JP7003532B2

JP7003532B2 - 定着装置及び画像形成装置

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Publication number: JP7003532B2
Application number: JP2017185238A
Authority: JP
Inventors: 亮介藤井
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2022-01-20
Anticipated expiration: 2037-09-26
Also published as: JP2019061044A

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関する。

下記特許文献１には、定着部材の圧接に伴う変形を抑制するために、定着部材を圧接解除状態とする位置にレバーを保持するニップ防止部材を備えた画像形成装置が開示されている。

特開２００８－１６４８１０号公報

例えば、製品が出荷されてからユーザーの手に渡るまでの間、長期に渡って画像形成装置が使用されない場合、定着部材と加圧部材とが相互に圧接されたままになっていると、定着部材の表面が圧接力により塑性変形して一部が扁平状態となる場合がある。これにより、画像に定着部材の周期で濃淡が現れる濃度ムラ（いわゆるニップ痕）が生じる場合がある。

本発明は、室温において表面層が一様な円筒面とされた構成と比較して、画像の濃度ムラを抑制する定着装置及び画像形成装置を得ることが目的である。

第１態様に記載の定着装置は、円筒状の基材上に、弾性層と接着層と離型性を有する表面層とが順次設けられると共に、前記基材の内部に加熱源を備え、室温において前記表面層に周方向に沿う環状の凸部が軸方向に周期的に形成された定着部材であって、前記表面層の線膨張係数が、前記接着層の線膨張係数及び前記弾性層の線膨張係数より小さい前記定着部材と、前記定着部材に押し付けられる加圧部材と、を有する。

第２態様に記載の定着装置は、第１態様に記載の定着装置において、前記定着部材は、室温において、前記表面層に曲面からなる波状の凹部と凸部が交互に形成されており、前記加熱源の加熱により前記凹部に対する前記凸部の高さが低くなる構成とされている。

第３態様に記載の定着装置は、第１態様又は第２態様に記載の定着装置において、前記凸部の軸方向における周期をＡ（ｍｍ）としたとき、２.０＜Ａ＜５.０である。

第４態様に記載の定着装置は、第３態様に記載の定着装置において、室温における前記凸部の高さをＢ（ｍｍ）としたとき、ＡとＢの関係が、０．００２≦Ｂ／Ａ≦０．０１である。

第５態様に記載の定着装置は、第１態様又は第２態様に記載の定着装置において、前記表面層、前記接着層の線膨張係数をそれぞれＣ（×１０ ^－６／Ｋ）、Ｄ（×１０ ^－６／Ｋ）としたときに、Ｄ－Ｃ＞１．３（×１０ ^－６／Ｋ）である。

第６態様に記載の定着装置は、第５態様に記載の定着装置において、前記弾性層の線膨張係数をＥ（×１０ ^－６／Ｋ）としたときに、Ｄ＜Ｅである。

第７態様に記載の画像形成装置は、記録媒体上にトナー像を形成する画像形成部と、前記記録媒体上のトナー像を加熱及び加圧による定着させる第１態様から第６態様までのいずれか１つの態様に記載の定着装置と、を有する。

第１態様に記載の定着装置によれば、室温において表面層が一様な円筒面とされた構成と比較して、画像の濃度ムラが抑制される。

第２態様に記載の定着装置によれば、尖った形状の凹凸と比較して、定着部材の表面層の凸部に起因する画像の濃度ムラが抑制される。

第３態様に記載の定着装置によれば、周期Ａが２．０より小さい場合と比べて、定着部材の加熱時に表面層の周期的な凸部が消失しやすく、周期Ａが５．０より大きい場合と比べて、定着部材の塑性変形に起因する画像の濃度ムラが抑制される。

第４態様に記載の定着装置によれば、Ｂ／Ａが０．００２より小さい場合と比べて、定着部材の塑性変形に起因する画像の濃度ムラが抑制され、Ｂ／Ａが０．０１より大きい場合と比べて、定着部材の加熱時に表面層の周期的な凸部が消失しやすい。

第５態様に記載の定着装置によれば、Ｄ－Ｃが１．３以下である場合に比べて、定着部材の加熱時に表面層の周期的な凸部が消失しやすい。

第６態様に記載の定着装置によれば、ＤがＥ以上である場合に比べて、定着部材の加熱時に表面層の周期的な凸部が消失しやすい。

第７態様に記載の画像形成装置によれば、室温において表面層が一様な円筒面とされた構成と比較して、画像の濃度ムラが抑制される。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。図１に示す画像形成装置に用いられる一実施形態の定着装置に用いられる定着部材を示す断面図である。一実施形態の定着装置に用いられる定着部材を示す側面図である。一実施形態の定着装置に用いられる定着部材の表面層側を拡大した状態で示す拡大断面図である。一実施形態の定着装置の一部を示す断面図である。実施例１～５の定着部材を備えた定着装置と、比較例１の定着部材を備えた定着装置における画質を評価した結果を示す図である。加熱温度による定着部材の軸方向の長さとロール外径との関係を示すグラフである。

以下に、本発明の画像形成装置の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、本明細書において、「～」を用いて表される数値範囲がある場合は、数値範囲は、「～」の前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む範囲を意味する。

〔第１実施形態〕
＜画像形成装置の全体構成＞
図１は、一実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の構成の一例を示す概略構成図である。図１に示されるように、画像形成装置４０は、画像データに基づくイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を出力する電子写真方式の第１乃至第４の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋを備えている。これらの画像形成ユニット（以下、単に「ユニット」と称する場合がある）１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、水平方向に互いに予め定められた距離離間して並設されている。ここで、画像形成ユニット１０は、画像形成部の一例である。

各ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの図面における上方には、各ユニットに跨るように配置される中間転写ベルト２０が設けられている。中間転写ベルト２０は、図における左右方向（上下方向と交差する方向）に互いに離間して配置された駆動ロール２２及び支持ロール２４により、中間転写ベルト２０の内面から支持されており、第１のユニット１０Ｙから第４のユニット１０Ｋに向う方向に走行するようになっている。なお、支持ロール２４は、図示しないバネ等により駆動ロール２２から離れる方向に力が加えられており、両者に支持された中間転写ベルト２０に張力が与えられている。また、中間転写ベルト２０の外側には、駆動ロール２２と対向する位置に、中間転写ベルト２０の表面をクリーニングするクリーニング装置３０が設けられている。クリーニング装置３０は、中間転写ベルト２０に接触するクリーニングブレード４２及びクリーニングロール４４を備えている。ここで、中間転写ベルト２０は、画像形成部の一例である。

また、各ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋのそれぞれには、トナーカートリッジ８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋに収められたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーを含むトナーの供給がなされる。

第１乃至第４のユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、同等の構成を有しているため、ここでは中間転写ベルト２０の走行方向上流側に配設されたイエロー画像を形成する第１のユニット１０Ｙについて代表して説明する。なお、第１のユニット１０Ｙと同等の部分に、イエロー（Ｙ）の代わりに、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）を付した参照符号を付すことにより、第２乃至第４のユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの説明を省略する。

第１のユニット１０Ｙは、感光体１Ｙを有している。感光体１Ｙの周囲には、感光体１Ｙの表面を予め定められた電位に帯電させる帯電ロール２Ｙ、帯電された表面を画像信号に基づくレーザ光線３Ｙによって露光して静電潜像を形成する露光装置３、静電潜像をトナーにより現像する現像装置４Ｙ、現像したトナー像を中間転写ベルト２０上に転写する一次転写ロール５Ｙ、及び一次転写後に感光体１Ｙの表面に残存するトナーを除去するクリーニング装置６Ｙが順に配置されている。

なお、一次転写ロール５Ｙは、中間転写ベルト２０の内側に配置され、感光体１Ｙに対向した位置に設けられている。更に、各一次転写ロール５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋには、一次転写バイアスを印加するバイアス電源（図示せず）がそれぞれ接続されている。

画像形成装置４０には、記録媒体の一例としての記録紙Ｐが収容される収容部３２が設けられている。また、画像形成装置４０には、収容部３２内の記録紙Ｐを送り出す給紙ロール３４と、記録紙Ｐを搬送経路３８に沿って搬送する複数の搬送ロール３６とが設けられている。

また、画像形成装置４０には、前述の中間転写ベルト２０と、中間転写ベルト２０の内面に接する支持ロール２４と、中間転写ベルト２０の像保持面側に配置された二次転写ロール２６とを備えた二次転写部２３が設けられている。ここで、支持ロール２４及び二次転写ロール２６は、画像形成部の一例である。二次転写部２３では、支持ロール２４に二次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト２０上に多重転写されたトナー像が記録紙Ｐ上に転写されるようになっている。

さらに、画像形成装置４０には、定着部材５２と、定着部材５２に押し付けられる加圧部材５４とを備えた定着装置２８が設けられている。記録紙Ｐ上に多重転写されたトナー像は、定着部材５２と加圧部材５４とが圧接されるニップ部を通過することで、トナー像が記録紙Ｐ上へ定着されるようになっている。

＜画像形成装置の作用＞
次に、第１ユニット１０Ｙにおいてイエロー画像を形成する動作について説明する。帯電ロール２Ｙによって感光体１Ｙの表面が帯電される。感光体１Ｙの表面に、露光装置３によりレーザ光線３Ｙが照射されることで、感光体１Ｙの表面に静電潜像が形成される。さらに、感光体１Ｙ上の静電潜像が、現像装置４Ｙによってトナー像として可視像化される。感光体１Ｙ上に現像されたトナー像は、予め定められた一次転写位置へ搬送され、一次転写ロール５Ｙに一次転写バイアスが印加されることで、感光体１Ｙ上のトナー像が中間転写ベルト２０上に転写される。感光体１Ｙ上に残留したトナーはクリーニング装置６Ｙで除去されて回収される。

また、第２乃至第４のユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにおいても、第１ユニット１０Ｙと同様の動作により、感光体１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに各色に対応するトナー像が形成される。第１のユニット１０Ｙにてイエロートナー像の転写された中間転写ベルト２０は、第２乃至第４のユニット１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋに順次搬送され、一次転写ロール５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより感光体１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの各色のトナー像が重ねられて多重転写される。

４色のトナー像が多重転写された中間転写ベルト２０は、該中間転写ベルト２０と二次転写ロール２６とが接触する二次転写部２３に移動する。一方、収容部３２に収容される記録紙Ｐは、給紙ロール３４により送り出され、複数の搬送ロール３６により二次転写ロール２６と中間転写ベルト２０との接触部に予め定められたタイミングで搬送される。そして、支持ロール２４に二次転写バイアスが印加されることで、中間転写ベルト２０上のトナー像が記録紙Ｐ上に転写される。この後、記録紙Ｐは、定着部材５２と加圧部材５４とが圧接されるニップ部へと送り込まれ、トナー像が記録紙Ｐ上へ定着され、カラー画像が形成される。カラー画像の定着が完了した記録紙Ｐは、排出部へ向けて搬出され、一連のカラー画像形成動作が終了される。

＜定着装置の構成＞
次に、一実施形態に係る定着装置２８について説明する。

（定着部材５２）
図２には、一実施形態に係る定着装置２８に用いられる定着部材５２が断面図にて示されている。また、図３には、定着部材５２が側面図にて示されている。また、図４には、定着部材５２の表面側が拡大された状態で拡大断面図にて示されている。図２～図４に示されるように、定着部材５２は、円筒状の基材６０と、基材６０の周囲に形成された弾性層６２と、弾性層６２の表面に設けられた接着層６４と、接着層６４により弾性層６２の表面に接着された表面層６６と、を備えている。言い換えると、定着部材５２は、基材６０上に弾性層６２と接着層６４と表面層６６が順次設けられており、表面層６６は、定着部材５２の最表面、すなわち外表面を構成している。

基材６０としては、例えば、ニッケル、アルミニウム、ステンレス等の金属製の基材（芯金）などが用いられる。基材６０の内部には、記録紙Ｐ上のトナー像を加熱により定着させるための加熱源の一例としての熱源６８を備えている。熱源６８としては、例えば、ハロゲンランプ等が用いられている。

弾性層６２は、一例として、耐熱性弾性材料を含んでいる。耐熱性弾性材料としては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等が挙げられる。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）等が挙げられる。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が挙げられる。

弾性層６２の厚みは、例えば、３０μｍ以上６００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上５００μｍ以下であることがさらに好ましい。

弾性層６２は、例えば、以下のように形成される。円筒状の基材６０の軸を水平にして回転させた状態で、弾性層の材料（例えば、シリコーンゴム組成物）をノズルにより上部から流下又は滴下し、かつ下部にてブレードを押し当てることにより、予め定めた膜厚（例えば、６００μｍ）になるように形成する。その後、弾性層の材料が配置された基材６０を定められた温度及び時間（例えば、２００℃／１時間）で焼成することにより、弾性層６２が得られる。

接着層６４は、弾性層６２と表面層６６とを接着して剥がれの発生を抑制する機能を果たすため、一般に、弾性層６２と表面層６６との接着性に加えて、接着層６４が一定以上の強度を有することが要求される。接着層６４を形成するための材料としては、例えば、熱硬化性のシリコーン樹脂等が挙げられる。

接着層６４の厚みは、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上４０μｍ以下であることがさらに好ましい。

表面層６６は、例えば、耐熱性離型材料を含んで構成される。耐熱性離型材料としては、フッ素ゴム、フッ素樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等が挙げられる。これらの中でも、耐熱性離型材料としては、フッ素樹脂がよい。フッ素樹脂として具体的には、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）等が挙げられる。本実施形態では、表面層６６は、フッ素樹脂（ＰＦＡ）により形成されている。

表面層６６の厚みは、例えば、５μｍ以上５０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上４０μｍ以下であることがさらに好ましい。

定着部材５２は、室温において、表面層６６に周方向（矢印Ｃ１方向）に沿う環状の凸部６６Ａが軸方向（矢印Ｘ１方向）に周期的に形成されている。より具体的には、定着部材５２は、室温において、表面層６６に曲面からなる波状の凹部６６Ｂと凸部６６Ａが交互に形成されている（図３及び図４参照）。ここで、曲面からなる波状の凹部６６Ｂと凸部６６Ａが交互に形成されている形状とは、例えば、断面で見たときに曲線の谷と山が交互に形成されている形状をいう。言い換えると、断面で見たときに曲線の谷と山が滑らかに繋がっている形状であって、不連続点がない形状が該当する。一例として、正弦波に近い形状などが含まれる。また、室温とは、常温と同じ意味であり、定着部材５２を熱源６８により加熱していない状態の温度である。室温は、例えば、０～３５℃の範囲である。

また、定着部材５２では、表面層６６の線膨張係数が、接着層６４の線膨張係数及び弾性層６２の線膨張係数より小さい。すなわち、熱源６８を加熱したときに、接着層６４及び弾性層６２に対して表面層６６は熱膨張しにくい。

定着部材５２は、熱源６８の加熱により、凹部６６Ｂに対する凸部６６Ａの高さが低くなる構成とされている。すなわち、定着部材５２は、室温において、表面層６６に曲面からなる波状の凹部６６Ｂと凸部６６Ａが交互に形成されているが、熱源６８を定められた定着温度（例えば、１６０～２００℃）に加熱することで、凹部６６Ｂに対する凸部６６Ａの高さが低くなる。言い換えると、熱源６８を定められた定着温度に加熱することにより、凹部６６Ｂと凸部６６Ａの高さの差が小さくなる。

ここで、凸部６６Ａの軸方向における周期をＡ（ｍｍ）としたとき、２.０＜Ａ＜５.０であることが好ましく、２.３＜Ａ＜４.６であることがより好ましく、２.５＜Ａ＜４.０であることがさらに好ましい。本実施形態では、凸部６６Ａの軸方向における周期Ａ（ｍｍ）は、２.０＜Ａ＜５.０とされている。

また、凸部６６Ａの高さ、すなわち凹部６６Ｂからの凸部６６Ａの高さをＢ（ｍｍ）としたとき、ＡとＢの関係が、０．００２≦Ｂ／Ａ≦０．０１であることが好ましく、０．００２７≦Ｂ／Ａ≦０．００６であることがより好ましく、０．００３０≦Ｂ／Ａ≦０．００４３であることがさらに好ましい。本実施形態では、凸部６６Ａの軸方向における周期Ａ（ｍｍ）と凸部６６Ａの高さＢ（ｍｍ）との関係は、０．００２≦Ｂ／Ａ≦０．０１とされている。

ここで、表面層６６の凸部６６Ａの周期Ａ（ｍｍ）と高さＢ（ｍｍ）は、一例として、表面層６６の表面粗さを測定することで、表面層６６のうねりが測定され、周期Ａと高さＢが算出される。本実施形態では、表面層６６のうねり（Ｗｃ－ｔ）を東京精密社製サーフコムにより測定した。具体的には、うねり（Ｗｃ－ｔ）は、東京精密社製サーフコムを用い、ろ波中心線うねり測定、測定長３２ｍｍ、測定速度３．００ｍｍ／ｓ、カットオフ種別：ガウシアン、算出規格：ＪＩＳ’９４規格、傾斜補正：最小二乗曲線補正、カットオフ波長：０．０８ｍｍから２．５ｍｍにて測定した。

また、表面層６６の線膨張係数をＣ（×１０ ^－６／Ｋ）とし、接着層６４の線膨張係数をＤ（×１０ ^－６／Ｋ）としたときに、Ｄ－Ｃ＞１．３（×１０ ^－６／Ｋ）であることが好ましく、Ｄ－Ｃ＞１．５（×１０ ^－６／Ｋ）であることがより好ましく、Ｄ－Ｃ＞１．８（×１０ ^－６／Ｋ）であることがさらに好ましい。本実施形態では、Ｄ－Ｃ＞１．３（×１０ ^－６／Ｋ）とされている。

また、弾性層６２の線膨張係数をＥ（×１０ ^－６／Ｋ）としたときに、Ｄ＜Ｅであること、すなわち、弾性層６２の線膨張係数が接着層６４の線膨張係数よりも大きいことが好ましい。本実施形態では、Ｄ＜Ｅとされている。

ここで、上記の熱線膨張係数の測定は、ＪＩＳＫ７１９７に準拠し、熱機械分析（ＴＭＡ）法を用いて測定する。線膨張係数の測定は、測定対象となる３ｍｍ×１５ｍｍの長方形状の試験片を用意する。この試験片について、昇温速度５℃／ｍｉｎとし、荷重２．０ｇの条件下で１０℃から１００℃まで昇温し、１℃辺りの試験片の伸び率（ＴＭＡ曲線の、加熱による収縮や融解による急激な膨張が生じる前の直線部分の傾きを試験片実行長で除した値）を測定した。

本実施形態では、定着部材５２は、表面層６６を弾性層６２に対して後述する緩んだ状態で被覆させている。これにより、室温のときの定着部材５２と加圧部材５４との長時間の圧接状態により表面層６６に生じる応力が下がり、表面層６６に塑性変形が発生しにくくなる。さらに、定着時に定着部材５２が熱源６８により加熱されたときに、弾性層６２が熱膨張することで、表面層６６の凹部６６Ｂに対する凸部６６Ａの高さが低くなり、凹部６６Ｂと凸部６６Ａによる画像への影響が出にくくなる。

定着部材５２は、例えば、以下のように形成される。例えば、基材６０の表面に弾性層６２の材料をフローコート法により、基材６０を回転しながら軸方向に螺旋状に塗布し、焼成することで、基材６０の表面に弾性層６２を形成する。さらに、弾性層６２の表面に、接着層６４を塗布し、チューブ状の表面層６６を被覆させることで、接着層６４により弾性層６２に表面層６６を接着させる。そのとき、表面層６６の被覆時の周方向及び軸方向の拡張率を、表面層６６の被覆後の拡張率よりも大きくして被覆することで、表面層６６が弾性層６２に対して緩んだ状態で被覆される。これにより、表面層６６に凸部６６Ａと凹部６６Ｂとが交互に周期的に形成された定着部材５２が得られる。例えば、チューブ状の表面層６６が拡張しない状態を１００％とすると、例えば、表面層６６の被覆時の周方向及び軸方向の拡張率が１１０％であり、表面層６６の被覆後の拡張率が１０５％とされている。

図５に示されるように、定着装置２８は、定着部材５２と、定着部材５２に押し付けられる加圧部材５４と、を備えている。定着部材５２は、図示しないモータにより矢印Ｒ１方向に回転駆動される構成とされている。加圧部材５４は、無端状の加圧ベルト７２と、加圧ベルト７２内に配置されて加圧ベルト７２を定着部材５２に押し付ける支持部７４と、を備えている。支持部７４は、加圧部材５４の軸方向から見てＴ字状に形成されている。支持部７４は、加圧ベルト７２をガイドするガイド部７４Ａが定着部材５２側に突出するように湾曲する湾曲面を備えている。加圧ベルト７２が支持部７４により定着部材５２に圧接されることで、加圧ベルト７２と定着部材５２とが接触するニップ部Ｎ１が形成されている。加圧ベルト７２は、定着部材５２の回転に従動して矢印Ｒ２方向に移動するようになっている。

定着装置２８は、一例として、定着部材５２と加圧部材５４とが常に圧接状態で保持されており、定着部材５２と加圧部材５４とを接離させる接離機構を備えていない構成とされている。また、定着装置２８の定着時における定着部材５２の熱源６８の温度は、例えば、２００℃とされている。

＜作用及び効果＞
次に、本実施形態の作用及び効果について説明する。

図５に示されるように、記録紙Ｐは、加圧部材５４が定着部材５２に圧接されるニップ部Ｎ１に搬送される。加圧ベルト７２は、定着部材５２の回転に従動して矢印Ｒ２方向に移動する。これにより、記録紙Ｐ上のトナー像Ｔは、ニップ部Ｎ１で加熱及び加圧され、記録紙Ｐ上にトナー像Ｔが定着される。

定着部材５２は、室温において、表面層６６に周方向（矢印Ｃ１方向）に沿う環状の凸部６６Ａが軸方向（矢印Ｘ１方向）に周期的に形成されている（図３及び図４参照）。より具体的には、定着部材５２は、室温において、表面層６６に曲面からなる波状の凹部６６Ｂと凸部６６Ａが交互に形成されている。このため、定着装置２８では、室温のときの定着部材５２と加圧部材５４との長時間の圧接状態により表面層６６に生じる応力が下がり、表面層６６に塑性変形が発生しにくい。さらに、定着時に定着部材５２が熱源６８により加熱されたときに、弾性層６２が熱膨張することで、表面層６６の凹部６６Ｂに対する凸部６６Ａの高さが低くなり、凹部６６Ｂと凸部６６Ａによる画像への影響が出にくくなる。

上記の定着装置２８では、長期不使用後（例えば、一週間）に、室温において表面層が一様な円筒面とされた構成と比較して、画像の濃度ムラが抑制される。すなわち、上記の定着装置２８では、室温において表面層が一様な円筒面とされた構成と比較して、定着部材５２の塑性変形に起因する画像の濃度ムラ、及び定着部材５２の表面層６６の凸部６６Ａに起因する画像の濃度ムラが抑制される。

また、定着装置２８では、定着部材５２は、室温において、表面層６６に曲面からなる波状の凹部６６Ｂと凸部６６Ａが交互に形成されており、熱源６８の加熱により凹部６６Ｂに対する凸部６６Ａの高さが低くなる構成とされている。このため、上記の定着装置２８では、尖った形状の凹凸と比較して、定着部材５２の表面層６６の凸部６６Ａに起因する画像の濃度ムラが抑制される。

また、定着装置２８では、凸部６６Ａの軸方向（矢印Ｘ１方向）における周期をＡ（ｍｍ）としたとき、２.０＜Ａ＜５.０である。このため、上記の定着装置２８では、周期Ａが２．０より小さい場合と比べて、定着部材の加熱時に表面層の周期的な凸部が消失しやすい。また、上記の定着装置２８では、周期Ａが５．０より大きい場合と比べて、定着部材５２の塑性変形に起因する画像の濃度ムラが抑制される。

また、定着装置２８では、室温における凹部６６Ｂに対する凸部６６Ａの高さをＢ（ｍｍ）としたとき、ＡとＢの関係が、０．００２≦Ｂ／Ａ≦０．０１である。このため、上記の定着装置２８では、Ｂ／Ａが０．００２より小さい場合と比べて、定着部材５２の塑性変形に起因する画像の濃度ムラが抑制される。また、上記の定着装置２８では、Ｂ／Ａが０．０１より大きい場合と比べて、定着部材５２の加熱時に表面層６６の周期的な凸部６６Ａが消失しやすい。

また、定着装置２８では、表面層６６、接着層６４の線膨張係数をそれぞれＣ（×１０ ^－６／Ｋ）、Ｄ（×１０ ^－６／Ｋ）としたときに、Ｄ－Ｃ＞１．３（×１０ ^－６／Ｋ）である。このため、上記の定着装置２８では、Ｄ－Ｃが１．３以下である場合に比べて、定着部材５２の加熱時に表面層６６の周期的な凸部６６Ａが消失しやすい。

また、定着装置２８では、弾性層６２の線膨張係数をＥ（×１０ ^－６／Ｋ）としたときに、Ｄ＜Ｅである。このため、上記の定着装置２８では、ＤがＥ以上である場合に比べて、定着部材５２の加熱時に表面層６６の周期的な凸部６６Ａが消失しやすい。

なお、上記の実施形態では、弾性層６２の厚み、接着層６４、８４の厚み、表面層６６の厚みなどは変更可能である。

また、本発明を特定の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能であることは当業者にとって明らかである。

次に、複数の種類の定着部材（定着ロール）を用い、画像形成装置にて画像を形成したときの画質の状態を評価した実験について説明する。

＜共通の材料＞
基材としては、φ２５ｍｍのアルミニウム製の基材を用いた。プライマーとしては、東レ・ダウコーニング製のＤＹ３９－０５１を用いた。弾性層としては、東レ・ダウコーニング製の付加型シリコーンゴム材料を用いた。接着層としては、東レ・ダウコーニング製の接着剤ＳＥ－１７１４Ａ／Ｂを用いた。表面層としては、三井・デュポンフロロケミカル社製のＰＦＡチューブＨＰ４５１Ｊ（内面エキシマー処理）を用いた。

＜前処理＞
・プライマー処理
基材の表面に、プライマーを塗布し、３０分風乾後、１５０℃に保持したオーブン中で１時間焼成した。

・弾性層の形成
プライマー処理を行った基材の表面に、上記のシリコーンゴム材料をフローコート法により、厚さ０．５ｍｍで形成、回転させながら１４０℃で３０分間１次焼成を実施し、その後、２００℃で４時間２次焼成を行うことで、弾性層が被覆されたロールを作成した。

＜被覆工程＞
・接着層の塗布
上記した弾性層で被覆されたロールに上記の接着剤をフローコート法により、３０μｍ塗布することにより、接着層を形成した。

・ＰＦＡチューブの被覆
円筒状の金型内壁に、中心部内径が２４．８ｍｍ、チューブ厚さが３０μｍ（厚さむら、最大２μｍ）のＰＦＡチューブを沿うように設置した後、金型とＰＦＡチューブ間を減圧することで、ＰＦＡチューブを拡張させ、ＰＦＡチューブと金型間を密着させる。その後、前記の接着剤組成物を塗布した弾性層体（弾性層が被覆されたロール）を金型内に挿入し、挿入後にＰＦＡチューブの両端の把持部を解除し、軸方向の伸張率を変化させ、その後、減圧を解除することで、接着剤を塗布した弾性層体にＰＦＡチューブを被覆させた。上記の工程において、金型とＰＦＡチューブ間の減圧度を調整し、ＰＦＡチューブを軸方向に拡張させることで、減圧を解除したときに、弾性層体に対してＰＦＡチューブを緩んだ状態で被覆させている。

＜焼成工程＞
前記のＰＦＡチューブ被覆弾性層体を室温で２４時間シーズニングした後に、オーブン中で焼成することで、表面層に周方向に沿う環状の凸部が軸方向に周期的に形成された定着部材（定着ロール）を作成した。作成した定着部材（定着ロール）を定着装置に組み込み、画像形成装置（富士ゼロックス社製、ＤｏｃｕＰｒｉｎｔＣＰ４００ｄ）に装着し、定着部材と加圧部材とを圧接状態で１週間保存した後に、画像形成を行った。そして、第１評価Ｆとして、定着部材の周期で濃淡が現れる濃度ムラ、いわゆるニップ痕の評価を行った。すなわち、第１評価Ｆとしての定着部材の周期で濃淡が現れる濃度ムラの評価は、定着部材と加圧部材との圧接状態での定着部材の塑性変形に起因する濃度ムラであって、記録紙の送り方向と直交する方向の濃度ムラの評価である。また、第２評価Ｇとして、定着部材の軸方向の周期的な凸部に起因する画質、すなわち記録紙の送り方向の濃度ムラの評価を行った。

＜実施例１>
上記の製法で実施例１の定着部材（定着ロール）を作製し、第１評価Ｆとしての定着部材の周期で濃淡が現れる濃度ムラ、いわゆるニップ痕の評価と、第２評価Ｇとしての定着部材の軸方向の周期的な凸部に起因する画質の評価を行った。これらの第１評価Ｆと第２評価Ｇは目視にて行った。定着部材の表面層の周期Ａ（ｍｍ）、凸部の高さＢ（ｍｍ）、表面層の線膨張係数Ｃ、接着層の線膨張係数Ｅ、弾性層の線膨張係数Ｅなどの測定の結果、及び評価の結果を図６に示す。

＜実施例２～５、比較例１>
接着層の厚さを図６に示されるように変更した以外は、実施例１と同様にして定着部材（定着ロール）を作製し、第１評価Ｆ及び第２評価Ｇについても実施例１と同様にして実施した。

評価基準は、以下の通りである。
「○」は、第１評価Ｆとしての圧接状態の塑性変形に起因する濃度ムラ（ニップ痕）が未発生であること、又は第２評価Ｇとしての凸部に起因する濃度ムラが未発生であることを表している。
「△」は、第１評価Ｆとしての圧接状態の塑性変形に起因する濃度ムラ（ニップ痕）が僅かに発生したこと、又は第２評価Ｇとしての凸部に起因する濃度ムラが僅かに発生したことを表している（実使用上はほとんど問題なし）。
「×」は、第１評価Ｆとしての圧接状態の塑性変形に起因する濃度ムラ（ニップ痕）が発生したこと、又は第２評価Ｇとしての凸部に起因する濃度ムラが発生したことを表している（実使用上問題あり）。

図６に示されるように、実施例１では、定着部材の周期で濃淡が現れる濃度ムラ、いわゆるニップ痕が見られず、定着部材の軸方向の周期的な凸部に起因する濃度ムラも見られないことが確認された。実施例２、４及び５では、定着部材の周期で濃淡が現れる濃度ムラ、いわゆるニップ痕が見られず、定着部材の軸方向の周期的な凸部に起因する濃度ムラが僅かに見られたが、実使用上はほとんど問題が無いことが確認された。実施例３では、定着部材の周期で濃淡が現れる濃度ムラ、いわゆるニップ痕が僅かに見られたが、定着部材の軸方向の周期的な凸部に起因する濃度ムラが見られず、実使用上はほとんど問題が無いことが確認された。

これに対し、比較例１では、定着部材の周期で濃淡が現れる濃度ムラ、いわゆるニップ痕が見られなかったが、定着部材の軸方向の周期的な凸部に起因する濃度ムラが発生することが確認された。なお、比較例１においても、画像形成装置をしばらく使用していると（例えば、１時間）、定着部材の軸方向の周期的な凸部に起因する濃度ムラが無くなることが分かった。

また、実施例２において、定着部材の軸方向長さでの加熱による凹部に対する凸部の高さの変化を測定した。加熱温度は、３０℃、７０℃、１５０℃、２００℃で実験を行った。その結果を図７に示す。また、図７に示す結果から、定着部材の凹部に対する凸部の高さＢ（ｍｍ）と、Ｂ／Ａの値を算出した。このとき、定着部材の凹部に対する凸部の高さＢは、３０℃では０．０１３４ｍｍ、７０℃では０．０１２１ｍｍ、１５０℃では０．０１０２ｍｍ、２００℃では０．００４４ｍｍであった。また、Ｂ／Ａの値は、３０℃では０．００２９、７０℃では０．００２６、１５０℃では０．００２２、２００℃では０．００１０であった。これらの結果から、定着部材では、加熱により凹部に対する凸部の高さが低くなることが分かる。

１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ画像形成ユニット（画像形成部の一例）
２０中間転写ベルト（画像形成部の一例）
２４支持ロール（画像形成部の一例）
２６二次転写ロール（画像形成部の一例）
２８定着装置
４０画像形成装置
５２定着部材
５４加圧部材
６０基材
６２表面層
６２弾性層
６４接着層
６６表面層
６６Ａ凸部
６６Ｂ凹部
６８熱源（加熱源の一例）
Ｐ記録紙（記録媒体の一例）

Claims

円筒状の基材上に、弾性層と接着層と離型性を有する表面層とが順次設けられると共に、前記基材の内部に加熱源を備え、室温において前記表面層に周方向に沿う環状の凸部が軸方向に周期的に形成された定着部材であって、前記表面層の線膨張係数が、前記接着層の線膨張係数及び前記弾性層の線膨張係数より小さい前記定着部材と、
前記定着部材に押し付けられる加圧部材と、
を有し、
前記凸部の軸方向における周期をＡ（ｍｍ）としたとき、２.０＜Ａ＜５.０であり、
室温における前記凸部の高さをＢ（ｍｍ）としたとき、ＡとＢの関係が、０．００２≦Ｂ／Ａ＜０．０１である定着装置。
前記定着部材は、室温において、前記表面層に曲面からなる波状の凹部と凸部が軸方向に交互に形成されており、前記加熱源の加熱により前記凹部に対する前記凸部の高さが低くなる構成とされている請求項１に記載の定着装置。
前記表面層、前記接着層の線膨張係数をそれぞれＣ（×１０ ^－６／Ｋ）、Ｄ（×１０ ^－６／Ｋ）としたときに、Ｄ－Ｃ＞１．３（×１０ ^－６／Ｋ）である請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
前記弾性層の線膨張係数をＥ（×１０ ^－６／Ｋ）としたときに、Ｄ＜Ｅである請求項３に記載の定着装置。
記録媒体上にトナー像を形成する画像形成部と、
前記記録媒体上のトナー像を加熱及び加圧による定着させる請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の定着装置と、
を有する画像形成装置。