性変形させる。従って、ニップ部Ｎで定着された記録紙Ｐは分離爪等を用いずとも定着ローラ１０１から確実に剥離して分離する。
【００５１】
以上の如く、定着ベルト１０２と摺動シート１１１の摺動抵抗は小さいが、それでも長期間の使用によって両者に摩耗が生ずる。摩耗すると、摺動抵抗が増大し、定着ローラ１０１を駆動するモータの負荷が増大し、消費電力が増大する。また、摺動抵抗の増大によって定着ベルト１０１にずれが生ずると、定着した画像にもずれが生ずる。
【００５２】
そこで、先ず定着ベルト１０２と摺動シート１１１の材質の組み合わせに着目し、両者の材質を変えたときの摺動トルクの比較実験を行った。
ａ．実験条件
・定着装置：図２に示す構成
・定着ベルト：ＰＩの基体の内周面に離型層としてＰＴＦＥコーティング若しくはＰＦＡチュービングしたもの及びＰＩの基体のままの３種、何れも内周面は表面粗さＲａ０．５に処理
・摺動シート：ガラスクロスの外表面（定着ベルトの側の面）にＰＴＦＥコーティングしたシート若しくはＰＦＡシート、中興化成ＦＧＦ４００（商品名）
・潤滑剤：ジメチルシリコーンオイル（１０００ｃｓ）
・ニッブ部：総圧３５０Ｎ、ニップ幅１１ｍｍ
・線速：３００ｍｍ／ｓｅｃ
・制御温度：１８０℃
ｂ．実験結果
表１に示す。
【００５３】
【表１】
2009014893.tif 000003
【００５４】
ｃ．考察
摺動トルクは、定着ベルトの内周面にＰＴＦＥコーティングし、摺動シートの外表面にＰＴＦＥコーティングしたものが最も小さかった。
【００５５】
しかしながら、定着ベルトと摺動シートの双方をＰＴＦＥで形成して摺動時のトルクが最も小さくなるようにしても、定着ベルトと摺動シートはある程度摩耗は避けられない。そこで、更に摩耗を低減すべく定着ベルトと摺動シートの表面硬度に着目し、摺動シートと定着ベルトの表面硬度の組み合わせを変えると共に、上述の実験条件でニップ部における摺動シートのＰＴＦＥの摩耗比を測定した。
【００５６】
これを表２に示す。
【００５７】
【表２】
2009014893.tif 000004
【００５８】
なお、表面硬度はＪＩＳ−Ａで測定した。
【００５９】
また、ニップ部の摩耗比とは、１００時間の摺動を行った後の摺動シートの摩耗比であって、実験開始前におけるＰＴＦＥの質量を１００としたときに、摩耗によって減ったＰＴＦＥの質量の比である。即ち、実験開始前における摺動シートの全質量をＡとし、実験開始前におけるＰＴＦＥの厚み×面積×比重をＢとしたとき、Ａ−Ｂを基材質量Ｃとする。また、実験後の摺動シートの全質量をＤとする。このようにして、摩耗比を下記の式によって求める。
【００６０】
（Ｄ−Ｃ）／（Ａ−Ｃ）
表２の実験によれば、定着ベルトの内周面の表面硬度（Ｈ１）より、摺動シートの定着ベルト側の面である外表面の表面硬度（Ｈ２）の方が高い場合に、摺動シートのＰＴＦＥの摩耗が最も少なかった。
【００６１】
これは、下記の理由と推察できる。即ち、定着ベルトもＰＴＦＥなので、同様に摩耗するが、定着ベルトの方がより低い表面硬度であるので、より摩耗し易い状態である。しかし、定着ベルトは摺動シートと比較すれば摺動面積が遙かに大きいので、単位面積当たりのＰＴＦＥの摩耗量は少ない。一方、摺動シートはより高い表面硬度であるので、摩耗し難く、その結果、摺動シートの表面の粗さが大きく変化しないので、ニップ部で潤滑剤の保持を長期間保つことができる。従って、全体としてニップ部の摩耗が少なく、耐久性が向上する。
【００６２】
また、表面硬度に代えて適切な表面粗さを選択することによっても同様の効果が得られる。
【００６３】
摺動シートと定着ベルトの表面粗さの組み合わせを変えると共に、上述の条件で行った実験結果を表３に示す。
【００６４】
【表３】
2009014893.tif 000005
【００６５】
表３によれば、定着ベルトの内周面の表面粗さ（Ｒａ１）の方が、摺動シートの定着ベルト側の面である外表面の表面粗さ（Ｒａ２）より大きい場合に、摺動トルクがより小さくなった。
【００６６】
これは、下記の理由と推察できる。即ち、図２に示す如く潤滑剤はオイルパッド１１２から定着ベルト１０２に供給されて定着ベルト１０２に付着し、摺動シート１１１の位置まで搬送されて、摺動シート１１１にも付着する。この際に、定着ベルト１０２や摺動シート１１１は潤滑剤を保持するために内周面が適度な表面粗さに形成されていること、即ち凹凸が形成されていることが必要になる。また、オイルパッド１１２から定着ベルト１０２に潤滑剤が供給されたときは、定着ベルト１０２の凹部は無論、凸部も油膜で覆われた状態になる。
【００６７】
この際に、定着ベルト１０２の表面粗さの方が摺動シート１１１の表面粗さより大きい場合、即ち、定着ベルト１０２の凹凸の段差の方が摺動シート１１１の凹凸の段差より大きい場合には、定着ベルト１０２から潤滑剤の一部が摺動シート１１１に移動して付着する際に、その移動量は少量で済み、定着ベルト１０２にも摺動シート１１１にも適切な量の潤滑剤が付着した状態で互いに摺接するので、摺動トルクは小さくなる。この結果、定着ベルト１０２と摺動シート１１１の耐久性が向上する。
【００６８】
一方、定着ベルト１０２の表面粗さの方が摺動シート１１１の表面粗さより小さい場合、即ち、定着ベルト１０２の凹凸の段差の方が摺動シート１１１の凹凸の段差より小さい場合には、定着ベルト１０２から潤滑剤の一部が摺動シート１１１に移動して付着する際に、その移動量は比較的大量となり、定着ベルト１０２にも摺動シート１１１にも充分な潤滑剤が付着していない状態で互いに摺接するので、摺動トルクは小さくならない。この結果、定着ベルト１０２と摺動シート１１１の耐久性が不充分になる。
【００６９】
なお、定着ベルトにおけるＰＴＦＥから成る離型層が剥離するといった問題を解消するために、定着ベルトを一層のＰＴＦＥにて形成することが望ましい。
【００７０】
この場合のＰＴＦＥとしては、変性ＰＴＦＥ、炭素充填ＰＴＦＥ、ポリイミド添加ＰＴＦＥ等が好ましい。
【００７１】
変性ＰＴＦＥは、耐摩耗性に優れているため摺動摩耗が少なく、また、引っ張り伸びや耐クリープ性に優れた樹脂のためニップ部における定着ベルトの繰り返しの変形に対して耐久性が向上するという特徴を有する。
【００７２】
炭素充填ＰＴＦＥは、耐摩耗性に優れているため摺動摩耗が少なく、また、電気抵抗を下げることができるため帯電によるトナー像の乱れが生じないという特徴がある。
【００７３】
ポリイミド添加ＰＴＦＥは、引っ張り伸びに優れた樹脂のためニップ部における定着ベルトの繰り返しの変形に対して耐久性が向上するという特徴を有する。
【００７４】
また、以上の各材料を用いて定着ベルトを製造する際には焼成により行う。
【００７５】
なお、一層のＰＴＦＥにて形成した場合も、摺動シートとの関係は上述の如く同様であある。
【図面の簡単な説明】
【００７６】
【図１】画像形成装置の構成図である。
【図２】定着装置の長手方向に対して直交する方向の断面図である。
【符号の説明】
【００７７】
１００  定着装置
１０１  定着ローラ
１０２  定着ベルト
１０３  加圧パッド
１０７  分離部材
１１１  摺動シート
１１２  オイルパッド
Ｈ  ハロゲンランプ
Ｐ  記録材
Ｎ  ニップ部
【図１】
2009014893.tif 000006
【図２】
2009014893.tif 000007