(57)【要約】【課題】定着ベルトと面状発熱体との間の摺動負荷を低減できる定着装置及びこの定着装置を提供する。【解決手段】定着装置９は、回転可能な無端状の定着ベルト２１と、前記定着ベルト２１を加熱する面状発熱体２３と、前記面状発熱体２３を前記定着ベルト２１の内周面２１ａに接触するように支持する支持部材２５と、前記定着ベルト２１を挟んで前記面状発熱体２３に押圧されて、前記定着ベルト２１との間に加圧領域を形成する加圧部材と、を備える。前記定着ベルト２１の内周面２１ａには、前記定着ベルト２１の周方向Ｘに沿った複数の溝３１が形成されている。前記支持部材２５は、前記定着ベルト２１の内周面２１ａに対して摺動する摺動面２５ａを有する。前記摺動面２５ａには、前記周方向Ｘに沿った複数の溝４１が形成され、該複数の溝４１は、前記定着ベルト２１ａの前記溝３１と幅方向Ｙにおいて重なっていない。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを加熱する面状発熱体と、
前記面状発熱体を前記定着ベルトの内周面に接触するように支持する支持部材と、
前記定着ベルトを挟んで前記面状発熱体に押圧されて、前記定着ベルトとの間に、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧する加圧領域を形成する加圧部材と、を備え、
前記定着ベルトの内周面には、前記定着ベルトの周方向に沿った複数の凹凸形状が形成されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記面状発熱体及び前記支持部材は、前記定着ベルトの内周面に対して摺動する摺動面を有し、
前記摺動面の少なくとも一方には、前記周方向に沿った複数の凹凸形状が形成されてい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】
前記摺動面の少なくとも一方の前記複数の凹凸形状は、前記周方向と直交する幅方向において、前記定着ベルトの前記凹凸形状とは重なっていないことを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記凹凸形状は、前記周方向と直交する幅方向に一定間隔で形成された直線状の溝であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
前記トナー像を前記用紙に定着する請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置と、を備えてい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、用紙にトナー像を定着させる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定着装置には、無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内周面に接触して定着ベルトを加熱する面状発熱体と、定着ベルトを挟んで面状発熱体に押圧されて、定着ベルトとの間に加圧領域を形成する押圧部材と、を備える構成がある。定着ベルトは押圧部材の回転に従動して回転し、トナー像が転写された用紙が加圧領域を通過すると、トナー像が加熱及び加圧されて用紙に定着される。
【０００３】
一般に、定着ベルトを円滑に回転させるために、定着ベルトの内周面と面状発熱体の摺動面との間には潤滑剤が介在される。特許文献１には、平板状の加熱体（面状発熱体）を支持する支持部材に、潤滑剤を拡散させる拡散手段を設けた加熱装置（定着装置）が記載されている。拡散手段は、一例として、複数のボスであり、被加熱体（用紙）が侵入する側に設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平９−１０１６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような構成の定着装置では、定着ベルトの回転によって、潤滑剤は、定着ベルトの内周面と面状発熱体の摺動面との間に留まらず、定着ベルトの内周面を伝って流れ出してしまう。このように、定着ベルトの内周面と面状発熱体の摺動面との間に存在する潤滑剤の量が減ると、定着ベルトが回転する際に面状発熱体に対する負荷が増加し、定着ベルトが円滑に回転できなくなったり、定着ベルトの内周面の摩耗が促進されたりする。
【０００６】
また、上記特許文献１に記載されているように複数のボスを設けた場合、定着ベルトによって摩耗してしまい、潤滑剤の拡散効果が持続しない虞がある。
【０００７】
本発明は上記事情を考慮し、定着ベルトの内周面と面状発熱体の摺動面との間の摺動負荷を低減できる定着装置及びこの定着装置を備える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】
【０００８】
上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを加熱する面状発熱体と、前記面状発熱体を前記定着ベルトの内周面に接触するように支持する支持部材と、前記定着ベルトを挟んで前記面状発熱体に押圧されて、前記定着ベルトとの間に、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧する加圧領域を形成する加圧部材と、を備え、前記定着ベルトの内周面には、前記定着ベルトの周方向に沿った複数の凹凸形状が形成されていることを特徴とする。
【０００９】
本発明の定着装置において、前記面状発熱体及び前記支持部材は、前記定着ベルトの内周面に対して摺動する摺動面を有し、前記摺動面の少なくとも一方には、前記周方向に沿った複数の凹凸形状が形成されていることを特徴としてもよい。
【００１０】
本発明の定着装置において、前記摺動面の少なくとも一方の前記複数の凹凸形状は、前記周方向と直交する幅方向において、前記定着ベルトの前記凹凸形状とは重なっていないことを特徴としてもよい。
【００１１】
本発明の定着装置において、前記凹凸形状は、前記周方向と直交する幅方向に一定間隔で形成された直線状の溝であることを特徴としてもよい。
【００１２】
本発明の画像形成装置は、用紙にトナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像を前記用紙に定着する前記定着装置と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、定着ベルトと支持部材との接触面積が、溝の分だけ少なくなるので、支持部材及び面状発熱体に対する定着ベルトの摺動負荷を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターの内部構成を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る定着装置において、定着ベルトの内周面と支持部材の摺動面とを示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る定着装置において、支持部材の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
まず、図１を用いて、画像形成装置としてのプリンターの全体の構成について説明する。図１はプリンター１の内部構成を模式的に示す正面図である。以下、図１における紙面手前側をプリンター１の正面側（前側）とする。
【００１６】
プリンター１の装置本体２には、用紙Ｓが収容される給紙カセット３と、給紙カセット３から用紙Ｓを送り出す給紙装置５と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部７と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置９と、用紙Ｓを排紙する排紙装置１１と、排紙された用紙Ｓが積載される排紙トレイ１３と、が備えられている。さらに、装置本体２には、給紙装置５から、画像形成部７と定着装置９とを通って排紙装置１１に向かう用紙Ｓの搬送経路１５が形成されている。
【００１７】
次に、定着装置９について、図２及び図３を参照して説明する。図２は定着装置の断面図である。図３は定着ベルトの内周面と支持部材の摺動面とを示す平面図であり、上側の図は、定着ベルトの内周面を示す平面図、下側の図は、支持部材を下側から見た平面図である。
【００１８】
図２に示されるように、定着装置９は、定着ベルト２１と、定着ベルト２１を加熱する面状発熱体２３と、面状発熱体２３を支持する支持部材２５と、定着ベルト２１との間に加圧領域Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラー２７と、を備えている。
【００１９】
定着ベルト２１は無端状のベルトであり、所定の内径と用紙Ｓの幅よりも長い幅とを有している。定着ベルト２１は、可撓性を有する材料で形成され、基材層と、基材層の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。基材層は、ＳＵＳやＮｉ等の金属で形成される。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、ＰＦＡチューブ等で形成される。基材層の内周面に摺動層が形成される場合もある。摺動層は、ポリイミドアミドやＰＴＦＥ等で形成される。定着ベルト２１の両端部は、定着ハウジング（図示省略）に回転可能に支持されている。
【００２０】
図３に示されるように、定着ベルト２１の内周面２１ａ（基材層の表面）には、定着ベルト２１の周方向Ｘに沿って、複数の凹凸形状としての複数の直線状の溝３１が形成されている。複数の溝３１は、周方向Ｘと直交する幅方向Ｙに一定の間隔を開けて形成されている。各溝３１の断面形状は、矩形状又は半円状であり、所定の深さと幅とを有している。一例として、溝３１の平面面積の単位面積に対する割合は５％〜２０％である。
【００２１】
再度図２を参照して、定着ベルト２１の中空部には、ステー３３が貫通している。ステー３３の両端部は、定着ハウジングに支持されている。
【００２２】
面状発熱体２３は平板状の部材であり、定着ベルト２１の周方向Ｘに沿った所定の長さと、定着ベルト２１の幅（周方向Ｘと交差する幅方向Ｙに沿った長さ）と同等の幅と、所定の厚さとを有している。面状発熱体２３は、ステンレスやセラミック製の基板と、ガラス等から成る電気絶縁層と、電極を有する抵抗発熱体層と、保護層とが順番に積層された積層構造を有している。保護層の表面は平坦に形成されて、定着ベルト２１の内周面２１ａに接触する摺動面２３ａとなっている。電極を通して抵抗発熱体層に通電することで抵抗発熱体層が発熱する。
【００２３】
支持部材２５は、略半円筒状の部材であり、定着ベルト２１の幅と同等の幅を有している。支持部材２５は、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性の樹脂で形成されている。
【００２４】
支持部材２５の外周面２５ａは、定着ベルト２１の内周面２１ａに沿うように湾曲している。支持部材２５の頂部には、平坦な外周面３５ａを有する平坦部３５が、幅方向Ｙに沿って形成されている。平坦部３５には、面状発熱体２３を収容するための凹部３７が幅方向Ｙに沿って形成されている。
【００２５】
図３に示されるように、凹部３７以外の支持部材２５の外周面２５ａ（平坦部３５の外周面３５ａを含む）には、定着ベルト２１の周方向Ｘに沿って、複数の凹凸形状としての複数の直線状の溝４１が形成されている。複数の溝４１は、幅方向Ｙに一定の間隔を開けて形成されている。各溝４１は、断面形状が矩形状又は半円状であり、所定の深さと幅とを有している。複数の溝４１は、定着ベルト２１の内周面２１ａに形成された複数の溝３１と、幅方向Ｙにおいて重ならないように形成されている。一例として、溝４１の平面面積の単位面積に対する割合は５〜２０％である。
【００２６】
再度図２を参照して、面状発熱体２３は、摺動面２３ａ（保護層の表面）が外側となる向きで凹部３７に嵌め込まれている。これにより、面状発熱体２３の摺動面２３ａは、支持部材２５の外周面２５ａの一部（平坦部３５の外周面３５ａ）を形成する。支持部材２５は、凹部３７に嵌め込まれた面状発熱体２３の摺動面２３ａが、定着ベルト２１の内周面２１ａに上側から接触するようにステー３３に保持されている。これにより、定着ベルト２１によって面状発熱体２３が凹部３７に保持される。なお、平坦部３５の外周面３５ａと、平坦部３５の外周面３５ａ以外の支持部材２５の外周面２５ａの一部も、定着ベルト２１の内周面２１ａに接触している。つまり、後述するように定着ベルト２１が回転した際、平坦部３５の外周面３５ａと、支持部材２５の外周面２５ａの一部とは、定着ベルト２１の内周面２１ａに対して摺動する摺動面である。以降、平坦部３５の外周面３５ａと、支持部材２５の外周面２５ａの一部とを、支持部材２５の摺動面とする。
【００２７】
加圧ローラー２７は、芯金と、芯金の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、ＰＦＡチューブ等で形成される。
【００２８】
加圧ローラー２７は、定着ベルト２１の下方から面状発熱体２３に押し付けられるように支持されている。これにより、定着ベルト２１と加圧ローラー２７との間に加圧領域Ｎが形成される。周方向Ｘに沿った加圧領域Ｎの長さＬ１は、面状発熱体２３の長さＬ２よりも短い。加圧ローラー２７はモーター（図示省略）によって駆動されて回転する。加圧ローラー２７がモーターで駆動されて回転すると、定着ベルト２１は、加圧ローラー２７とは反対の方向に従動回転する。これにより、加圧領域Ｎを用紙Ｓが通過する。
【００２９】
上記構成を有する定着装置９の定着動作について説明する。まず、加圧ローラー２７がモーターによって駆動されて回転し、定着ベルト２１は、加圧ローラー２７に従動して、加圧ローラー２７の回転方向とは反対の方向（図２の時計回り方向）に回転する。同時に、面状発熱体２３が駆動されて定着ベルト２１を加熱する。定着ベルト２１は、所定の制御温度（例えば、１６０℃）となるまで加熱される。このように定着ベルト２１が加熱された後、トナー像が転写された用紙Ｓが加圧領域Ｎに搬送される。用紙Ｓは加圧領域Ｎを通過時に、定着ベルト２１によって加熱されると共に加圧ローラー２７と定着ベルト２１とによって加圧されて、トナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは、加圧領域Ｎから搬送経路１５に沿って搬送される。
【００３０】
面状発熱体２３の摺動面２３ａと、定着ベルト２１の内周面２１ａとの間には、潤滑剤が介在されている。これにより、定着ベルト２１の内周面２１ａが面状発熱体２３の摺動面２３ａ及び支持部材２５の摺動面に対して円滑に摺動するようになっている。また、定着ベルト２１の内周面２１ａと支持部材２５の摺動面とには、それぞれ溝３１と４１が形成されているので、定着ベルト２１の内周面２１ａと支持部材２５の摺動面との接触面積が、溝３１及び４１の分だけ少なくなっている。
【００３１】
上記説明したように、本発明の定着装置９によれば、定着ベルト２１の内周面２１ａと支持部材２５の摺動面との接触面積が、溝３１及び４１の分だけ少なくなるので、支持部材２５及び面状発熱体２３に対する定着ベルト２１の摺動負荷を低減できる。したがって、定着ベルト２１を円滑に回転させることができ、さらに、定着ベルト２１の内周面２１ａの摩耗も防止できる。
【００３２】
また、定着ベルト２１の溝３１の平面面積の単位面積に対する割合を５〜２０％とし、支持部材２５の溝４１の平面面積の単位面積に対する割合を５〜２０％とすることで、定着ベルト２１や支持部材２５の強度の低下を防止しつつ、両者の接触面積を低減することができる。
【００３３】
また、定着ベルト２１の溝３１と支持部材２５の溝４１とは、幅方向Ｙにおいて重なっていないので、より接触面積を低減できる。さらに、溝３１及び４１に潤滑剤が保持されるので、潤滑剤の枯渇を低減できる。
【００３４】
また、溝３１及び４１は、断面形状が矩形状又は半円状で、直線状の形状を有しているので、定着ベルト２１の内周面２１ａ及び支持部材２５の摺動面の加工が容易である。
【００３５】
また、面状発熱体２３の保護層にも、支持部材２５と同様に溝を形成してもよい。この場合、接触面積をさらに少なくすることができる。ただし、面状発熱体２３の強度を考慮して、溝の数や幅、深さを設定することが好ましい。
【００３６】
本実施形態では、定着ベルト２１の内周面２１ａと支持部材２５の摺動面にそれぞれ溝３１及び４１を形成したが、定着ベルト２１の内周面２１ａのみ、あるいは、支持部材２５の摺動面のみに溝を形成してもよい。この場合も、定着ベルト２１の内周面２１ａと支持部材２５の摺動面との接触面積を低減することができる。
【００３７】
次に、定着装置９の支持部材２５の変形例について、図４を参照して説明する。図４は、支持部材の断面図である。
【００３８】
この変形例では、支持部材２５の摺動面に、凹凸形状として、周方向Ｘに沿った直線状の凸部５３と、その両側の凹部５５と、を有する凹凸部５１が形成されている。凸部５３は、断面視にて矩形状であり、上面は、支持部材２５の摺動面と同じ高さである。各凹部５５は、凸部５３から外側に向かって徐々に浅くなるように形成されている。なお、凸部５３は、断面視にて半円状であってもよい。
【００３９】
変形例においても、定着ベルト２１の内周面２１ａの溝３１と凹凸部５１の凹部５５との平面面積の分だけ、定着ベルト２１の内周面２１ａと支持部材２５の摺動面との間の接触面積を低減できる。したがって、定着ベルト２１を円滑に回転させることができ、さらに、定着ベルト２１の内周面２１ａの摩耗も防止できる。なお、凹凸部５１の形状は本実施形態に限らない。
【００４０】
本発明は特定の実施形態について記載されてきたが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の範囲及び主旨を逸脱しない限りにおいて、当業者は上記実施形態を改変可能である。
【符号の説明】
【００４１】
１  プリンター（画像形成装置）
７  画像形成部
９  定着装置
２１  定着ベルト
２１ａ  内周面
２３  面状発熱体
２３ａ  摺動面
２５  支持部材
２５ａ、３５ａ  外周面（摺動面）
２７  加圧ローラー（加圧部材）
３１  溝（凹凸形状）
４１  溝（凹凸形状）
５１  凹凸部（凹凸形状）
Ｎ  加圧領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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