画像形成装置用ベルト、画像形成装置用固定摺動部材、定着装置および画像形成装置
【課題】ダイヤモンドライクカーボン層の割れや剥離を効果的に防止することができる画像形成装置用ベルト、画像形成装置用固定摺動部材、並びに、優れた耐摩耗性と摺動特性とを長期間にわたって維持することができる定着装置の提供。
【解決手段】ベルト基材６２の表面に、少なくとも複数に分割して形成されたダイヤモンドライクカーボン層６４Ｂを備える画像形成装置用ベルト３８、基材の摺動面に、少なくとも複数に分割して形成されたダイヤモンドライクカーボン層を備える画像形成装置用固定摺動部材、並びに、定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面に接する加圧部材と、前記定着ベルトの内周面に接して摺動する１つ以上の固定摺動部材と、を備え、前記定着ベルトまたは固定摺動部材として、前記画像形成装置用ベルトまたは前記画像形成装置用固定摺動部材を用いる定着装置。
【解決手段】ベルト基材６２の表面に、少なくとも複数に分割して形成されたダイヤモンドライクカーボン層６４Ｂを備える画像形成装置用ベルト３８、基材の摺動面に、少なくとも複数に分割して形成されたダイヤモンドライクカーボン層を備える画像形成装置用固定摺動部材、並びに、定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面に接する加圧部材と、前記定着ベルトの内周面に接して摺動する１つ以上の固定摺動部材と、を備え、前記定着ベルトまたは固定摺動部材として、前記画像形成装置用ベルトまたは前記画像形成装置用固定摺動部材を用いる定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置用ベルト、画像形成装置用固定摺動部材、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高生産性や加熱部材の温度上昇時間（ウォームアップタイム）短縮等の利便性向上を目的として、従来のロールを用いた定着装置に代わって、ベルトを使用した定着装置が多く提案されている。また、さらなる利便性向上のため、加圧ロールの代わりに加圧ベルトと、加圧ベルト内面に配置した固定摺動部材とを用いることで、長い接触領域を確保し、生産性向上等を実現した定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構成では、ポリイミド等の樹脂製のベルトと固定摺動部材との摺動面にフッ素樹脂（例えば、ＰＴＦＥ）を用いた固定摺動部材が使用されている。
【０００３】
また、潤滑保護膜としてダイヤモンドライクカーボン（以下、本明細書において単に「ＤＬＣ」と称すことがある）を使用し、長期間にわたって優れた耐摩耗性、摺動特性を有する加熱定着装置およびその製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３８２９６９５号
【特許文献２】特開平７−２９５４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、ダイヤモンドライクカーボン層の割れや剥離を効果的に防止することができる画像形成装置用ベルト、およびダイヤモンドライクカーボン層の割れや剥離を効果的に防止することができる画像形成装置用固定摺動部材を提供することにある。
また、優れた耐摩耗性と摺動特性とを長期間にわたって維持することができる定着装置、および優れた画像を長期間にわたって得ることができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は、以下の手段により解決される。
すなわち請求項１に係る発明は、ベルト基材の表面に、少なくとも複数に分割して形成されたダイヤモンドライクカーボン層を備える画像形成装置用ベルトである。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のベルト基材が表面に凹凸を有し、前記ダイヤモンドライクカーボン層が、該凹凸の少なくとも頂点を含む領域に形成されている画像形成装置用ベルトである。
【０００７】
請求項３に係る発明は、定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面に接する加圧部材と、前記定着ベルトの内周面に接して摺動する１つ以上の固定摺動部材と、を備え、前記定着ベルトとして、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置用ベルトであって、前記固定摺動部材との摺動面に前記ダイヤモンドライクカーボン層を備えたベルトを用いる定着装置である。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の定着ベルトにおけるダイヤモンドライクカーボン層が溝を介して複数に分割されており、該溝が、前記固定摺動部材との摺動方向の下流側から上流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されている定着装置である。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置用ベルトを備える画像形成装置である。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項３または請求項４に記載の定着装置を備える画像形成装置である。
【００１１】
請求項７に係る発明は、基材の摺動面に、少なくとも複数に分割して形成されたダイヤモンドライクカーボン層を備える画像形成装置用固定摺動部材である。
【００１２】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の基材が摺動面に凹凸を有し、前記ダイヤモンドライクカーボン層が、該凹凸の少なくとも頂点を含む領域に形成されている画像形成装置用固定摺動部材である。
【００１３】
請求項９に係る発明は、定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面に接する加圧部材と、前記定着ベルトの内周面に接して摺動する１つ以上の固定摺動部材と、を備え、前記固定摺動部材として、請求項７または請求項８に記載の画像形成装置用固定摺動部材であって、前記定着ベルトとの摺動面に前記ダイヤモンドライクカーボン層を備えた固定摺動部材を用いる定着装置である。
【００１４】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の固定摺動部材におけるダイヤモンドライクカーボン層が溝を介して複数に分割されており、該溝が、前記定着ベルトとの摺動方向の上流側から下流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されている定着装置である。
【００１５】
請求項１１に係る発明は、請求項７または請求項８に記載の画像形成装置用固定摺動部材を備える画像形成装置である。
【００１６】
請求項１２に係る発明は、請求項９または請求項１０に記載の定着装置を備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る発明によれば、ダイヤモンドライクカーボン層の割れや剥離を効果的に防止することができる。
【００１８】
請求項２に係る発明によれば、良好な離型性を得ることができる。
【００１９】
請求項３に係る発明によれば、優れた耐摩耗性と摺動特性とを長期間にわたって維持することができる。
【００２０】
請求項４に係る発明によれば、潤滑剤を用いる場合において、定着ベルトの軸方向両端部側への潤滑剤の片寄りを好適に防止し、良好な摺動性を長期間にわたって維持することができる。
【００２１】
請求項５に係る発明によれば、優れた画像を長期間にわたって得ることができる。
【００２２】
請求項６に係る発明によれば、優れた定着画像を長期間にわたって得ることができる。
【００２３】
請求項７に係る発明によれば、ダイヤモンドライクカーボン層の割れや剥離を効果的に防止することができる。
【００２４】
請求項８に係る発明によれば、良好な離型性を得ることができる。
【００２５】
請求項９に係る発明によれば、優れた耐摩耗性と摺動特性とを長期間にわたって維持することができる。
【００２６】
請求項１０に係る発明によれば、潤滑剤を用いる場合において、定着ベルトの軸方向両端部側への潤滑剤の片寄りを好適に防止し、良好な摺動性を長期間にわたって維持することができる。
【００２７】
請求項１１に係る発明によれば、優れた画像を長期間にわたって得ることができる。
【００２８】
請求項１２に係る発明によれば、優れた定着画像を長期間にわたって得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、同一の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は省略することがある。
【００３０】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図２は、第１の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。図３は、第１の実施形態に係る定着装置を示す概略構成図である。図４（Ａ）は、従来における定着ベルトの表面を示す概略断面図である。図４（Ｂ）は、第１の実施形態に係る定着ベルトの表面を示す概略断面図である。図５は、第１の実施形態に係る定着ベルトの概略平面図である。
なお、図２は、定着装置の軸方向から見た概略断面図である。図３は、図２の２−２概略断面図であり、定着装置の軸方向と直交方向から見た概略断面図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、定着ベルトの軸方向から見た概略断面図である。図５は、図４（Ｂ）の矢印Ｇ方向から見た（定着ベルトの内周面を軸方向と直行方向から見た）概略平面図である。
【００３１】
第１の実施形態に係る画像形成装置１００は、図１に示すように、一方向へ（図１において矢印Ａ方向）に回転する円筒状の感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０の回転方向上流側から順に、感光体ドラム１０の表面を帯電させる帯電装置１２と、感光体ドラム１０に像光Ｌを照射して表面に潜像を形成する露光装置１４と、感光体ドラム１０表面の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー画像を形成する現像器１６Ａ〜１６Ｄで構成される現像装置１６と、感光体ドラム１０と対向し、周面が周回可能に支持される無端ベルト状の中間転写体１８と、トナー画像の転写後に感光体ドラム１０に残留するトナーを除去する清掃装置２０と、感光体ドラム１０の表面を除電する除電露光装置２２とが設けられている。
【００３２】
また、中間転写体１８の内側には、感光体ドラム１０表面に形成されたトナー画像を中間転写体１８に一次転写する転写装置２４と、２つの支持ロール２６Ａ、２６Ｂと、二次転写を行うための転写対向ロール２８とが配置されており、これらによって中間転写体１８が一方向（図１において矢印Ｂ方向）へ周回可能に張架されている。転写対向ロール２８と対向する位置には、中間転写体１８を介して、中間転写体１８の外周面に一次転写されたトナー画像を記録紙（記録媒体）Ｐに二次転写する転写ロール３０が設けられており、転写対向ロール２８と転写ロール３０との圧接部に、記録紙Ｐが矢印Ｃ方向へ送り込まれるようになっている。そして、当該圧接部において表面にトナー画像が二次転写された記録紙Ｐは、そのまま矢印Ｃ方向に搬送される。
【００３３】
記録紙Ｐの搬送方向（矢印Ｃ方向）下流側には、記録紙Ｐ表面のトナー画像を加熱溶融して記録紙Ｐに定着する定着装置３２が配されており、記録紙Ｐが用紙案内部材３６を経由して送り込まれる。また、中間転写体１８の回転方向（矢印Ｂ方向）下流に沿った位置には、中間転写体１８表面に残留するトナーを除去する清掃装置３４が設けられている。
【００３４】
次に、第１の実施形態に係る定着装置について説明する。
【００３５】
第１の実施形態に係る定着装置３２は、図２および図３に示すように、一方向（矢印Ｄ方向）へ回転する無端状の定着ベルト３８と、定着ベルト３８の周面に圧接され、一方向（矢印Ｅ方向）へ回転する加圧ロール４０と、定着ベルト３８の加圧ロール４０との圧接面とは反対の外周面に対向すると共に離間して配置される磁界発生装置４２と、を備えている。
【００３６】
定着ベルト３８の内周側には、加圧ロール４０とで接触部を形成する固定摺動部材４４と、磁界発生装置４２に定着ベルト３８を介して対向すると共に定着ベルト３８の内周面に接触して配置される発熱制御部材４６と、固定摺動部材４４を支持する支持部材４８と、を備えている。発熱制御部材４６は、支持部材４８により支持されている。そして、定着ベルト３８の両端部には、定着ベルト３８を回転駆動するために、その回転動力を伝達するための駆動伝達部材５０が設けられている。
【００３７】
また、定着ベルト３８と加圧ロール４０との接触部の記録紙Ｐの搬送方向（矢印Ｆ方向）下流側には、剥離部材５２が設けられている。剥離部材５２は、一端が固定支持された支持部５２Ａと、これに支持されている剥離シート５２Ｂとからなり、剥離シート５２Ｂの先端が定着ベルト３８に近接又は接触するように配置されている。
【００３８】
まず、定着ベルト３８について説明する。定着ベルト３８は、図４（Ｂ）に示すように、ベルト基材６２の表面（内周面）にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）層６４Ｂを備えている。
【００３９】
基材６２は磁界（磁束）によって発熱する発熱層であり、磁界（磁束）を容易に貫通しつつ、磁界の作用により発熱しやすい材料であり、熱容量がより小さいことがよい。発熱層として具体的には、例えば、厚み１μｍ以上２０μｍ以下（望ましくは２μｍ以上１５μｍ以下）である、非磁性金属材料を含む発熱層が挙げられる。非磁性金属材料としては、例えば、銅、アルミ、銀等が挙げられる。
【００４０】
ＤＬＣ層６４Ｂは、図４（Ａ）に示す連続膜状のＤＬＣ層６４Ａではなく、図４（Ｂ）に示すように、複数に分割して形成された不連続膜である。ＤＬＣ層６４Ｂは、例えば、０．０１μｍ以上５μｍ以下（望ましくは１μｍ以上５μｍ以下）に形成されている。
【００４１】
また、上記不連続膜として形成されたＤＬＣ層６４Ｂは溝６６を介して複数に分割されており、該溝６６は、図５に示すように、固定摺動部材４４との摺動方向（矢印Ｈ）の下流側から上流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されている。すなわち、図５において説明すると、ベルト軸方向中央から左右それぞれの側に対称に溝６６が形成され、ベルト軸方向中央から右側に形成された溝６６は軸方向端部から左斜め上方向に形成されており、一方ベルト軸方向中央から左側に形成された溝６６は軸方向端部から右斜め上方向に形成されている。尚ここで、上記「摺動方向（矢印Ｈ）」とは、固定摺動部材４４と定着ベルト３８との摺動箇所において該定着ベルト３８が回転する方向を表す。
尚、上記ＤＬＣ層６４Ｂは、複数に分割された内の１つにおける一辺の長さ（ベルト内周面に形成されたＤＬＣ層６４Ｂをベルト径方向から観察した場合における一辺の長さ）が、１０μｍ以上３ｍｍ以下（望ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下）に形成されている。また、溝６６の幅は、１μｍ以上１００μｍ以下（望ましくは１μｍ以上１０μｍ以下）に形成されている。
【００４２】
ここで、ＤＬＣ層６４Ｂに用いられるダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）について説明する。炭素原子から構成されている材料として、ダイヤモンド、ＤＬＣ、グラファイトに関し、それぞれの構造等を図６に示す。ＤＬＣは、炭素から構成される材料であって、ダイヤモンド構造とグラファイト構造の両方から構成されており、部分的には、水素との結合を含んだアモルファス構造を有している。そのため、ＤＬＣはダイヤモンドとグラファイトとの中間的な性質を有している。
また、ＤＬＣの中でも、硬質でかつ摩擦係数が低いという観点から、特にｔａ−Ｃ（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ）層が好ましく用いられる。上記ｔａ−Ｃは、炭素から構成される材料であってアモルファス構造を有しており、ｓｐ３結合が８５％以上であるものをさす。
【００４３】
ＤＬＣ層６４Ｂを形成する方法としては特に限定されないが、プラズマ化学気相蒸着法やカソーディックアーク法により形成されることが好ましい。ＤＬＣ層６４Ｂの厚さは０．５〜５μｍであることが好ましい。
【００４４】
また、ＤＬＣ層６４Ｂとしてのｔａ−Ｃ層は、例えばアーク放電を用いてカーボン（グラファイト）よりＣ＋を抽出することで、成膜することが好適である。本手法がカソーディックアーク法と呼ばれるものであり、例えばインターナショナルカンファレンス オン マイクロメカトロニクス フォー インフォメーションアンド プリシジョン イクイップメント （１９９７年、 東京）の予稿集第３５７頁から第３６２頁（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（Ｔｏｋｙｏ、Ｊｕｌｙ、２０−２３、１９９７）ＰＰ．３５７ー３６２）に記載される特性を持ち、反応性スパッタ法、イー・シー・アール−・シー・ブイ・ディー（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｅｔｏｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ−ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＥＣＲ−ＣＶＤ）法等の他の方法で成膜したＤＬＣ膜と比べｓｐ３結合性が強く、被覆材料として使用した場合、硬質でかつ摩擦係数が低いという利点を持つ。
【００４５】
また、ＤＬＣ層６４Ｂを不連続膜状に形成する方法としては、基材６２に所定形状のマスキングを施すことで、形成されるＤＬＣの形状を自由に設計することが可能となる。
【００４６】
また、定着ベルト３８は上記構成に限られず、前記基材６２としては、基層表面に発熱層を設け、その内周面（基層表面）にＤＬＣ層を形成したベルトや、更に上記基層上に弾性層を介して上記発熱層を設けたベルトも適用しうる。
尚、上記基層としては、発熱層を支持する強度を有し、耐熱性があり、磁界（磁束）を貫通しつつ、磁界の作用により発熱しないか、または発熱しにくい材料を自由に選ぶことが好ましい。例えば、金属ベルト（非磁性金属として例えば非磁性ステンレススチールや、軟質磁性材料および硬質磁性材料として例えばＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，またはこれらの合金Ｆｅ−Ｎｉ−ＣｏやＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金等からなる金属材料で構成されたベルト）や、樹脂ベルト（例えばポリイミドベルト）等が挙げられる。また、上記弾性層としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等を含む弾性層が挙げられる。
【００４７】
定着ベルト３８の直径は、例えば２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下のものが適用され得る。また、ＤＬＣ層６４Ｂが形成された定着ベルト３８の内周面（固定摺動部材４４との摺動面）には、潤滑剤（例えばシリコーンオイル等）が塗布される。
【００４８】
次に、加圧ロール４０について説明する。第１の実施形態では、以下に加圧ロール４０が定着ベルト３８と離間している例を示すが、定着ベルト３８と加圧ロール４０は常に接触していてもよい。加圧ロール４０は、両端部がバネ部材（不図示）によって定着ベルト３８を介して固定摺動部材４４に例えば総荷重２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）で押圧して配置されている。一方、予備加熱（定着可能状態になるまでの加熱）のときには、定着ベルト３８と離間するように移動される（不図示）。
【００４９】
加圧ロール４０は、例えば、金属製の円筒状の芯材４０Ａと、該芯材４０Ａの表面に設けられた弾性層４０Ｂ（例えばシリコーンゴム層や、フッ素ゴム層等）と、を備えたロールが適用し得る。また、加圧ロール４０には、必要に応じて最表面に表面離型層（フッ素樹脂層）を備えてもよい。
【００５０】
次に、発熱制御部材４６について説明する。発熱制御部材４６は、定着ベルト３８の内周面に倣った形状に構成され、定着ベルト３８内周面に接すると共に磁界発生装置４２に定着ベルト３８を介して対向して配置されている。
【００５１】
また、発熱制御部材４６は、支持部材４８のバネ部材４８Ｂにより、支持部材本体４８Ａとは非接触で定着ベルト３８を円筒形状に維持させつつ、非押圧で定着ベルト３８の内周面に接して配置されている。第１の実施形態においては、１Ｎで発熱制御部材４６が定着ベルト３８内周面に接触している。ベルトに張力を作用させないので、接触させてもベルト形状は極端に変化はしない。
【００５２】
そして、発熱制御部材４６は、例えばキューリー点を持つ感温磁性金属材料であって、磁界の作用によって発熱させないようにした非発熱体を含んで構成されている。このキューリー点は、定着ベルト３８の設定温度以上、定着ベルト３８の耐熱温度以下の範囲であることがよく、具体的には、例えば１４０℃〜２４０℃であることが望ましく、より望ましくは１５０℃〜２３０℃である。
【００５３】
次に固定摺動部材４４について説明する。固定摺動部材４４は例えば定着ベルト３８の軸方向（幅方向）に軸線を有する棒状部材で構成され、加圧ロール４０から作用する押圧力に抵抗するものとなっている。定着ベルト３８を介して加圧ロール４０が固定摺動部材４４に押圧させることで、定着ベルト３８はその内周面側に変形される。このように加圧ロール４０と固定摺動部材４４の接触部の用紙搬送方向の下流側部で定着ベルト３８に曲率を与えることにより用紙が定着ベルトから剥離される。
【００５４】
ここで、用紙の剥離性能を得るため、「定着ベルト３８を介して加圧ロール４０が固定摺動部材４４に押圧させることで、定着ベルト３８はその内周面側に弾性変形できるか」という観点で定着ベルト３８を決定するが、第１の実施形態での定着ベルトには金属材料を用いているため、可撓性は、定着ベルト３８の剛性を決める金属からなる層で決まる。
【００５５】
また、定着ベルト３８が内部側に弾性変形領域内で撓むかどうかを、非磁性スレンレスの硬質材で調査した。少なくとも定着時に定着ベルトに掛かる荷重同等以上の押圧力を付与して撓み量を評価した結果、非磁性スレンレスの硬質材の厚さが２５０μｍではほとんど撓まず、２００μｍで若干撓みが発生し始めた。非磁性スレンレスの硬質材の厚さが１５０μｍ、１２５μｍ、１００μｍ、７５μｍでは十分な撓みが発生した。したがって、定着ベルト３８の金属材料の層は２００μｍ以下が望ましい。
【００５６】
固定摺動部材４４の材料としては、加圧ロール４０から押圧力を受けたときのたわみ量が許容されるレベル以下になる材料であれば、特に制限はなく、例えば、シリコーンゴムが最適である。シリコーンゴム以外にも、アルミ、ガラス繊維入りＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂等を用いてもよい。
【００５７】
次に支持部材４８について説明する。支持部材４８は、例えば、支持部材本体４８Ａと、発熱制御部材４６を支持するためのバネ部材４８Ｂと、支持部材本体４８Ａと当該本体４８Ａの長手方向両端に設けられるシャフト４８Ｃとで構成されている。
【００５８】
支持部材本体４８Ａやシャフト４８Ｃは、例えば金属材料、樹脂材料等により構成することができる、また、支持部材本体４８Ａは、例えば非磁性金属材料（例えば、銅、アルミ、銀）で構成させている。シャフトにかかる荷重により撓みが大きくなり、シャフト剛性が問題になる場合には、例えば撓みが小さくなるヤング率を有する材質の部材と非磁性金属からなる構造体としてもよい。
【００５９】
一方、バネ部材４８Ｂは、発熱制御部材４６と支持部材本体４８Ａとの連結部材であり、発熱制御部材４６を直接支持するものである。バネ部材４８Ｂは、発熱制御部材４６をその幅方向両端部にて連結されている。
【００６０】
また、バネ部材４８Ｂは、例えば湾曲した板バネ（例えば金属製、各種エラストマー等の板ばね）で構成される。このバネ部材４８Ｂにより、発熱制御部材４６は、支持されると共に、定着ベルト３８が偏心して回転して、定着ベルト３８が半径方向へ変位しても、その変位に対して追従し、定着ベルト３８の内周面に接触状態が維持される。
【００６１】
次に、駆動伝達部材５０について説明する。駆動伝達部材５０は、定着ベルト３８を自己回転させるための駆動動力を伝達するための部材であり、例えば、定着ベルト３８の端部内側に嵌め込まれるフランジ部５０Ａと、外周面に凹凸を有する円筒状のギア部５０Ｂとで構成されている。駆動伝達部材５０は、例えば、金属材料、樹脂材料等で構成され得る。
【００６２】
駆動伝達部材５０は、フランジ部５０Ａを定着ベルト３８の端部内側に嵌めこませて定着ベルト３８の端部に支持される。そして、図示しないモータ等により駆動伝達部材５０のギア部５０Ｂが回転駆動されると共に、その回転動力が定着ベルト３８に伝達され定着ベルト３８が自己回転される。
【００６３】
なお、駆動伝達部材５０は、定着ベルト３８の軸方向両端に設けているが、これに限られず、定着ベルト３８の軸方向一端のみに設けてもよい。また、駆動伝達部材５０は、フランジ部５０Ａを定着ベルト３８の端部内側に嵌めこませて定着ベルト３８の端部に支持されているが、これに限られず、フランジ部５０Ａの内側に定着ベルト３８の端部を嵌め込んで、駆動伝達部材５０を定着ベルト３８の端部に支持してもよい。
【００６４】
次に、磁界発生装置４２について説明する。磁界発生装置４２は、定着ベルト３８の外周面に倣った形状に構成され、発熱制御部材４６と定着ベルト３８を介して対向すると共に、定着ベルト３８の外周面との間隔が例えば１〜３ｍｍとなるように配置されている。また、磁界発生装置４２には、複数回巻き回されている励磁コイル（磁界発生手段）４２Ａが、定着ベルト３８の軸方向へ沿って配置されている。
【００６５】
この励磁コイル４２Ａには、励磁コイル４２Ａに交流電流を供給する励磁回路（不図示）が接続されている。また、この励磁コイル４２Ａの表面上には磁性体部材４２Ｂが、長さ方向（定着ベルト３８の軸方向）に沿って延在して配置されている。
【００６６】
磁界発生装置４２の出力により、例えば磁束（磁界）が定着ベルト３８の発熱層を貫通しつつ発熱させる。
【００６７】
なお、磁界発生装置４２は、定着ベルト３８の内周面側に所定の間隙を持って設けてもよい。この場合、発熱制御部材４６は定着ベルト３８の外周面に接して設けられる。
【００６８】
以下、第１の実施形態に係る画像形成装置１００の動作について説明する。
【００６９】
まず、感光体ドラム１０の表面が帯電装置１２により帯電され、次いで露光装置１４から像光Ｌが照射されて感光体ドラム１０表面に静電電位の差による潜像が形成される。そして、感光体ドラム１０の矢印Ａ方向への回転により、現像装置１６の１つの現像器１６Ａと対向する位置に移動し、現像器１６Ａから１色目のトナーが転移され、感光体ドラム１０表面にトナー画像が形成される。このトナー画像は、感光体ドラム１０の矢印Ａ方向への回転により、中間転写体１８との対向位置に搬送され、転写装置２４によって中間転写体１８表面に静電的に一次転写される。
【００７０】
一方、一次転写後に感光体ドラム１０表面に残留するトナーが清掃装置２０により除去され、清浄化後の感光体ドラム１０表面は、除電露光装置２２により電位的に初期化され、再び帯電装置１２との対向位置に移動する。
【００７１】
以後、現像装置１６の３つの現像器１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが順次感光体ドラム１０と対向する位置に移動し、また１色目における方法によって２色目、３色目、４色目のトナー画像が順次形成され、それぞれ中間転写体１８表面に４色重なるように一次転写される。
【００７２】
中間転写体１８上に重ね合わされたトナー画像は、中間転写体１８の矢印Ｂ方向への周回移動により、転写ロール３０と転写対向ロール２８との対向位置に搬送され、送り込まれた記録紙Ｐに接触される。転写ロール３０と中間転写体１８とには転写用バイアス電圧が印加されており、トナー画像は記録紙Ｐ表面に二次転写される。
【００７３】
未定着のトナー画像を保持した記録紙Ｐは、用紙案内部材３６を経由して定着装置３２へ搬送される。
【００７４】
次に、第１の実施形態に係る定着装置３２の動作について説明する。
まず、定着装置３２では、例えば上記画像形成装置１００におけるトナー画像形成動作が開始されると同時に（無論、当然タイムラグがあってもよい。以下、同様である。）、定着ベルト３８と加圧ロール４０とが離間した状態で、不図示のモータにより駆動伝達部材５０が回転駆動され、これに伴い定着ベルト３８が矢印Ｄ方向へ例えば周速２００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。
【００７５】
この定着ベルト３８の回転駆動がなされると共に、不図示の励磁回路から磁界発生装置４２に含まれる励磁コイル４２Ａに交流電流が供給される。励磁コイル４２Ａに交流電流が供給されると、励磁コイル４２Ａの周囲に磁束（磁界）が生成消滅を繰り返す。この磁束（磁界）が定着ベルト３８の発熱層を横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界が生じるように、当該発熱層に渦電流が発生し、発熱層の表皮抵抗および発熱層を流れる電流の二乗に比例して発熱する。
【００７６】
これにより、定着ベルト３８は、発熱層により例えば１０秒程度で設定温度（例えば１５０℃）まで加熱される。
【００７７】
次に、定着ベルト３８に対し加圧ロール４０を押圧した状態で、上記定着装置に送り込まれた記録紙Ｐが定着ベルト３８と加圧ロール４０との接触部に送り込まれ、発熱体により加熱された定着ベルト３８と加圧ロール４０とによって加熱押圧され、トナー画像が当該記録紙Ｐ表面に溶融圧着され、トナー画像が記録紙Ｐ表面に定着される。
【００７８】
ここで、定着ベルト３８の内周面に形成されるＤＬＣ層６４Ｂは、非常に硬くて脆い材料である。そのため、図４（Ａ）に示す連続膜のＤＬＣ層６４Ａである場合、定着ベルト３８の駆動や固定摺動部材４４との摺動等によって基材６２に力がかかると、ＤＬＣ層６４Ａには割れや剥離が発生する。その結果、定着ベルト３８では、固定摺動部材４４との耐摩耗性と摺動特性との低下を招き、信頼性が低下する。
これに対し、不連続膜（複数に分割して形成された）のＤＬＣ層６４Ｂとすることで、ＤＬＣの歪みによる応力集中の発生を防止し、割れ、剥離を好適に防止することが可能となる。
【００７９】
また、ＤＬＣ層６４Ｂは溝６６を介して複数に分割されており、該溝６６が、固定摺動部材４４との摺動方向（矢印Ｈ）の下流側から上流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されていることで、固定摺動部材４４との摺動に伴って潤滑剤がベルト軸方向中央部方向に流れ、潤滑剤の両端部への片寄り、更には潤滑剤の漏れを好適に防止し、良好な摺動性を長期間にわたって維持することができる。
【００８０】
一方、定着ベルト３８および加圧ロール４０による定着の際、定着ベルト３８は、その内周面の形状に倣った形状の発熱制御部材４６に非押圧で接触されて、支持されつつ回転し、摺動抵抗を抑制しつつ、定着ベルトの固定摺動部材４４による振れの抑制と電磁力（コイルからの磁界とそれを妨げる方向に発熱層に流れる渦電流が作る反作用磁界との反発力、すなわちベルトにはコイルから遠ざかる方向の力がかかる）を受け止め、ベルトとコイル間距離を安定して保ち、ベルト形状を維持して定着が行われる。
【００８１】
そして、記録紙Ｐは、定着ベルト３８と加圧ロール４０との接触部から送り出されたとき、その剛性によって送り出された方向に直進しようとし、曲げ回される定着ベルト３８から先端が剥離され、その記録紙Ｐの先端と定着ベルト３８との隙間に剥離部材５２（剥離シート５２Ｂ）が入り込み、記録紙Ｐを定着ベルト３８表面から剥離する。
【００８２】
以上説明したようにトナー画像が記録紙Ｐに形成され、定着が行われる。
【００８３】
更には、第１の実施形態では、不連続膜状のＤＬＣ層６４Ｂを形成したベルトを定着ベルトとして用いた形態を示したが、これに限られず、例えは不連続膜状のＤＬＣ層６４Ｂを形成したベルトは、画像形成装置における中間転写ベルト、記録媒体搬送ベルト等としても用い得る。
【００８４】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る画像形成装置は、前記第１の実施形態に係る画像形成装置において、定着ベルト３８の基材６２の表面にＤＬＣ層６４Ｂを形成せず、一方、定着装置３２における固定摺動部材４４の摺動面に不連続膜状のＤＬＣ層を形成することに特徴を有する。ここで、上記摺動面とは、他の部材と摺動する面をさし、第２の実施形態においては定着ベルト３８と摺動する面を表す。
第２の実施形態に係る画像形成装置においては、上記特徴以外は前記第１の実施形態に係る画像形成装置における構成をそのまま採用することができる。従って、以下においては上記特徴部分のみを説明し、その他の構成については説明を省略する。
【００８５】
図７は、第２の実施形態に係る固定摺動部材の表面（摺動面）を示す概略断面図である。
【００８６】
第２の実施形態に係る画像形成装置においては、上述の通り定着ベルト３８の表面にＤＬＣ層６４Ｂが形成されておらず、即ち基材６２がそのまま定着ベルト３８を構成している。また、図７に示すとおり、第２の実施形態における固定摺動部材２４４は、基材２６２の表面（摺動面）に不連続膜状のＤＬＣ層２６４Ｂが形成されている。また、ＤＬＣ層２６４Ｂは溝２６６を介して複数に分割されており、該溝２６６は第１の実施形態における溝６６のように、図１０に示すごとく摺動方向（定着ベルト３８との摺動方向／図１０における矢印Ｈ’）の上流側から下流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されている。尚ここで、上記「摺動方向（矢印Ｈ’）」とは、固定摺動部材２４４と定着ベルト３８との摺動箇所において該定着ベルト３８が回転する方向を表す。
尚、固定摺動部材２４４の基材２６２としては、第１の実施形態において固定摺動部材４４として用いた材料をそのまま採用することができる。
【００８７】
固定摺動部材２４４表面（摺動面）への不連続膜状のＤＬＣ層２６４Ｂの形成は、前述の第１の実施形態における形成方法をそのまま採用することができる。
【００８８】
ここで、固定摺動部材２４４の摺動面に形成されるＤＬＣ層２６４Ｂは、非常に硬くて脆い材料であり、従来では基材２６２に力がかかると、ＤＬＣ層２６４Ｂには割れや剥離が発生する懸念があった。しかし、これに対して、不連続膜（複数に分割して形成された）のＤＬＣ層２６４Ｂとすることで、ＤＬＣの歪みによる応力集中の発生を防止し、割れ、剥離を好適に防止することが可能となる。
【００８９】
また、ＤＬＣ層２６４Ｂは溝２６６を介して複数に分割されており、該溝２６６が、定着ベルト３８との摺動方向の上流側から下流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されていることで、定着ベルト３８との摺動に伴って潤滑剤がベルト軸方向中央部方向に流れ、潤滑剤の両端部への片寄り、更には潤滑剤の漏れを好適に防止し、良好な摺動性を長期間にわたって維持することができる。
【００９０】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態に係る画像形成装置は、前記第２の実施形態に係る画像形成装置において、固定摺動部材２４４の基材２６２の表面形状、およびＤＬＣ層２６４Ｂが形成される領域に特徴を有し、それ以外は前記第２の実施形態に係る画像形成装置における構成をそのまま採用することができる。従って、以下においては上記特徴部分のみを説明し、その他の構成については説明を省略する。
【００９１】
図８は、第３の実施形態に係る固定摺動部材の表面を示す概略断面図である。
【００９２】
第３の実施形態に係る固定摺動部材３４４は、基材３６２に凸部３６２２と凹部３６２４とからなる凹凸を表面（内周面）に有している。また、ＤＬＣ層３６４Ｂが、少なくとも該凹凸における凸部３６２２の頂点を含む領域に形成されている。
尚、基材３６２表面における凸部３６２２の頂点を含む領域に、不連続膜状のＤＬＣ層３６４Ｂを形成する方法としては、前述の第１の実施形態における形成方法をそのまま採用することができる。
【００９３】
基材３６２が表面に凹凸を有し、不連続膜状のＤＬＣ層３６４Ｂが該凹凸の少なくとも頂点を含む領域に形成されていることにより、ＤＬＣ層３６４Ｂの割れ、剥離を好適に防止することができるとともに、定着ベルト３８との接触面積が減少することによって良好な離型性を得ることができる。
【００９４】
なお、第２および第３の実施形態では、不連続膜状のＤＬＣ層２６４Ｂまたは３６４Ｂを形成した固定摺動部材２４４または３４４を定着装置３２に用いた形態を示したが、これに限られず、例えば画像形成装置における、感光体クリーニングブレード等における固定摺動部材としても用い得る。
【実施例】
【００９５】
以下、上記実施形態に係る画像形成装置の試験例を示す。
【００９６】
（実施例１）
前記第２の実施形態に係る画像形成装置に用いる各種部材として、下記の部材を準備した。
・定着ベルト３８：基材６２（ＳＵＳ）の外周面にＰＦＡ層を形成したベルト
（ベルト径：３５ｍｍ）
・加圧部材４０：弾性層（Ｓｉスポンジ）の表面にＰＦＡ層を形成した部材
（径：３５ｍｍ）
・固定摺動部材２４４：基材２６２（Ｓｉゴム）の摺動面に不連続膜状のＤＬＣ層２６
４Ｂを形成した部材（溝２６６が定着ベルト３８との摺動方向の上流側から下流
側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されている）
【００９７】
（比較例１）
実施例１における固定摺動部材２４４において、不連続膜状のＤＬＣ層２６４Ｂの代わりにフッ素樹脂層（連続膜）を形成した以外、実施例１に記載の構成により画像形成装置を準備した。
【００９８】
（比較例２）
実施例１における固定摺動部材２４４において、不連続膜状のＤＬＣ層２６４Ｂの代わりに連続膜状のＤＬＣ層を形成した以外、実施例１に記載の構成により画像形成装置を準備した。
【００９９】
〔評価〕
上記実施例１および比較例１、２における画像形成装置を駆動し、定着ベルトの駆動トルクの経時変化を測定し、固定摺動部材の磨耗を観察した。
【０１００】
図９に示すように比較例１では、初期の駆動トルクは良好ながら、フッ素樹脂層の磨耗による摺動性能の低下が発生し、駆動トルクが増加した。
比較例２では、初期では良好な性能を維持していたが、連続膜状のＤＬＣ層に剥離による摺動性能の低下が発生し、駆動トルクが増加した。
実施例１では、摺動部材の磨耗による摺動特性の低下や、剥離が発生せず、長期間にわたって摺動特性を維持し、駆動トルクの増加を防止することができた。
【０１０１】
（実施例２）
実施例１にて準備した画像形成装置において、固定摺動部材２４４と定着ベルト３８との摺動面（定着ベルト３８の内周面）に潤滑オイルを０．５ｇ塗布した以外、実施例１に記載の構成により画像形成装置を準備した。
【０１０２】
（実施例３）
実施例２における固定摺動部材２４４において、溝２６６を格子状（即ちベルト軸方向に平行な溝とベルト周方向に平行な溝）に形成した以外、実施例２に記載の構成により画像形成装置を準備した。
【０１０３】
〔評価〕
上記実施例２、３における画像形成装置を駆動し、潤滑オイルの漏れを観察した。
【０１０４】
実施例３では定着ベルトの両端部から若干の漏れが確認されたのに対し、実施例２では、潤滑オイルの漏れは観察されなかった。
【０１０５】
（実施例４）
前記第３の実施形態に係る画像形成装置に用いる各種部材として、下記の部材を準備した。
・定着ベルト３８：基材６２（ＳＵＳ）の外周面にＰＦＡ層を形成したベルト
（ベルト径：３５ｍｍ）
・加圧部材４０：弾性層（Ｓｉスポンジ）の表面にＰＦＡ層を形成した部材
（径：３５ｍｍ）
・固定摺動部材３４４：基材３６２（Ｓｉゴム）の摺動面に不連続膜状のＤＬＣ層３６
４Ｂを形成した部材（基材３６２の表面が凹凸を有しており、ＤＬＣ層３６４
Ｂが該凹凸の少なくとも頂点を含む領域に形成されている）
【０１０６】
〔評価〕
上記実施例１および比較例１、２の評価と同様に、定着ベルトの駆動トルクの経時変化を測定し、固定摺動部材の磨耗を観察した。図９に示すように、実施例４では、摺動部材の磨耗による摺動特性の低下や、剥離が発生せず、長期間にわたって摺動特性を維持し、駆動トルクの増加を防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図４】（Ａ）は従来における定着ベルトの表面を示す概略断面図であり、（Ｂ）は第１の実施形態における定着ベルトの表面を示す概略断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る定着ベルトの概略平面図である。
【図６】ダイヤモンド、ＤＬＣ、およびグラファイトの構造等を示す表である。
【図７】第２の実施形態における固定摺動部材の表面を示す概略断面図である。
【図８】第３の実施形態における固定摺動部材の表面を示す概略断面図である。
【図９】実施例における駆動トルクの測定結果を示すグラフである。
【図１０】第２の実施形態に係る固定摺動部材の概略平面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０ 感光体ドラム
１２ 帯電装置
１４ 露光装置
１６ 現像装置
１８ 中間転写体
２０ 清掃装置
２２ 除電露光装置
２４ 転写装置
２６Ａ，２６Ｂ 支持ロール
２８ 転写対向ロール
３０ 転写ロール
３２ 定着装置
３４ 清掃装置
３６ 用紙案内部材
３８、１３８ 定着ベルト
４０ 加圧ロール
４２ 磁界発生装置
４４、２４４、３４４ 固定摺動部材
４６ 発熱制御部材
４８ 支持部材
４８Ａ 支持部材本体
４８Ｃ シャフト
５０ 駆動伝達部材
５２ 剥離部材
６２ ベルト基材
６４Ａ 連続膜状のＤＬＣ層
６４Ｂ、２６４Ｂ、３６４Ｂ 不連続膜状のＤＬＣ層
６６、２６６ 溝
１００ 画像形成装置
２６２、３６２ 基材
３６２２ 凸部
３６２４ 凹部
Ｐ 記録紙
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置用ベルト、画像形成装置用固定摺動部材、定着装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高生産性や加熱部材の温度上昇時間（ウォームアップタイム）短縮等の利便性向上を目的として、従来のロールを用いた定着装置に代わって、ベルトを使用した定着装置が多く提案されている。また、さらなる利便性向上のため、加圧ロールの代わりに加圧ベルトと、加圧ベルト内面に配置した固定摺動部材とを用いることで、長い接触領域を確保し、生産性向上等を実現した定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この構成では、ポリイミド等の樹脂製のベルトと固定摺動部材との摺動面にフッ素樹脂（例えば、ＰＴＦＥ）を用いた固定摺動部材が使用されている。
【０００３】
また、潤滑保護膜としてダイヤモンドライクカーボン（以下、本明細書において単に「ＤＬＣ」と称すことがある）を使用し、長期間にわたって優れた耐摩耗性、摺動特性を有する加熱定着装置およびその製造方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特許第３８２９６９５号
【特許文献２】特開平７−２９５４０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、ダイヤモンドライクカーボン層の割れや剥離を効果的に防止することができる画像形成装置用ベルト、およびダイヤモンドライクカーボン層の割れや剥離を効果的に防止することができる画像形成装置用固定摺動部材を提供することにある。
また、優れた耐摩耗性と摺動特性とを長期間にわたって維持することができる定着装置、および優れた画像を長期間にわたって得ることができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題は、以下の手段により解決される。
すなわち請求項１に係る発明は、ベルト基材の表面に、少なくとも複数に分割して形成されたダイヤモンドライクカーボン層を備える画像形成装置用ベルトである。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載のベルト基材が表面に凹凸を有し、前記ダイヤモンドライクカーボン層が、該凹凸の少なくとも頂点を含む領域に形成されている画像形成装置用ベルトである。
【０００７】
請求項３に係る発明は、定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面に接する加圧部材と、前記定着ベルトの内周面に接して摺動する１つ以上の固定摺動部材と、を備え、前記定着ベルトとして、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置用ベルトであって、前記固定摺動部材との摺動面に前記ダイヤモンドライクカーボン層を備えたベルトを用いる定着装置である。
【０００８】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の定着ベルトにおけるダイヤモンドライクカーボン層が溝を介して複数に分割されており、該溝が、前記固定摺動部材との摺動方向の下流側から上流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されている定着装置である。
【０００９】
請求項５に係る発明は、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置用ベルトを備える画像形成装置である。
【００１０】
請求項６に係る発明は、請求項３または請求項４に記載の定着装置を備える画像形成装置である。
【００１１】
請求項７に係る発明は、基材の摺動面に、少なくとも複数に分割して形成されたダイヤモンドライクカーボン層を備える画像形成装置用固定摺動部材である。
【００１２】
請求項８に係る発明は、請求項７に記載の基材が摺動面に凹凸を有し、前記ダイヤモンドライクカーボン層が、該凹凸の少なくとも頂点を含む領域に形成されている画像形成装置用固定摺動部材である。
【００１３】
請求項９に係る発明は、定着ベルトと、前記定着ベルトの外周面に接する加圧部材と、前記定着ベルトの内周面に接して摺動する１つ以上の固定摺動部材と、を備え、前記固定摺動部材として、請求項７または請求項８に記載の画像形成装置用固定摺動部材であって、前記定着ベルトとの摺動面に前記ダイヤモンドライクカーボン層を備えた固定摺動部材を用いる定着装置である。
【００１４】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の固定摺動部材におけるダイヤモンドライクカーボン層が溝を介して複数に分割されており、該溝が、前記定着ベルトとの摺動方向の上流側から下流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されている定着装置である。
【００１５】
請求項１１に係る発明は、請求項７または請求項８に記載の画像形成装置用固定摺動部材を備える画像形成装置である。
【００１６】
請求項１２に係る発明は、請求項９または請求項１０に記載の定着装置を備える画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に係る発明によれば、ダイヤモンドライクカーボン層の割れや剥離を効果的に防止することができる。
【００１８】
請求項２に係る発明によれば、良好な離型性を得ることができる。
【００１９】
請求項３に係る発明によれば、優れた耐摩耗性と摺動特性とを長期間にわたって維持することができる。
【００２０】
請求項４に係る発明によれば、潤滑剤を用いる場合において、定着ベルトの軸方向両端部側への潤滑剤の片寄りを好適に防止し、良好な摺動性を長期間にわたって維持することができる。
【００２１】
請求項５に係る発明によれば、優れた画像を長期間にわたって得ることができる。
【００２２】
請求項６に係る発明によれば、優れた定着画像を長期間にわたって得ることができる。
【００２３】
請求項７に係る発明によれば、ダイヤモンドライクカーボン層の割れや剥離を効果的に防止することができる。
【００２４】
請求項８に係る発明によれば、良好な離型性を得ることができる。
【００２５】
請求項９に係る発明によれば、優れた耐摩耗性と摺動特性とを長期間にわたって維持することができる。
【００２６】
請求項１０に係る発明によれば、潤滑剤を用いる場合において、定着ベルトの軸方向両端部側への潤滑剤の片寄りを好適に防止し、良好な摺動性を長期間にわたって維持することができる。
【００２７】
請求項１１に係る発明によれば、優れた画像を長期間にわたって得ることができる。
【００２８】
請求項１２に係る発明によれば、優れた定着画像を長期間にわたって得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、同一の機能を有する部材には、全図面を通して同じ符合を付与し、重複する説明は省略することがある。
【００３０】
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。図２は、第１の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。図３は、第１の実施形態に係る定着装置を示す概略構成図である。図４（Ａ）は、従来における定着ベルトの表面を示す概略断面図である。図４（Ｂ）は、第１の実施形態に係る定着ベルトの表面を示す概略断面図である。図５は、第１の実施形態に係る定着ベルトの概略平面図である。
なお、図２は、定着装置の軸方向から見た概略断面図である。図３は、図２の２−２概略断面図であり、定着装置の軸方向と直交方向から見た概略断面図である。図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、定着ベルトの軸方向から見た概略断面図である。図５は、図４（Ｂ）の矢印Ｇ方向から見た（定着ベルトの内周面を軸方向と直行方向から見た）概略平面図である。
【００３１】
第１の実施形態に係る画像形成装置１００は、図１に示すように、一方向へ（図１において矢印Ａ方向）に回転する円筒状の感光体ドラム１０を備えている。この感光体ドラム１０の周囲には、感光体ドラム１０の回転方向上流側から順に、感光体ドラム１０の表面を帯電させる帯電装置１２と、感光体ドラム１０に像光Ｌを照射して表面に潜像を形成する露光装置１４と、感光体ドラム１０表面の潜像にトナーを選択的に転移させてトナー画像を形成する現像器１６Ａ〜１６Ｄで構成される現像装置１６と、感光体ドラム１０と対向し、周面が周回可能に支持される無端ベルト状の中間転写体１８と、トナー画像の転写後に感光体ドラム１０に残留するトナーを除去する清掃装置２０と、感光体ドラム１０の表面を除電する除電露光装置２２とが設けられている。
【００３２】
また、中間転写体１８の内側には、感光体ドラム１０表面に形成されたトナー画像を中間転写体１８に一次転写する転写装置２４と、２つの支持ロール２６Ａ、２６Ｂと、二次転写を行うための転写対向ロール２８とが配置されており、これらによって中間転写体１８が一方向（図１において矢印Ｂ方向）へ周回可能に張架されている。転写対向ロール２８と対向する位置には、中間転写体１８を介して、中間転写体１８の外周面に一次転写されたトナー画像を記録紙（記録媒体）Ｐに二次転写する転写ロール３０が設けられており、転写対向ロール２８と転写ロール３０との圧接部に、記録紙Ｐが矢印Ｃ方向へ送り込まれるようになっている。そして、当該圧接部において表面にトナー画像が二次転写された記録紙Ｐは、そのまま矢印Ｃ方向に搬送される。
【００３３】
記録紙Ｐの搬送方向（矢印Ｃ方向）下流側には、記録紙Ｐ表面のトナー画像を加熱溶融して記録紙Ｐに定着する定着装置３２が配されており、記録紙Ｐが用紙案内部材３６を経由して送り込まれる。また、中間転写体１８の回転方向（矢印Ｂ方向）下流に沿った位置には、中間転写体１８表面に残留するトナーを除去する清掃装置３４が設けられている。
【００３４】
次に、第１の実施形態に係る定着装置について説明する。
【００３５】
第１の実施形態に係る定着装置３２は、図２および図３に示すように、一方向（矢印Ｄ方向）へ回転する無端状の定着ベルト３８と、定着ベルト３８の周面に圧接され、一方向（矢印Ｅ方向）へ回転する加圧ロール４０と、定着ベルト３８の加圧ロール４０との圧接面とは反対の外周面に対向すると共に離間して配置される磁界発生装置４２と、を備えている。
【００３６】
定着ベルト３８の内周側には、加圧ロール４０とで接触部を形成する固定摺動部材４４と、磁界発生装置４２に定着ベルト３８を介して対向すると共に定着ベルト３８の内周面に接触して配置される発熱制御部材４６と、固定摺動部材４４を支持する支持部材４８と、を備えている。発熱制御部材４６は、支持部材４８により支持されている。そして、定着ベルト３８の両端部には、定着ベルト３８を回転駆動するために、その回転動力を伝達するための駆動伝達部材５０が設けられている。
【００３７】
また、定着ベルト３８と加圧ロール４０との接触部の記録紙Ｐの搬送方向（矢印Ｆ方向）下流側には、剥離部材５２が設けられている。剥離部材５２は、一端が固定支持された支持部５２Ａと、これに支持されている剥離シート５２Ｂとからなり、剥離シート５２Ｂの先端が定着ベルト３８に近接又は接触するように配置されている。
【００３８】
まず、定着ベルト３８について説明する。定着ベルト３８は、図４（Ｂ）に示すように、ベルト基材６２の表面（内周面）にダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）層６４Ｂを備えている。
【００３９】
基材６２は磁界（磁束）によって発熱する発熱層であり、磁界（磁束）を容易に貫通しつつ、磁界の作用により発熱しやすい材料であり、熱容量がより小さいことがよい。発熱層として具体的には、例えば、厚み１μｍ以上２０μｍ以下（望ましくは２μｍ以上１５μｍ以下）である、非磁性金属材料を含む発熱層が挙げられる。非磁性金属材料としては、例えば、銅、アルミ、銀等が挙げられる。
【００４０】
ＤＬＣ層６４Ｂは、図４（Ａ）に示す連続膜状のＤＬＣ層６４Ａではなく、図４（Ｂ）に示すように、複数に分割して形成された不連続膜である。ＤＬＣ層６４Ｂは、例えば、０．０１μｍ以上５μｍ以下（望ましくは１μｍ以上５μｍ以下）に形成されている。
【００４１】
また、上記不連続膜として形成されたＤＬＣ層６４Ｂは溝６６を介して複数に分割されており、該溝６６は、図５に示すように、固定摺動部材４４との摺動方向（矢印Ｈ）の下流側から上流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されている。すなわち、図５において説明すると、ベルト軸方向中央から左右それぞれの側に対称に溝６６が形成され、ベルト軸方向中央から右側に形成された溝６６は軸方向端部から左斜め上方向に形成されており、一方ベルト軸方向中央から左側に形成された溝６６は軸方向端部から右斜め上方向に形成されている。尚ここで、上記「摺動方向（矢印Ｈ）」とは、固定摺動部材４４と定着ベルト３８との摺動箇所において該定着ベルト３８が回転する方向を表す。
尚、上記ＤＬＣ層６４Ｂは、複数に分割された内の１つにおける一辺の長さ（ベルト内周面に形成されたＤＬＣ層６４Ｂをベルト径方向から観察した場合における一辺の長さ）が、１０μｍ以上３ｍｍ以下（望ましくは１０μｍ以上１００μｍ以下）に形成されている。また、溝６６の幅は、１μｍ以上１００μｍ以下（望ましくは１μｍ以上１０μｍ以下）に形成されている。
【００４２】
ここで、ＤＬＣ層６４Ｂに用いられるダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）について説明する。炭素原子から構成されている材料として、ダイヤモンド、ＤＬＣ、グラファイトに関し、それぞれの構造等を図６に示す。ＤＬＣは、炭素から構成される材料であって、ダイヤモンド構造とグラファイト構造の両方から構成されており、部分的には、水素との結合を含んだアモルファス構造を有している。そのため、ＤＬＣはダイヤモンドとグラファイトとの中間的な性質を有している。
また、ＤＬＣの中でも、硬質でかつ摩擦係数が低いという観点から、特にｔａ−Ｃ（Ｔｅｔｒａｈｅｄｒａｌ Ａｍｏｒｐｈｏｕｓ Ｃａｒｂｏｎ）層が好ましく用いられる。上記ｔａ−Ｃは、炭素から構成される材料であってアモルファス構造を有しており、ｓｐ３結合が８５％以上であるものをさす。
【００４３】
ＤＬＣ層６４Ｂを形成する方法としては特に限定されないが、プラズマ化学気相蒸着法やカソーディックアーク法により形成されることが好ましい。ＤＬＣ層６４Ｂの厚さは０．５〜５μｍであることが好ましい。
【００４４】
また、ＤＬＣ層６４Ｂとしてのｔａ−Ｃ層は、例えばアーク放電を用いてカーボン（グラファイト）よりＣ＋を抽出することで、成膜することが好適である。本手法がカソーディックアーク法と呼ばれるものであり、例えばインターナショナルカンファレンス オン マイクロメカトロニクス フォー インフォメーションアンド プリシジョン イクイップメント （１９９７年、 東京）の予稿集第３５７頁から第３６２頁（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｍｅｃｈａｔｒｏｎｉｃｓ ｆｏｒ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ａｎｄ Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ（Ｔｏｋｙｏ、Ｊｕｌｙ、２０−２３、１９９７）ＰＰ．３５７ー３６２）に記載される特性を持ち、反応性スパッタ法、イー・シー・アール−・シー・ブイ・ディー（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｅｔｏｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ−ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ；ＥＣＲ−ＣＶＤ）法等の他の方法で成膜したＤＬＣ膜と比べｓｐ３結合性が強く、被覆材料として使用した場合、硬質でかつ摩擦係数が低いという利点を持つ。
【００４５】
また、ＤＬＣ層６４Ｂを不連続膜状に形成する方法としては、基材６２に所定形状のマスキングを施すことで、形成されるＤＬＣの形状を自由に設計することが可能となる。
【００４６】
また、定着ベルト３８は上記構成に限られず、前記基材６２としては、基層表面に発熱層を設け、その内周面（基層表面）にＤＬＣ層を形成したベルトや、更に上記基層上に弾性層を介して上記発熱層を設けたベルトも適用しうる。
尚、上記基層としては、発熱層を支持する強度を有し、耐熱性があり、磁界（磁束）を貫通しつつ、磁界の作用により発熱しないか、または発熱しにくい材料を自由に選ぶことが好ましい。例えば、金属ベルト（非磁性金属として例えば非磁性ステンレススチールや、軟質磁性材料および硬質磁性材料として例えばＦｅ，Ｎｉ，Ｃｏ，またはこれらの合金Ｆｅ−Ｎｉ−ＣｏやＦｅ−Ｃｒ−Ｃｏ合金等からなる金属材料で構成されたベルト）や、樹脂ベルト（例えばポリイミドベルト）等が挙げられる。また、上記弾性層としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等を含む弾性層が挙げられる。
【００４７】
定着ベルト３８の直径は、例えば２０ｍｍ以上５０ｍｍ以下のものが適用され得る。また、ＤＬＣ層６４Ｂが形成された定着ベルト３８の内周面（固定摺動部材４４との摺動面）には、潤滑剤（例えばシリコーンオイル等）が塗布される。
【００４８】
次に、加圧ロール４０について説明する。第１の実施形態では、以下に加圧ロール４０が定着ベルト３８と離間している例を示すが、定着ベルト３８と加圧ロール４０は常に接触していてもよい。加圧ロール４０は、両端部がバネ部材（不図示）によって定着ベルト３８を介して固定摺動部材４４に例えば総荷重２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）で押圧して配置されている。一方、予備加熱（定着可能状態になるまでの加熱）のときには、定着ベルト３８と離間するように移動される（不図示）。
【００４９】
加圧ロール４０は、例えば、金属製の円筒状の芯材４０Ａと、該芯材４０Ａの表面に設けられた弾性層４０Ｂ（例えばシリコーンゴム層や、フッ素ゴム層等）と、を備えたロールが適用し得る。また、加圧ロール４０には、必要に応じて最表面に表面離型層（フッ素樹脂層）を備えてもよい。
【００５０】
次に、発熱制御部材４６について説明する。発熱制御部材４６は、定着ベルト３８の内周面に倣った形状に構成され、定着ベルト３８内周面に接すると共に磁界発生装置４２に定着ベルト３８を介して対向して配置されている。
【００５１】
また、発熱制御部材４６は、支持部材４８のバネ部材４８Ｂにより、支持部材本体４８Ａとは非接触で定着ベルト３８を円筒形状に維持させつつ、非押圧で定着ベルト３８の内周面に接して配置されている。第１の実施形態においては、１Ｎで発熱制御部材４６が定着ベルト３８内周面に接触している。ベルトに張力を作用させないので、接触させてもベルト形状は極端に変化はしない。
【００５２】
そして、発熱制御部材４６は、例えばキューリー点を持つ感温磁性金属材料であって、磁界の作用によって発熱させないようにした非発熱体を含んで構成されている。このキューリー点は、定着ベルト３８の設定温度以上、定着ベルト３８の耐熱温度以下の範囲であることがよく、具体的には、例えば１４０℃〜２４０℃であることが望ましく、より望ましくは１５０℃〜２３０℃である。
【００５３】
次に固定摺動部材４４について説明する。固定摺動部材４４は例えば定着ベルト３８の軸方向（幅方向）に軸線を有する棒状部材で構成され、加圧ロール４０から作用する押圧力に抵抗するものとなっている。定着ベルト３８を介して加圧ロール４０が固定摺動部材４４に押圧させることで、定着ベルト３８はその内周面側に変形される。このように加圧ロール４０と固定摺動部材４４の接触部の用紙搬送方向の下流側部で定着ベルト３８に曲率を与えることにより用紙が定着ベルトから剥離される。
【００５４】
ここで、用紙の剥離性能を得るため、「定着ベルト３８を介して加圧ロール４０が固定摺動部材４４に押圧させることで、定着ベルト３８はその内周面側に弾性変形できるか」という観点で定着ベルト３８を決定するが、第１の実施形態での定着ベルトには金属材料を用いているため、可撓性は、定着ベルト３８の剛性を決める金属からなる層で決まる。
【００５５】
また、定着ベルト３８が内部側に弾性変形領域内で撓むかどうかを、非磁性スレンレスの硬質材で調査した。少なくとも定着時に定着ベルトに掛かる荷重同等以上の押圧力を付与して撓み量を評価した結果、非磁性スレンレスの硬質材の厚さが２５０μｍではほとんど撓まず、２００μｍで若干撓みが発生し始めた。非磁性スレンレスの硬質材の厚さが１５０μｍ、１２５μｍ、１００μｍ、７５μｍでは十分な撓みが発生した。したがって、定着ベルト３８の金属材料の層は２００μｍ以下が望ましい。
【００５６】
固定摺動部材４４の材料としては、加圧ロール４０から押圧力を受けたときのたわみ量が許容されるレベル以下になる材料であれば、特に制限はなく、例えば、シリコーンゴムが最適である。シリコーンゴム以外にも、アルミ、ガラス繊維入りＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、フェノール、ポリイミド、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂等を用いてもよい。
【００５７】
次に支持部材４８について説明する。支持部材４８は、例えば、支持部材本体４８Ａと、発熱制御部材４６を支持するためのバネ部材４８Ｂと、支持部材本体４８Ａと当該本体４８Ａの長手方向両端に設けられるシャフト４８Ｃとで構成されている。
【００５８】
支持部材本体４８Ａやシャフト４８Ｃは、例えば金属材料、樹脂材料等により構成することができる、また、支持部材本体４８Ａは、例えば非磁性金属材料（例えば、銅、アルミ、銀）で構成させている。シャフトにかかる荷重により撓みが大きくなり、シャフト剛性が問題になる場合には、例えば撓みが小さくなるヤング率を有する材質の部材と非磁性金属からなる構造体としてもよい。
【００５９】
一方、バネ部材４８Ｂは、発熱制御部材４６と支持部材本体４８Ａとの連結部材であり、発熱制御部材４６を直接支持するものである。バネ部材４８Ｂは、発熱制御部材４６をその幅方向両端部にて連結されている。
【００６０】
また、バネ部材４８Ｂは、例えば湾曲した板バネ（例えば金属製、各種エラストマー等の板ばね）で構成される。このバネ部材４８Ｂにより、発熱制御部材４６は、支持されると共に、定着ベルト３８が偏心して回転して、定着ベルト３８が半径方向へ変位しても、その変位に対して追従し、定着ベルト３８の内周面に接触状態が維持される。
【００６１】
次に、駆動伝達部材５０について説明する。駆動伝達部材５０は、定着ベルト３８を自己回転させるための駆動動力を伝達するための部材であり、例えば、定着ベルト３８の端部内側に嵌め込まれるフランジ部５０Ａと、外周面に凹凸を有する円筒状のギア部５０Ｂとで構成されている。駆動伝達部材５０は、例えば、金属材料、樹脂材料等で構成され得る。
【００６２】
駆動伝達部材５０は、フランジ部５０Ａを定着ベルト３８の端部内側に嵌めこませて定着ベルト３８の端部に支持される。そして、図示しないモータ等により駆動伝達部材５０のギア部５０Ｂが回転駆動されると共に、その回転動力が定着ベルト３８に伝達され定着ベルト３８が自己回転される。
【００６３】
なお、駆動伝達部材５０は、定着ベルト３８の軸方向両端に設けているが、これに限られず、定着ベルト３８の軸方向一端のみに設けてもよい。また、駆動伝達部材５０は、フランジ部５０Ａを定着ベルト３８の端部内側に嵌めこませて定着ベルト３８の端部に支持されているが、これに限られず、フランジ部５０Ａの内側に定着ベルト３８の端部を嵌め込んで、駆動伝達部材５０を定着ベルト３８の端部に支持してもよい。
【００６４】
次に、磁界発生装置４２について説明する。磁界発生装置４２は、定着ベルト３８の外周面に倣った形状に構成され、発熱制御部材４６と定着ベルト３８を介して対向すると共に、定着ベルト３８の外周面との間隔が例えば１〜３ｍｍとなるように配置されている。また、磁界発生装置４２には、複数回巻き回されている励磁コイル（磁界発生手段）４２Ａが、定着ベルト３８の軸方向へ沿って配置されている。
【００６５】
この励磁コイル４２Ａには、励磁コイル４２Ａに交流電流を供給する励磁回路（不図示）が接続されている。また、この励磁コイル４２Ａの表面上には磁性体部材４２Ｂが、長さ方向（定着ベルト３８の軸方向）に沿って延在して配置されている。
【００６６】
磁界発生装置４２の出力により、例えば磁束（磁界）が定着ベルト３８の発熱層を貫通しつつ発熱させる。
【００６７】
なお、磁界発生装置４２は、定着ベルト３８の内周面側に所定の間隙を持って設けてもよい。この場合、発熱制御部材４６は定着ベルト３８の外周面に接して設けられる。
【００６８】
以下、第１の実施形態に係る画像形成装置１００の動作について説明する。
【００６９】
まず、感光体ドラム１０の表面が帯電装置１２により帯電され、次いで露光装置１４から像光Ｌが照射されて感光体ドラム１０表面に静電電位の差による潜像が形成される。そして、感光体ドラム１０の矢印Ａ方向への回転により、現像装置１６の１つの現像器１６Ａと対向する位置に移動し、現像器１６Ａから１色目のトナーが転移され、感光体ドラム１０表面にトナー画像が形成される。このトナー画像は、感光体ドラム１０の矢印Ａ方向への回転により、中間転写体１８との対向位置に搬送され、転写装置２４によって中間転写体１８表面に静電的に一次転写される。
【００７０】
一方、一次転写後に感光体ドラム１０表面に残留するトナーが清掃装置２０により除去され、清浄化後の感光体ドラム１０表面は、除電露光装置２２により電位的に初期化され、再び帯電装置１２との対向位置に移動する。
【００７１】
以後、現像装置１６の３つの現像器１６Ｂ、１６Ｃ、１６Ｄが順次感光体ドラム１０と対向する位置に移動し、また１色目における方法によって２色目、３色目、４色目のトナー画像が順次形成され、それぞれ中間転写体１８表面に４色重なるように一次転写される。
【００７２】
中間転写体１８上に重ね合わされたトナー画像は、中間転写体１８の矢印Ｂ方向への周回移動により、転写ロール３０と転写対向ロール２８との対向位置に搬送され、送り込まれた記録紙Ｐに接触される。転写ロール３０と中間転写体１８とには転写用バイアス電圧が印加されており、トナー画像は記録紙Ｐ表面に二次転写される。
【００７３】
未定着のトナー画像を保持した記録紙Ｐは、用紙案内部材３６を経由して定着装置３２へ搬送される。
【００７４】
次に、第１の実施形態に係る定着装置３２の動作について説明する。
まず、定着装置３２では、例えば上記画像形成装置１００におけるトナー画像形成動作が開始されると同時に（無論、当然タイムラグがあってもよい。以下、同様である。）、定着ベルト３８と加圧ロール４０とが離間した状態で、不図示のモータにより駆動伝達部材５０が回転駆動され、これに伴い定着ベルト３８が矢印Ｄ方向へ例えば周速２００ｍｍ／ｓｅｃで回転駆動される。
【００７５】
この定着ベルト３８の回転駆動がなされると共に、不図示の励磁回路から磁界発生装置４２に含まれる励磁コイル４２Ａに交流電流が供給される。励磁コイル４２Ａに交流電流が供給されると、励磁コイル４２Ａの周囲に磁束（磁界）が生成消滅を繰り返す。この磁束（磁界）が定着ベルト３８の発熱層を横切るとき、その磁界の変化を妨げる磁界が生じるように、当該発熱層に渦電流が発生し、発熱層の表皮抵抗および発熱層を流れる電流の二乗に比例して発熱する。
【００７６】
これにより、定着ベルト３８は、発熱層により例えば１０秒程度で設定温度（例えば１５０℃）まで加熱される。
【００７７】
次に、定着ベルト３８に対し加圧ロール４０を押圧した状態で、上記定着装置に送り込まれた記録紙Ｐが定着ベルト３８と加圧ロール４０との接触部に送り込まれ、発熱体により加熱された定着ベルト３８と加圧ロール４０とによって加熱押圧され、トナー画像が当該記録紙Ｐ表面に溶融圧着され、トナー画像が記録紙Ｐ表面に定着される。
【００７８】
ここで、定着ベルト３８の内周面に形成されるＤＬＣ層６４Ｂは、非常に硬くて脆い材料である。そのため、図４（Ａ）に示す連続膜のＤＬＣ層６４Ａである場合、定着ベルト３８の駆動や固定摺動部材４４との摺動等によって基材６２に力がかかると、ＤＬＣ層６４Ａには割れや剥離が発生する。その結果、定着ベルト３８では、固定摺動部材４４との耐摩耗性と摺動特性との低下を招き、信頼性が低下する。
これに対し、不連続膜（複数に分割して形成された）のＤＬＣ層６４Ｂとすることで、ＤＬＣの歪みによる応力集中の発生を防止し、割れ、剥離を好適に防止することが可能となる。
【００７９】
また、ＤＬＣ層６４Ｂは溝６６を介して複数に分割されており、該溝６６が、固定摺動部材４４との摺動方向（矢印Ｈ）の下流側から上流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されていることで、固定摺動部材４４との摺動に伴って潤滑剤がベルト軸方向中央部方向に流れ、潤滑剤の両端部への片寄り、更には潤滑剤の漏れを好適に防止し、良好な摺動性を長期間にわたって維持することができる。
【００８０】
一方、定着ベルト３８および加圧ロール４０による定着の際、定着ベルト３８は、その内周面の形状に倣った形状の発熱制御部材４６に非押圧で接触されて、支持されつつ回転し、摺動抵抗を抑制しつつ、定着ベルトの固定摺動部材４４による振れの抑制と電磁力（コイルからの磁界とそれを妨げる方向に発熱層に流れる渦電流が作る反作用磁界との反発力、すなわちベルトにはコイルから遠ざかる方向の力がかかる）を受け止め、ベルトとコイル間距離を安定して保ち、ベルト形状を維持して定着が行われる。
【００８１】
そして、記録紙Ｐは、定着ベルト３８と加圧ロール４０との接触部から送り出されたとき、その剛性によって送り出された方向に直進しようとし、曲げ回される定着ベルト３８から先端が剥離され、その記録紙Ｐの先端と定着ベルト３８との隙間に剥離部材５２（剥離シート５２Ｂ）が入り込み、記録紙Ｐを定着ベルト３８表面から剥離する。
【００８２】
以上説明したようにトナー画像が記録紙Ｐに形成され、定着が行われる。
【００８３】
更には、第１の実施形態では、不連続膜状のＤＬＣ層６４Ｂを形成したベルトを定着ベルトとして用いた形態を示したが、これに限られず、例えは不連続膜状のＤＬＣ層６４Ｂを形成したベルトは、画像形成装置における中間転写ベルト、記録媒体搬送ベルト等としても用い得る。
【００８４】
＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る画像形成装置は、前記第１の実施形態に係る画像形成装置において、定着ベルト３８の基材６２の表面にＤＬＣ層６４Ｂを形成せず、一方、定着装置３２における固定摺動部材４４の摺動面に不連続膜状のＤＬＣ層を形成することに特徴を有する。ここで、上記摺動面とは、他の部材と摺動する面をさし、第２の実施形態においては定着ベルト３８と摺動する面を表す。
第２の実施形態に係る画像形成装置においては、上記特徴以外は前記第１の実施形態に係る画像形成装置における構成をそのまま採用することができる。従って、以下においては上記特徴部分のみを説明し、その他の構成については説明を省略する。
【００８５】
図７は、第２の実施形態に係る固定摺動部材の表面（摺動面）を示す概略断面図である。
【００８６】
第２の実施形態に係る画像形成装置においては、上述の通り定着ベルト３８の表面にＤＬＣ層６４Ｂが形成されておらず、即ち基材６２がそのまま定着ベルト３８を構成している。また、図７に示すとおり、第２の実施形態における固定摺動部材２４４は、基材２６２の表面（摺動面）に不連続膜状のＤＬＣ層２６４Ｂが形成されている。また、ＤＬＣ層２６４Ｂは溝２６６を介して複数に分割されており、該溝２６６は第１の実施形態における溝６６のように、図１０に示すごとく摺動方向（定着ベルト３８との摺動方向／図１０における矢印Ｈ’）の上流側から下流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されている。尚ここで、上記「摺動方向（矢印Ｈ’）」とは、固定摺動部材２４４と定着ベルト３８との摺動箇所において該定着ベルト３８が回転する方向を表す。
尚、固定摺動部材２４４の基材２６２としては、第１の実施形態において固定摺動部材４４として用いた材料をそのまま採用することができる。
【００８７】
固定摺動部材２４４表面（摺動面）への不連続膜状のＤＬＣ層２６４Ｂの形成は、前述の第１の実施形態における形成方法をそのまま採用することができる。
【００８８】
ここで、固定摺動部材２４４の摺動面に形成されるＤＬＣ層２６４Ｂは、非常に硬くて脆い材料であり、従来では基材２６２に力がかかると、ＤＬＣ層２６４Ｂには割れや剥離が発生する懸念があった。しかし、これに対して、不連続膜（複数に分割して形成された）のＤＬＣ層２６４Ｂとすることで、ＤＬＣの歪みによる応力集中の発生を防止し、割れ、剥離を好適に防止することが可能となる。
【００８９】
また、ＤＬＣ層２６４Ｂは溝２６６を介して複数に分割されており、該溝２６６が、定着ベルト３８との摺動方向の上流側から下流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されていることで、定着ベルト３８との摺動に伴って潤滑剤がベルト軸方向中央部方向に流れ、潤滑剤の両端部への片寄り、更には潤滑剤の漏れを好適に防止し、良好な摺動性を長期間にわたって維持することができる。
【００９０】
＜第３の実施形態＞
第３の実施形態に係る画像形成装置は、前記第２の実施形態に係る画像形成装置において、固定摺動部材２４４の基材２６２の表面形状、およびＤＬＣ層２６４Ｂが形成される領域に特徴を有し、それ以外は前記第２の実施形態に係る画像形成装置における構成をそのまま採用することができる。従って、以下においては上記特徴部分のみを説明し、その他の構成については説明を省略する。
【００９１】
図８は、第３の実施形態に係る固定摺動部材の表面を示す概略断面図である。
【００９２】
第３の実施形態に係る固定摺動部材３４４は、基材３６２に凸部３６２２と凹部３６２４とからなる凹凸を表面（内周面）に有している。また、ＤＬＣ層３６４Ｂが、少なくとも該凹凸における凸部３６２２の頂点を含む領域に形成されている。
尚、基材３６２表面における凸部３６２２の頂点を含む領域に、不連続膜状のＤＬＣ層３６４Ｂを形成する方法としては、前述の第１の実施形態における形成方法をそのまま採用することができる。
【００９３】
基材３６２が表面に凹凸を有し、不連続膜状のＤＬＣ層３６４Ｂが該凹凸の少なくとも頂点を含む領域に形成されていることにより、ＤＬＣ層３６４Ｂの割れ、剥離を好適に防止することができるとともに、定着ベルト３８との接触面積が減少することによって良好な離型性を得ることができる。
【００９４】
なお、第２および第３の実施形態では、不連続膜状のＤＬＣ層２６４Ｂまたは３６４Ｂを形成した固定摺動部材２４４または３４４を定着装置３２に用いた形態を示したが、これに限られず、例えば画像形成装置における、感光体クリーニングブレード等における固定摺動部材としても用い得る。
【実施例】
【００９５】
以下、上記実施形態に係る画像形成装置の試験例を示す。
【００９６】
（実施例１）
前記第２の実施形態に係る画像形成装置に用いる各種部材として、下記の部材を準備した。
・定着ベルト３８：基材６２（ＳＵＳ）の外周面にＰＦＡ層を形成したベルト
（ベルト径：３５ｍｍ）
・加圧部材４０：弾性層（Ｓｉスポンジ）の表面にＰＦＡ層を形成した部材
（径：３５ｍｍ）
・固定摺動部材２４４：基材２６２（Ｓｉゴム）の摺動面に不連続膜状のＤＬＣ層２６
４Ｂを形成した部材（溝２６６が定着ベルト３８との摺動方向の上流側から下流
側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されている）
【００９７】
（比較例１）
実施例１における固定摺動部材２４４において、不連続膜状のＤＬＣ層２６４Ｂの代わりにフッ素樹脂層（連続膜）を形成した以外、実施例１に記載の構成により画像形成装置を準備した。
【００９８】
（比較例２）
実施例１における固定摺動部材２４４において、不連続膜状のＤＬＣ層２６４Ｂの代わりに連続膜状のＤＬＣ層を形成した以外、実施例１に記載の構成により画像形成装置を準備した。
【００９９】
〔評価〕
上記実施例１および比較例１、２における画像形成装置を駆動し、定着ベルトの駆動トルクの経時変化を測定し、固定摺動部材の磨耗を観察した。
【０１００】
図９に示すように比較例１では、初期の駆動トルクは良好ながら、フッ素樹脂層の磨耗による摺動性能の低下が発生し、駆動トルクが増加した。
比較例２では、初期では良好な性能を維持していたが、連続膜状のＤＬＣ層に剥離による摺動性能の低下が発生し、駆動トルクが増加した。
実施例１では、摺動部材の磨耗による摺動特性の低下や、剥離が発生せず、長期間にわたって摺動特性を維持し、駆動トルクの増加を防止することができた。
【０１０１】
（実施例２）
実施例１にて準備した画像形成装置において、固定摺動部材２４４と定着ベルト３８との摺動面（定着ベルト３８の内周面）に潤滑オイルを０．５ｇ塗布した以外、実施例１に記載の構成により画像形成装置を準備した。
【０１０２】
（実施例３）
実施例２における固定摺動部材２４４において、溝２６６を格子状（即ちベルト軸方向に平行な溝とベルト周方向に平行な溝）に形成した以外、実施例２に記載の構成により画像形成装置を準備した。
【０１０３】
〔評価〕
上記実施例２、３における画像形成装置を駆動し、潤滑オイルの漏れを観察した。
【０１０４】
実施例３では定着ベルトの両端部から若干の漏れが確認されたのに対し、実施例２では、潤滑オイルの漏れは観察されなかった。
【０１０５】
（実施例４）
前記第３の実施形態に係る画像形成装置に用いる各種部材として、下記の部材を準備した。
・定着ベルト３８：基材６２（ＳＵＳ）の外周面にＰＦＡ層を形成したベルト
（ベルト径：３５ｍｍ）
・加圧部材４０：弾性層（Ｓｉスポンジ）の表面にＰＦＡ層を形成した部材
（径：３５ｍｍ）
・固定摺動部材３４４：基材３６２（Ｓｉゴム）の摺動面に不連続膜状のＤＬＣ層３６
４Ｂを形成した部材（基材３６２の表面が凹凸を有しており、ＤＬＣ層３６４
Ｂが該凹凸の少なくとも頂点を含む領域に形成されている）
【０１０６】
〔評価〕
上記実施例１および比較例１、２の評価と同様に、定着ベルトの駆動トルクの経時変化を測定し、固定摺動部材の磨耗を観察した。図９に示すように、実施例４では、摺動部材の磨耗による摺動特性の低下や、剥離が発生せず、長期間にわたって摺動特性を維持し、駆動トルクの増加を防止することができた。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置を示す概略構成図である。
【図２】第１の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る定着装置を示す概略断面図である。
【図４】（Ａ）は従来における定着ベルトの表面を示す概略断面図であり、（Ｂ）は第１の実施形態における定着ベルトの表面を示す概略断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る定着ベルトの概略平面図である。
【図６】ダイヤモンド、ＤＬＣ、およびグラファイトの構造等を示す表である。
【図７】第２の実施形態における固定摺動部材の表面を示す概略断面図である。
【図８】第３の実施形態における固定摺動部材の表面を示す概略断面図である。
【図９】実施例における駆動トルクの測定結果を示すグラフである。
【図１０】第２の実施形態に係る固定摺動部材の概略平面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１０ 感光体ドラム
１２ 帯電装置
１４ 露光装置
１６ 現像装置
１８ 中間転写体
２０ 清掃装置
２２ 除電露光装置
２４ 転写装置
２６Ａ，２６Ｂ 支持ロール
２８ 転写対向ロール
３０ 転写ロール
３２ 定着装置
３４ 清掃装置
３６ 用紙案内部材
３８、１３８ 定着ベルト
４０ 加圧ロール
４２ 磁界発生装置
４４、２４４、３４４ 固定摺動部材
４６ 発熱制御部材
４８ 支持部材
４８Ａ 支持部材本体
４８Ｃ シャフト
５０ 駆動伝達部材
５２ 剥離部材
６２ ベルト基材
６４Ａ 連続膜状のＤＬＣ層
６４Ｂ、２６４Ｂ、３６４Ｂ 不連続膜状のＤＬＣ層
６６、２６６ 溝
１００ 画像形成装置
２６２、３６２ 基材
３６２２ 凸部
３６２４ 凹部
Ｐ 記録紙
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト基材の表面に、少なくとも複数に分割して形成されたダイヤモンドライクカーボン層を備えることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
【請求項２】
前記ベルト基材が表面に凹凸を有し、前記ダイヤモンドライクカーボン層が、該凹凸の少なくとも頂点を含む領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置用ベルト。
【請求項３】
定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面に接する加圧部材と、
前記定着ベルトの内周面に接して摺動する１つ以上の固定摺動部材と、を備え、
前記定着ベルトとして、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置用ベルトであって、前記固定摺動部材との摺動面に前記ダイヤモンドライクカーボン層を備えたベルトを用いることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
前記定着ベルトにおけるダイヤモンドライクカーボン層が溝を介して複数に分割されており、該溝が、前記固定摺動部材との摺動方向の下流側から上流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されてい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】
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置用ベルトを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項３または請求項４に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
基材の摺動面に、少なくとも複数に分割して形成されたダイヤモンドライクカーボン層を備えることを特徴とする画像形成装置用固定摺動部材。
【請求項８】
前記基材が摺動面に凹凸を有し、前記ダイヤモンドライクカーボン層が、該凹凸の少なくとも頂点を含む領域に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置用固定摺動部材。
【請求項９】
定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面に接する加圧部材と、
前記定着ベルトの内周面に接して摺動する１つ以上の固定摺動部材と、を備え、
前記固定摺動部材として、請求項７または請求項８に記載の画像形成装置用固定摺動部材であって、前記定着ベルトとの摺動面に前記ダイヤモンドライクカーボン層を備えた固定摺動部材を用いることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
前記固定摺動部材におけるダイヤモンドライクカーボン層が溝を介して複数に分割されており、該溝が、前記定着ベルトとの摺動方向の上流側から下流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されていることを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
【請求項１１】
請求項７または請求項８に記載の画像形成装置用固定摺動部材を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項９または請求項１０に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
ベルト基材の表面に、少なくとも複数に分割して形成されたダイヤモンドライクカーボン層を備えることを特徴とする画像形成装置用ベルト。
【請求項２】
前記ベルト基材が表面に凹凸を有し、前記ダイヤモンドライクカーボン層が、該凹凸の少なくとも頂点を含む領域に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置用ベルト。
【請求項３】
定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面に接する加圧部材と、
前記定着ベルトの内周面に接して摺動する１つ以上の固定摺動部材と、を備え、
前記定着ベルトとして、請求項１または請求項２に記載の画像形成装置用ベルトであって、前記固定摺動部材との摺動面に前記ダイヤモンドライクカーボン層を備えたベルトを用いることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
前記定着ベルトにおけるダイヤモンドライクカーボン層が溝を介して複数に分割されており、該溝が、前記固定摺動部材との摺動方向の下流側から上流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されてい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】
請求項１または請求項２に記載の画像形成装置用ベルトを備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項３または請求項４に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
基材の摺動面に、少なくとも複数に分割して形成されたダイヤモンドライクカーボン層を備えることを特徴とする画像形成装置用固定摺動部材。
【請求項８】
前記基材が摺動面に凹凸を有し、前記ダイヤモンドライクカーボン層が、該凹凸の少なくとも頂点を含む領域に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置用固定摺動部材。
【請求項９】
定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面に接する加圧部材と、
前記定着ベルトの内周面に接して摺動する１つ以上の固定摺動部材と、を備え、
前記固定摺動部材として、請求項７または請求項８に記載の画像形成装置用固定摺動部材であって、前記定着ベルトとの摺動面に前記ダイヤモンドライクカーボン層を備えた固定摺動部材を用いることを特徴とする定着装置。
【請求項１０】
前記固定摺動部材におけるダイヤモンドライクカーボン層が溝を介して複数に分割されており、該溝が、前記定着ベルトとの摺動方向の上流側から下流側に向かう方向に対して、ベルト軸方向中央部方向に傾けて形成されていることを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
【請求項１１】
請求項７または請求項８に記載の画像形成装置用固定摺動部材を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１２】
請求項９または請求項１０に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【図５】
【図１０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−９３１７２（Ｐ２００９−９３１７２Ａ）
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４２７４６（Ｐ２００８−２４２７４６）
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年４月３０日（２００９．４．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２２日（２００８．９．２２）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]