(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）回転自在に配設された回転体と、
（ｂ）該回転体と当接させて配設された搬送部材と、
（ｃ）該搬送部材を前記回転体に押し付ける第１の加圧部材とを有するとともに、
（ｄ）該第１の加圧部材は、前記搬送部材と当接する部分に、球状の微粒子が配設された摺動部を備え、
（ｅ）前記微粒子は、一部が前記摺動部から突出させられ、
（ｆ）摺動部の表面粗さは、１０点平均粗さで１５〔μｍ〕以上にされることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
（ａ）前記微粒子の直径は１０〔μｍ〕以上、かつ、２０〔μｍ〕以下であり、
（ｂ）前記摺動部の厚さは２０〔μｍ〕以上、かつ、４０〔μｍ〕以下である請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記微粒子はシリコーンビーズである請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記搬送部材の走行方向における前記第１の加圧部材より下流側に配設され、前記搬送部材を前記回転体に押し付ける第２の加圧部材を有する請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
（ａ）前記搬送部材は、前記回転体の回転に伴って走行させられ、
（ｂ）前記第２の加圧部材は、前記搬送部材の走行に伴って回転させられる請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第１の加圧部材を前記搬送部材に向けて付勢する付勢部材を有する請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記搬送部材は無端ベルトである請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記第１の加圧部材は、前記回転体の軸方向において、前記搬送部材と当接する部分に摺動部を形成する第１の領域、及び摺動部を形成しない第２の領域を備える請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
前記第１の領域は前記回転体の軸方向における中央部に、前記第２の領域は前記回転体の軸方向における両端部に形成される請求項１〜８のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれか１項に記載の定着装置が搭載された画形成装置。
【請求項１１】
（ａ）回転自在に配設された回転体と、
（ｂ）該回転体と当接させて配設された搬送部材と、
（ｃ）該搬送部材を前記回転体に押し付ける第１の加圧部材とを有するとともに、
（ｄ）該第１の加圧部材は、前記搬送部材と当接する部分に、球状の微粒子が配設された摺動部を備え、
（ｅ）前記微粒子は、一部が前記摺動部から突出させられ、
（ｆ）前記第１の加圧部材は、前記回転体の軸方向における中央部に対応する第１の領域において、前記搬送部材を前記回転体に対して第１の押圧力で押圧し、前記回転体の軸方向における端部に対応する第２の領域において、前記搬送部材を前記回転体に対して前記第１の押圧力より小さい第２の押圧力で押圧し、
（ｇ）前記第１の領域に配設される前記微粒子の量は、前記第２の領域に配設される前記微粒子の量より多くされることを特徴とする定着装置。
【請求項１２】
前記微粒子が前記第１の領域にだけ配設される請求項１１に記載の定着装置。
【請求項１３】
請求項１１又は１２に記載の定着装置が搭載された画像形成装置。
【請求項１４】
（ａ）回転自在に配設された回転体と、
（ｂ）該回転体と当接させて配設された搬送部材と、
（ｃ）該搬送部材を前記回転体に押し付ける第１の加圧部材とを有するとともに、
（ｄ）該第１の加圧部材は、前記搬送部材と当接する部分に摺動部を形成する第１の領域、及び前記摺動部を形成しない第２の領域を備え、
（ｅ）前記摺動部に球状の微粒子が配設されることを特徴とする定着装置。
【請求項１５】
前記第１の領域は前記回転体の軸方向における中央部に、前記第２の領域は前記回転体の軸方向における両端部に形成される請求項１４に記載の定着装置。
【請求項１６】
請求項１４又は１５に記載の定着装置が搭載された画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の画像形成装置、例えば、プリンタにおいては、画像形成ユニット、ＬＥＤヘッド、転写ローラ、定着装置としての定着器等が配設され、前記画像形成ユニットに、感光体ドラム、帯電ローラ、現像器等が配設され、感光体ドラムとＬＥＤヘッド及び転写ローラとが対向させられる。そして、帯電ローラによって一様に帯電させられた感光体ドラムの表面をＬＥＤヘッドによって露光して静電潜像を形成し、該静電潜像を現像器によって現像してトナー像を形成し、該トナー像を転写ローラによって用紙に転写し、定着器において定着させることにより、画像を形成し、印刷を行うことができる。
【０００３】
前記現像器は、感光体ドラムに圧接させて配設され、感光体ドラムにトナーを付着させる現像ローラ、該現像ローラに圧接させて配設され、現像ローラにトナーを供給するトナー供給ローラ等を備える。
【０００４】
ところで、前記定着器は、加熱体を備えた定着ローラ、該定着ローラに圧接させられ、定着ローラが回転するのに伴って走行させられる無端ベルト、該無端ベルト内に配設され、無端ベルトを定着ローラに押し付ける加圧ローラ及び加圧パッド等を備え、無端ベルトの周方向における加圧ローラと加圧パッドとの間の部分と定着ローラとが当接させられ、両者によってニップ部が形成される。
【０００５】
前記定着器においては、無端ベルトと加圧パッドとが摺動するときに発生する摩擦力が大きいと、定着ローラを回転させるための定着用の駆動部としての定着用モータに加わる負荷が大きくなってしまう。そこで、加圧パッドを成形するための成形型において、キャビティ空間の内面にサンドブラスト等の処理を施したり、加圧パッドの表面に施されるコーティングの塗布条件を調整したりして、加圧パッドの表面を粗くし、無端ベルトと加圧パッドとの接触面積を小さくすることによって、前記摩擦力を小さくするようにしている（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２７５３７１号公報
【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、前記従来の定着器においては、無端ベルトと加圧パッドとが摺動するのに伴って発生する削れ粉が加圧パッドの表面に付着すると、付着した部分において加圧パッドの表面が平滑になり、無端ベルトと加圧パッドとの接触面積がその分大きくなってしまう。その場合、前記摩擦力を小さくすることができず、定着用モータに加わる負荷を小さくすることができない。
【０００８】
特に、高速で印刷を行おうとすると、定着器におけるニップ部の幅、すなわち、ニップ幅を大きくする必要があり、そのために、前記加圧パッドの幅を大きくすることは有効であるが、削れ粉がその分発生しやすい。
【０００９】
本発明は、前記従来の定着器の問題点を解決して、定着用の駆動部に加わる負荷を小さくすることが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】
【００１０】
そのために、本発明の定着装置においては、回転自在に配設された回転体と、該回転体と当接させて配設された搬送部材と、該搬送部材を前記回転体に押し付ける第１の加圧部材とを有する。
【００１１】
そして、該第１の加圧部材は、前記搬送部材と当接する部分に、球状の微粒子が配設された摺動部を備える。
また、前記微粒子は、一部が前記摺動部から突出させられる。
そして、摺動部の表面粗さは、１０点平均粗さで１５〔μｍ〕にされる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、定着装置においては、回転自在に配設された回転体と、該回転体と当接させて配設された搬送部材と、該搬送部材を前記回転体に押し付ける第１の加圧部材とを有する。
【００１３】
そして、該第１の加圧部材は、前記搬送部材と当接する部分に、球状の微粒子が配設された摺動部を備える。
また、前記微粒子は、一部が前記摺動部から突出させられる。
そして、摺動部の表面粗さは、１０点平均粗さで１５〔μｍ〕にされる。
【００１４】
この場合、第１の加圧部材は、前記搬送部材と当接する部分に、球状の微粒子が配設された摺動部を備えるので、搬送部材の内周面が削られるのが抑制される。したがって、第１の加圧部材の表面に付着する削れ粉の量が少なくなるので、第１の加圧部材の表面が平滑になるのを抑制することができ、搬送部材と第１の加圧部材との接触面積が大きくなるのを抑制することができる。その結果、長期間にわたって、搬送部材と第１の加圧部材とが摺動するときに発生する摩擦力を小さくすることができ、定着用の駆動部に加わる負荷を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施の形態における加圧パッドの表層の断面図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概念図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における定着器の断面図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態における定着ローラの第１の例を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態における加圧ローラの断面図である。
【図６】本発明の第１の実施の形態における定着ローラの第２の例を示す断面図である。
【図７】本発明の第１の実施の形態における無端ベルトの第１の例を示す断面図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における無端ベルトの第２の例を示す断面図である。
【図９】本発明の第１の実施の形態における無端ベルトの第３の例を示す断面図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態における他の定着器の断面図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における加圧パッドの断面図である。
【図１２】本発明の第２の実施の形態における加圧パッドにおける圧力分布を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施の形態における定着器の断面図である。
【図１４】本発明の第３の実施の形態における加熱装置の分解斜視図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態におけるの面状発熱体の分解斜視図である。
【図１６】本発明の第３の実施の形態における他の定着器の断面図である。
【図１７】本発明の第３の実施の形態における他の定着器の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としてのプリンタについて説明する。
【００１７】
図２は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概念図である。
【００１８】
図において、１０はプリンタ、４０は該プリンタ１０の本体、すなわち、装置本体であり、該装置本体４０内には、媒体としての図示されない用紙を搬送するための搬送路２５が形成され、該搬送路２５に搬送ローラ２６〜２９が配設される。また、前記搬送路２５に沿って、ブラック、イエロー、マゼンタ及びシアンの各色の現像剤像としてのトナー像を形成するための画像形成ユニット（ＩＤユニット）Ｂｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃが配設され、該各画像形成ユニットＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃは像担持体としての感光体ドラム１１を備える。
【００１９】
そして、前記各画像形成ユニットＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃと隣接させて露光装置としての、かつ、記録ヘッドとしてのＬＥＤヘッド２３が前記感光体ドラム１１と対向させて配設される。また、前記各画像形成ユニットＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの下方には、用紙を搬送するとともに、前記各トナー像を用紙に転写するための転写ユニット３４が配設される。なお、該転写ユニット３４によってベルト駆動ユニットが構成される。
【００２０】
そして、用紙の搬送方向における前記各画像形成ユニットＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃより下流側には、転写されたトナー像を用紙に定着させるための定着装置としての定着器３５が配設される。
【００２１】
各画像形成ユニットＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃにおいて、前記感光体ドラム１１は、所定の回転速度で回転させられ、帯電装置としての帯電ローラ１２によって一様に帯電させられ、表面に電荷を蓄えることができ、前記ＬＥＤヘッド２３による露光によって表面の電荷が除去されると、感光体ドラム１１の表面に潜像としての図示されない静電潜像が形成される。前記帯電ローラ１２は、一定の圧接力で感光体ドラム１１に圧接させられ、感光体ドラム１１と反対方向に回転させられる。
【００２２】
また、３６は、前記感光体ドラム１１に隣接させて配設され、静電潜像を現像してトナー像を形成する現像装置としての現像器であり、該現像器３６は、感光体ドラム１１に現像剤としてのトナーを付着させる現像剤担持体としての現像ローラ１６、該現像ローラ１６上のトナーの厚さを規制する現像剤層規制部材としての図示されない現像ブレード、前記現像ローラ１６にトナーを供給する現像剤供給部材としてのトナー供給ローラ１８等を備える。前記現像ローラ１６は、感光体ドラム１１に一定の圧接力で圧接させられ、感光体ドラム１１と反対方向に回転させられ、トナー供給ローラ１８は、現像ローラ１６に一定の圧接力で圧接させられ、現像ローラ１６と同じ方向に回転させられる。なお、前記感光体ドラム１１、現像ローラ１６、トナー供給ローラ１８等によって画像形成要素が構成される。
【００２３】
前記感光体ドラム１１、帯電ローラ１２、現像器３６等は、画像形成ユニットＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃの本体、すなわち、画像形成ユニット本体２０内に収容され、該画像形成ユニット本体２０の上方には、トナーを収容する現像剤収容部としての、かつ、現像剤カートリッジとしてのトナーカートリッジ１５が画像形成ユニット本体２０に対して着脱自在に配設される。
【００２４】
前記転写ユニット３４は、走行自在に配設された転写用搬送部材としての転写ベルト２１、及び各感光体ドラム１１と対向させて配設された転写部材としての転写ローラ２２を備える。前記転写ベルト２１及び転写ローラ２２は、図示されない電源によって所定の電圧が印加され、各感光体ドラム１１上の各色のトナー像を順次重ねて用紙に転写する。
【００２５】
また、装置本体４０は、ロワカバー３８ａ、及び該ロワカバー３８ａに対して支軸Ｓｈ１を中心に揺動自在に配設され、面Ａ−Ａで開閉自在なアッパカバー３８ｂを有し、該アッパカバー３８ｂに、排出された用紙を積載するためのスタッカ３１が配設される。そして、前記転写ユニット３４より下方において、搬送路２５の端部に、用紙を収容する媒体収容部としての用紙カセット３０が配設され、該用紙カセット３０に、用紙を繰り出す繰出部３２が配設される。
【００２６】
次に、前記構成のプリンタ１０の動作について説明する。
【００２７】
前記各画像形成ユニットＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃにおいて、帯電ローラ１２によって感光体ドラム１１の表面が一様に帯電させられ、ＬＥＤヘッド２３によって感光体ドラム１１の表面が露光されると、静電潜像が形成される。続いて、現像器３６において、前記静電潜像が現像されて各色のトナー像が形成される。
【００２８】
一方、用紙カセット３０に収容された用紙は、繰出部３２によって１枚ずつ繰り出され、搬送ローラ２６、２７によって搬送され、静電効果によって転写ベルト２１に付着させられ、該転写ベルト２１の走行に伴って、各画像形成ユニットＢｋ、Ｙ、Ｍ、Ｃと転写ユニット３４との間を搬送され、その間に、各色のトナー像が重ねて用紙に転写され、カラーのトナー像が形成される。続いて、用紙は、定着器３５に送られ、該定着器３５においてカラーのトナー像が加熱され、加圧されて用紙に定着させられ、カラーの画像が形成される。そして、用紙は、搬送ローラ２８、２９によって更に搬送され、スタッカ３１に排出される。
【００２９】
前記プリンタ１０には、図示されない外部装置と通信を行い、印刷データを受信する図示されない外部インタフェース、及び該外部インタフェースから印刷データを受信し、プリンタ１０全体の制御を行う図示されない制御部が配設される。
【００３０】
次に、前記定着器３５について説明する。
【００３１】
図３は本発明の第１の実施の形態における定着器の断面図、図４は本発明の第１の実施の形態における定着ローラの第１の例を示す断面図、図５は本発明の第１の実施の形態における加圧ローラの断面図、図６は本発明の第１の実施の形態における定着ローラの第２の例を示す断面図、図７は本発明の第１の実施の形態における無端ベルトの第１の例を示す断面図、図８は本発明の第１の実施の形態における無端ベルトの第２の例を示す断面図、図９は本発明の第１の実施の形態における無端ベルトの第３の例を示す断面図、図１０は本発明の第１の実施の形態における他の定着器の断面図である。
【００３２】
図３において、４１は矢印Ａ方向に回転自在に配設された加熱用の回転体としての定着ローラ、４２は該定着ローラ４１に圧接させて矢印Ｂ方向に走行自在（回動自在）に配設された搬送部材としての、かつ、定着ベルトとしての無端ベルト、４３は、該無端ベルト４２内において、支持部材としての図示されないホルダに取り付けられ、先端を、無端ベルト４２に当接させて配設され、無端ベルト４２を定着ローラ４１に押し付ける第１の加圧部材としての加圧パッド、４４は、前記無端ベルト４２内において、無端ベルト４２に当接させて矢印Ｃ方向に回転自在に配設され、無端ベルト４２を定着ローラ４１に押し付ける第２の加圧部材としての、かつ、加圧用の回転体としての加圧ローラ、４５は前記定着ローラ４１内に配設された加熱体としてのハロゲンランプである。前記加圧ローラ４４は用紙の搬送方向及び無端ベルト４２の走行方向における加圧パッド４３より下流側に配設される。なお、前記加圧パッド４３及び加圧ローラ４４は、定着ローラ４１と共に無端ベルト４２を挟持する挟持部材を構成する。
【００３３】
そして、前記加圧パッド４３の下端、及び前記加圧ローラ４４のシャフトの両端に、付勢部材としての図示されないばねが配設され、該ばねの付勢力によって前記加圧パッド４３及び加圧ローラ４４が無端ベルト４２に向けて付勢され、無端ベルト４２を定着ローラ４１に押し付ける。このとき、加圧パッド４３が無端ベルト４２を定着ローラ４１に押し付ける荷重は１０〔ｋｇｆ〕にされ、加圧パッド４３及び加圧ローラ４４が無端ベルト４２を定着ローラ４１に押し付ける荷重、すなわち、総荷重は２０〔ｋｇｆ〕にされる。
【００３４】
前記定着ローラ４１は、長手方向における一端に取り付けられた図示されないギヤを備え、該ギヤと装置本体４０内に配設された図示されない定着用の駆動ギヤとが噛合させられ、該駆動ギヤと定着用の駆動部としての図示されない定着用モータとが接続される。そして、該定着用モータを駆動することによって発生させられた回転は、駆動ギヤ及び前記ギヤを介して定着ローラ４１に伝達され、定着ローラ４１が回転するのに伴って無端ベルト４２が走行（回動）させられ、無端ベルト４２が走行させられるのに伴って加圧ローラ４４が回転させられて、用紙が搬送される。無端ベルト４２の周方向における加圧ローラ４４と加圧パッド４３との間の部分が定着ローラ４１と当接させられ、ニップ部ｎｐが形成される。
【００３５】
定着ローラ４１は、図４に示されるように、円筒形の形状を有する金属製の芯金４１ａ、及び該芯金４１ａを被覆して形成された弾性層４１ｂを備える。また、加圧ローラ４４は、図５に示されるように、円筒形の形状を有する金属製の芯金４４ａ、及び該芯金４４ａを被覆して形成された弾性層４４ｂを備える。
【００３６】
前記定着ローラ４１においては、図６に示されるように、弾性層４１ｂの表面に離型層４１ｃを形成することができる。同様に、加圧ローラ４４において、弾性層４４ｂの表面に離型層を形成することができる。なお、前記芯金４１ａ、４４ａとしては、一定の剛性を保つために、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属製のパイプが使用される。また、前記弾性層４１ｂ、４４ｂは、通常、シリコーンゴム、スポンジ状シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性の高いゴム材料によって形成される。
【００３７】
ところで、無端ベルト４２は、加圧パッド４３及び加圧ローラ４４によって定着ローラ４１に押し付けられて走行させられ、定着ローラ４１によって加熱されるので、柔軟性、剛性及び耐熱性を必要とする。
【００３８】
そこで、無端ベルト４２は、図７に示されるように、ニッケル、ステンレス等の金属、又は耐熱性樹脂であるポリイミドによって、薄く形成される。
【００３９】
例えば、無端ベルト４２を金属によって形成する場合、無端ベルト４２の厚さは３０〔μｍ〕以上、かつ、５０〔μｍ〕以下にされ、ポリイミドによって形成する場合、無端ベルト４２の厚さは５０〔μｍ〕以上、かつ、１００〔μｍ〕以下にされる。
【００４０】
ところで、両面印刷を行うことができるようにしたプリンタにおいては、無端ベルト４２と用紙におけるトナー像が定着させられた側の面とが圧接させられるので、無端ベルト４２と用紙との分離性を高くする必要がある。
【００４１】
そこで、図８に示されるように、無端ベルト４２における、ニッケル、ステンレス等の金属又は耐熱性樹脂であるポリイミドによって形成された薄い基体９１の上、すなわち、定着ローラ４１と当接する側の面に、離型層９２を被覆するようにしている。該離型層９２としては、耐熱性が高く、表面の自由エネルギーが低い樹脂、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（パーフルオロアルコキシアルカン）、ＦＥＰ（パーフルオロエチレン−プロペンコポリマー）等のフッ素系の樹脂が使用される。離型層９２の厚さは、摩耗によって過度に薄くならないように、また、熱伝導性を確保するために、１０〔μｍ〕以上、かつ、５０〔μｍ〕以下の範囲にされる。
【００４２】
この場合、前記無端ベルト４２と定着ローラ４１とが当接させられるので、定着ローラ４１の熱が基体９１に伝達され、さらに、加圧パッド４３及び加圧ローラ４４に伝達されると、基体９１、加圧パッド４３、加圧ローラ４４等が劣化し、耐久性が低くなってしまう。そこで、図９に示されるように、基体９１の上に、中間層として弾性層９３を被覆し、該弾性層９３の更に上に前記離型層９２を被覆するようにしている。弾性層９３としては、硬度が低く、断熱性の高い材料、例えば、シリコーンゴムが使用される。また、弾性層９３の厚さは、５０〔μｍ〕以上、かつ、３００〔μｍ〕以下の範囲にされる。
【００４３】
次に、前記定着器３５の動作について説明する。
【００４４】
まず、装置本体４０における印刷が開始されると、前記定着用モータが駆動され、定着ローラ４１が回転させられ、該定着ローラ４１の回転に伴って、定着ローラ４１と無端ベルト４２との間に発生した摩擦力によって無端ベルト４２が走行させられ、無端ベルト４２の走行に伴って、無端ベルト４２と加圧ローラ４４との間に発生した摩擦力によって、加圧ローラ４４が回転させられる。このとき、無端ベルト４２と加圧パッド４３とが摺動させられる。
【００４５】
また、前記制御部は、定着ローラ４１内に配設されたハロゲンランプ４５の通電を制御して、ハロゲンランプ４５を発熱させ、定着ローラ４１を加熱する。そして、定着ローラ４１には、温度検出部としての図示されない温度センサが配設され、該温度センサは、定着ローラ４１の表面の温度を検出し、センサ出力を前記制御部に送る。該制御部は、温度センサによって検出された温度があらかじめ設定された温度、すなわち、定着温度になるようにハロゲンランプ４５の通電を制御する。
【００４６】
続いて、カラーのトナー像が形成された用紙が定着器３５に送られてくると、定着ローラ４１はカラーのトナー像を加熱し、加圧パッド４３及び加圧ローラ４４は、無端ベルト４２を定着ローラ４１に押し付け、用紙を所定の圧力で加圧する。その結果、用紙上のカラーのトナー像が定着させられる。
【００４７】
本実施の形態においては、定着器３５において、用紙の搬送路２５の上方に定着ローラ４１が、搬送路２５の下方に無端ベルト４２、加圧パッド４３、加圧ローラ４４等が配設されるようになっているが、図１０に示されるように、用紙の搬送路２５より下に定着ローラ４１を、搬送路２５より上に無端ベルト４２、加圧パッド４３、加圧ローラ４４等を配設することができる。
【００４８】
その場合、定着ローラ４１は矢印Ｄ方向に回転自在に配設され、無端ベルト４２は定着ローラ４１に圧接させて矢印Ｅ方向に走行自在（回動自在）に配設され、加圧ローラ４４は無端ベルト４２に当接させて矢印Ｆ方向に回転自在に配設される。
【００４９】
次に、加圧パッド４３について説明する。
【００５０】
図１は本発明の第１の実施の形態における加圧パッドの表層の断面図、図１１は本発明の第１の実施の形態における加圧パッドの断面図である。
【００５１】
加圧パッド４３は、所定の形状、本実施の形態においては、「Ｌ」字状の形状を有し、ホルダによって支持される基部４３ａ、及び該基部４３ａから、加圧ローラ４４に近接する側に向けて、かつ、傾斜させて突出させられた加圧部４３ｂを備える。そして、該加圧部４３ｂは、基部４３ａの先端に被覆させられた中間層としての弾性層４３ｃ、及び該弾性層４３ｃの表面を被覆して形成された表層４３ｄを備える。
【００５２】
前記基部４３ａは、所定の剛性を保持するために、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属材料によって形成される。
【００５３】
また、弾性層４３ｃは、シリコーンゴム、スポンジ状のシリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性の高いゴム材料によって形成される。本実施の形態においては、熱硬化型のシリコーンゴムが使用される。
【００５４】
そして、表層４３ｄは、シリコーン系樹脂、フッ素系樹脂等の耐熱性が高く、摩擦係数の低い樹脂材料によって形成され、無端ベルト４２と当接する部分において無端ベルト４２と摺動させられ、摺動部を構成する。
【００５５】
本実施の形態において、表層４３ｄは、前記弾性層４３ｃの表面にシリコーン系樹脂から成るコーティング液を塗布することによって形成されたコーティング層であり、基材部４３ｅ、及び該基材部４３ｅに多数点在させて配設されたシリコーンビーズ４３ｆから成る。そして、シリコーンビーズ４３ｆを、一部を基材部４３ｅから突出させて基材部４３ｅに埋設することによって、表層４３ｄの表面が、球状の凸面を有する凹凸から成る粗面にされる。
【００５６】
なお、前記コーティング液は、シリコーンゴムに、エポキシ変性シリコーン及びアミノシランを添加することによって生成された基材、すなわち、コーティング基材に、固体潤滑剤として、球状の微粒子、本実施の形態においては、球状のシリコーン樹脂から成る前記シリコーンビーズ４３ｆを添加することによって生成される。
【００５７】
該シリコーンビーズ４３ｆの直径は１０〔μｍ〕以上、かつ、２０〔μｍ〕以下にされ、真球度は０．６以上にされる。表層４３ｄの厚さは２０〔μｍ〕以上、かつ、４０〔μｍ〕にされ、表面粗さは１０点平均粗さＲｚで１５〔μｍ〕以上にされる。表面粗さは、コーティング基材に添加されるシリコーンビーズ４３ｆの量を調整したり、コーティング液の塗布条件を調整したりすることによって設定することができる。
【００５８】
次に、従来の定着器及び本実施の形態における定着器３５をプリンタ１０に搭載して実験を行い、定着用モータに加わる負荷を比較した。比較結果を表１に示す。なお、定着用モータに加わる負荷は、定着ローラ４１の軸に加わるトルク、すなわち、軸トルクに換算して表される。
【００５９】
【表１】
0005508054.tif 000002
【００６０】
この場合、従来の定着器及び本実施の形態における定着器３５のいずれにおいても、加圧パッド４３は、Ａ４判の用紙に対して印刷を行うことができるように、表層４３ｄの長手方向（定着ローラ４１及び加圧ローラ４４の軸方向）の寸法が２３０〔ｍｍ〕にされ、表層４３ｄの幅（無端ベルト４２の走行方向の寸法）が７〔ｍｍ〕にされ、加圧パッド４３によって無端ベルト４２が定着ローラ４１に押し付けられるときの荷重が１０〔ｋｇｆ〕にされる。
【００６１】
また、定着ローラ４１の外径が２９〔ｍｍ〕にされ、弾性層４１ｂは、シリコーンゴムによって形成され、弾性層４１ｂの硬度が２０〔°〕（ＡＳＫＥＲ−Ｃ硬度計における定荷重を９．８〔Ｎ〕にして測定した。）にされ、弾性層４１ｂの厚さが０．８〔ｍｍ〕にされる。そして、加圧ローラ４４の外径が１８〔ｍｍ〕にされ、弾性層４４ｂは、シリコーンゴムによって形成され、弾性層４４ｂの硬度が５３〔°〕（ＪＩＳ−Ａに基づいて測定した。）にされ、弾性層４４ｂの厚さが１．０〔ｍｍ〕にされる。加圧ローラ４４によって無端ベルト４２が定着ローラ４１に押し付けられるときの荷重が１０〔ｋｇｆ〕にされ、加圧パッド４３及び加圧ローラ４４によって無端ベルト４２が定着ローラ４１に押し付けられるときの総荷重が２０〔ｋｇｆ〕にされる。
【００６２】
そして、本実施の形態においては、表層４３ｄのコーティング基材として、シリコーンゴムに、エポキシ変性シリコーン及びアミノシランを添加したものを使用し、コーティング基材にシリコーンビーズ４３ｆを添加した。その結果、表層４３ｄの厚さが２６〔μｍ〕以上、かつ、２８〔μｍ〕以下にされ、十点平均粗さＲｚが２６．３〔μｍ〕にされる。
【００６３】
また、従来の定着器においては、加圧パッドの表層のコーティング基材として、シリコーンゴムに、エポキシ変性シリコーン及びアミノシランを添加したものをコーティング基材とし、該コーティング基材に固体潤滑剤としてグラファイト粒子を添加した。その結果、表層の厚さが１５〔μｍ〕以上、かつ、２０〔μｍ〕以下にされ、十点平均粗さＲｚが８．１〔μｍ〕にされる。
【００６４】
そして、従来の定着器及び本実施の形態の定着器３５がそれぞれ搭載されたプリンタ１０によって、Ａ４判の用紙に対して毎分４０枚で連続印刷を行い、従来の定着器及び本実施の形態における定着器３５の保証寿命時の軸トルクを測定した。なお、保証寿命は、Ａ４判の用紙に対して、画像品位を低下させることなく、１０００００枚の印刷を行ったときをいう。
【００６５】
定着ローラ４１の軸トルクの上限値は、８〔ｋｇｆ−ｃｍ〕であり、軸トルクが上限値を超えると、定着用モータの動作が不安定になり、最終的には定着用モータが脱調してしまう。従来の定着器において、定着ローラの軸トルクは８．３〔ｋｇｆ−ｃｍ〕になり、上限値を超えてしまった。これに対して、本実施の形態の定着器３５において、定着ローラ４１の軸トルクは４．６〔ｋｇｆ−ｃｍ〕になり、上限値を超えることはなかった。
【００６６】
ところで、一般的に、微粒子は、主材料を物理的に粉砕することによって製造されるので、角張った形状を有する。そして、従来の定着器において固体潤滑剤として使用されるグラファイト粒子も、主材料を物理的に粉砕することによって製造されるので、角張った形状を有する。
【００６７】
したがって、従来の定着器においては、無端ベルトと加圧パッドとが摺動するときに、グラファイト粒子によって無端ベルトの内周面が削られ、このとき発生する削れ粉が加圧パッドの表面に付着すると、加圧パッドの表面が平滑になり、無端ベルトと加圧パッドとの接触面積が大きくなってしまう。その場合、無端ベルトと加圧パッドとが摺動するときに発生する摩擦力を小さくすることができず、定着用モータに加わる負荷を小さくすることができない。
【００６８】
これに対して、本実施の形態における定着器３５においては、固体潤滑剤として球状のシリコーンビーズ４３ｆが使用され、加圧パッド４３における無端ベルト４２と当接する部分に、球状の凸面を有する凹凸が形成されるので、シリコーンビーズ４３ｆによって無端ベルト４２の内周面が削られるのが抑制される。したがって、加圧パッド４３の表面に付着する削れ粉の量が少なくなるので、加圧パッド４３の表面が平滑になるのを抑制することができ、無端ベルト４２と加圧パッド４３との接触面積が大きくなるのを抑制することができる。その結果、長期間にわたって、無端ベルト４２と加圧パッド４３とが摺動するときに発生する摩擦力を小さくすることができ、定着用モータに加わる負荷を小さくすることができる。
【００６９】
そして、定着用モータの動作を安定させることができるので、定着用モータが脱調するのを防止することができる。
【００７０】
また、前記摩擦力を小さくするために、グリス等の潤滑剤を使用する必要がないので、潤滑剤が定着器３５から漏れて、定着器３５の周辺を汚したり、劣化させたりすることがないだけでなく、用紙を汚して画像品位を低下させることがない。
【００７１】
なお、本実施の形態においては、加圧パッド４３の表層４３ｄにシリコーンビーズ４３ｆが配設されるが、無端ベルト４２の内周面に表層を形成し、該表層にシリコーンビーズを配設することが考えられる。この場合、無端ベルト４２の内周面の面積が、加圧パッド４３の表面の面積より大きく、無端ベルト４２の内周面に表層を形成するために必要になるコーティング液の量が多くなるだけでなく、添加されるシリコーンビーズの量も多くなり、定着器３５のコストが高くなってしまう。また、無端ベルト４２の内周面と接触する加圧パッド４３以外の部材、例えば、加圧ローラ４４を安定させて回転させることができなくなってしまう。すなわち、加圧ローラ４４は、無端ベルト４２と加圧ローラ４４との間の摩擦力によって回転させられるが、無端ベルト４２の内周面に表層が形成され、該表層にシリコーンビーズが配設されると、無端ベルト４２と加圧ローラ４４との間ですべりが発生しやすくなり、加圧ローラ４４を安定させて回転させることができなくなってしまう。その結果、加圧ローラ４４が無端ベルト４２を定着ローラ４１に押し付けるときの荷重が変動することがあり、その場合、カラーのトナー像を正確に加圧することができなくなり、定着不良が発生してしまう。
【００７２】
したがって、本実施の形態においては、加圧パッド４３の表面の表層４３ｄだけにシリコーンビーズ４３ｆが配設される。
【００７３】
ところで、一般的に、定着器３５を通過する用紙は、定着ローラ４１によって加熱され、加圧パッド４３及び加圧ローラ４４によって加圧されるので、それに伴って、用紙にしわ、すなわち、定着しわが発生したり、カラーのトナー像のずれ、すなわち、画像ずれが発生したりすると、画像品位が低下してしまう。そして、定着しわ、画像ずれ等の発生は、前記ニップ部ｎｐ（図３）の長手方向（定着ローラ４１及び加圧ローラ４４の軸方向）における圧力分布に関係していることが知られている。
【００７４】
そこで、定着しわ、画像ずれ等が発生するのを防止するために、定着ローラ４１、加圧ローラ４４等の径を長手方向において変更し、例えば、中央部ほど径を大きくしてニップ部ｎｐに発生する圧力を高くし、両端ほど径を小さくしてニップ部ｎｐに発生する圧力を低くすることが考えられる。
【００７５】
また、加圧パッド４３の表面を、中央部ほど定着ローラ４１に近くしてニップ部ｎｐに発生する圧力を高くし、両端ほど定着ローラ４１から遠くしてニップ部ｎｐに発生する圧力を低くすることによって、定着しわ、画像ずれ等が発生するのを防止することが考えられる。
【００７６】
ところが、加圧パッド４３の形状に基づいてニップ部ｎｐに発生する圧力を設定すると、無端ベルト４２と加圧パッド４３とが摺動するときに、圧力が高い部分で無端ベルト４２の内周面が削られやすく、圧力が低い部分で無端ベルト４２の内周面が削られにくくなる。
【００７７】
その場合、本実施の形態のように、表層４３ｄの全体にシリコーンビーズ４３ｆが一様に配設されるようにすると、コーティング液に添加されるシリコーンビーズ４３ｆの量が多くなり、定着器３５のコストが高くなってしまう。
【００７８】
そこで、加圧パッド４３の長手方向において表層４３ｄに配設されるシリコーンビーズ４３ｆの量を変化させるようにした本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００７９】
図１２は本発明の第２の実施の形態における加圧パッドにおける圧力分布を示す図である。
【００８０】
この場合、第１の加圧部材としての加圧パッド４３の長手方向における中央部の第１の領域ＡＲ１において圧力が高く、両端部の第２の領域ＡＲ２、ＡＲ３において圧力が低くされるので、第１の領域ＡＲ１において無端ベルト４２の内周面が削られやすく、第２の領域ＡＲ２、ＡＲ３において無端ベルト４２の内周面が削られにくい。
【００８１】
そのために、第１の領域ＡＲ１において表層４３ｄに配設されるシリコーンビーズ４３ｆの量が多く、第２の領域ＡＲ２、ＡＲ３において表層４３ｄに配設されるシリコーンビーズ４３ｆの量が少なされるか、又は零にされる。すなわち、第１の領域ＡＲ１に摺動部が形成され、第２の領域ＡＲ２、ＡＲ３において摺動部が形成されない。なお、第２の領域ＡＲ２、ＡＲ３において、従来の定着器のように、表層にグラファイト粒子を配設することもできる。
【００８２】
したがって、コーティング液に添加されるシリコーンビーズ４３ｆの量を少なくすることができるので、定着装置としての定着器３５のコストを低くすることができる。
【００８３】
なお、図１２においては、加圧パッド４３の長手方向における中央部の領域ＡＲ１において圧力が高く、両端部の領域ＡＲ２、ＡＲ３において圧力が低くされるが、加圧パッド４３の長手方向における中央部の領域ＡＲ１において圧力を低く、両端部の領域ＡＲ２、ＡＲ３において圧力を高くすることができる。その場合、領域ＡＲ１において表層４３ｄに配設されるシリコーンビーズ４３ｆの量が少なされるか、又は零にされ、領域ＡＲ２、ＡＲ３において表層４３ｄに配設されるシリコーンビーズ４３ｆの量が多くされる。
【００８４】
なお、第１の実施の形態と同様に、搬送部材としての、かつ、定着ベルトとしての無端ベルト４２の内周面に表層を形成し、該表層にシリコーンビーズを配設することが考えられるが、無端ベルト４２の内周面に表層を形成するために必要になるコーティング液の量が多くなるだけでなく、添加されるシリコーンビーズの量も多くなり、定着器３５のコストが高くなってしまう。したがって、本実施の形態においても、加圧パッド４３の表層４３ｄだけにシリコーンビーズ４３ｆが配設される。
【００８５】
ところで、図１０に示されるように、用紙の搬送路２５より下に定着ローラ４１を、搬送路２５より上に無端ベルト４２、加圧パッド４３、加圧ローラ４４等を配設し、定着ローラ４１内にハロゲンランプ４５を配設すると、定着ローラ４１は、用紙上のトナー像を用紙の裏側から間接的に加熱することになり、トナー像を十分に溶融させることができない。
【００８６】
そこで、前記無端ベルト４２内に加熱体としての面状発熱体を配設するようにした本発明の第３の実施の形態について説明する。
【００８７】
図１３は本発明の第３の実施の形態における定着器の断面図、図１４は本発明の第３の実施の形態における加熱装置の分解斜視図、図１５は本発明の第３の実施の形態におけるの面状発熱体の分解斜視図、図１６は本発明の第３の実施の形態における他の定着器の断面図、図１７は本発明の第３の実施の形態における他の定着器の断面図である。
【００８８】
図において、５６は矢印Ｄ方向に回転自在に配設された空転用の回転体としての定着ローラ、４２は該定着ローラ５６に圧接させて矢印Ｅ方向に走行自在（回動自在）に配設された搬送部材としての、かつ、定着ベルトとしての無端ベルト、４３は、該無端ベルト４２内において、支持部材としての図示されないホルダに取り付けられ、先端を、無端ベルト４２に当接させて配設され、無端ベルト４２を定着ローラ５６に押し付ける第１の加圧部材としての加圧パッド、４４は、前記無端ベルト４２内において、無端ベルト４２に当接させて矢印Ｆ方向に回転自在に配設された第２の加圧部材としての、かつ、加圧用の回転体としての加圧ローラ、６１は前記無端ベルト４２内において、固定部材として所定の位置に固定された加熱装置、６２は、前記無端ベルト４２を介して加熱装置６１と対向させて矢印Ｇ方向に回転自在に配設された対向部材としての、かつ、パックアップ用の回転体としての補助ローラであり、該補助ローラ６２は無端ベルト４２の走行に伴って回転させられる。
【００８９】
前記加熱装置６１は、前記無端ベルト４２の内周面に沿って、延在させて配設された支持体６３、及び該支持体６３に取り付けられ、かつ、無端ベルト４２に当接させて配設され、該無端ベルト４２を加熱する面状発熱体６４を備え、前記補助ローラ６２は無端ベルト４２を前記面状発熱体６４に押し付け、面状発熱体６４に対して摺動させる。
【００９０】
前記支持体６３は、アルミニウム、銅等の熱伝導性及び加工性の高い金属、又は該金属を主成分とする合金で形成したり、鉄等の耐熱性及び剛性の高い金属、又は該金属を主成分とする合金、例えば、ステンレスで形成したりすることができる。
【００９１】
また、前記支持体６３の両端には、図示されない付勢部材としてのばねが配設され、該各ばねによって無端ベルト４２が架設される。
【００９２】
そして、前記支持体６３には、面状発熱体６４を保持するための切欠６３ａが形成され、支持体６３と面状発熱体６４とは、接着されることなく、補助ローラ６２によって無端ベルト４２を介して面状発熱体６４を押し付けることによって一体化される。
【００９３】
前記面状発熱体６４は、セラミックヒータ、ステンレスヒータ等から成り、無端ベルト４２の内周面と接触する面Ｓｈは、平面状又は円弧状面にされる。
【００９４】
また、前記面状発熱体６４は、ＳＵＳ４３０等から成る基板６４ａ、該基板６４ａ上に形成された薄いガラス膜から成る電気絶縁層６４ｂ、該電気絶縁層６４ｂ上にペースト状に形成された抵抗発熱体６４ｃ、該抵抗発熱体６４ｃの両端に形成された電極６４ｄ、及び前記抵抗発熱体６４ｃ、電極６４ｄ等を覆う保護層６４ｅを備える。本実施の形態において、前記面Ｓｈは保護層６４ｅによって形成されるが、面状発熱体６４を裏向きにして前記面Ｓｈを基板６４ａによって形成することができる。
【００９５】
前記抵抗発熱体６４ｃは、ニッケル・クロム合金、銀・パラジウム合金等の粉末によるスクリーン印刷によって形成され、前記電極６４ｄは、銀等の化学的に安定し、電気抵抗の低い金属、又はタングステン等の高融点金属によって形成され、前記保護層６４ｄは、ガラス、又はＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素系樹脂によって形成される。
【００９６】
また、前記定着ローラ５６及び補助ローラ６２は、第１の実施の形態における定着ローラ４１、加圧ローラ４４等と同様に、芯金、弾性層及び離型層を備え、前記芯金は、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属製のパイプによって形成され、前記弾性層は、シリコーンゴム、スポンジ状シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料によって形成され、前記離型層は、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等のフッ素系樹脂によって形成される。なお、前記弾性層及び離型層に代えて、スポンジ材、フェルト等にシリコーンオイル、フッ素系オイル等の離型剤を塗布したものを使用することができる。
【００９７】
本実施の形態においては、面状発熱体６４が無端ベルト４２を加熱するので、無端ベルト４２は、媒体としての用紙上の現像剤像としてのトナー像を用紙の表側から直接加熱することになり、トナー像を十分に溶融させることができ、画像品位を向上させることができる。
【００９８】
なお、図１６に示されるように、前記加熱装置６１に代えて加熱用の補助回転体としての加熱ローラ６５を配設し、該加熱ローラ６５内に加熱体としてのハロゲンランプ６６を配設することができる。前記加熱ローラ６５は、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属製のパイプによって形成され、矢印Ｈ方向に回転自在に配設され、無端ベルト４２の走行に伴って回転させられる。
【００９９】
この場合、前記制御部は、加熱ローラ６５内に配設されたハロゲンランプ６６の通電を制御して、ハロゲンランプ６６を発熱させ、加熱ローラ６５を加熱し、無端ベルト４２を加熱する。
【０１００】
また、図１７に示されるように、前記加熱装置６１に代えて、無端ベルト４２内にバックアップ用の補助回転体としての補助ローラ６７を配設し、無端ベルト４２を介して補助ローラ６７と対向させて加熱体としての電磁式ヒータ６８を配設することができる。前記補助ローラ６７は、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属製のパイプによって形成され、矢印Ｉ方向に回転自在に配設され、無端ベルト４２の走行に伴って回転させられる。
【０１０１】
この場合、前記制御部は、電磁式ヒータ６８に配設された図示されないコイルに供給される電流を制御して、電磁式ヒータ６８を発熱させ、無端ベルト４２を加熱する。
【０１０２】
前記各実施の形態においては、プリンタ１０の定着器３５について説明しているが、本発明を、複写機、ファクシミリ装置、複合機等の定着器に適用することができる。
【０１０３】
また、前記各実施の形態においては、定着器３５の加圧パッド４３について説明しているが、本発明をその他の耐摩耗性が必要とされる部材に適用することもできる。
【０１０４】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【符号の説明】
【０１０５】
３５    定着器
４１、５６    定着ローラ
４２    無端ベルト
４３    加圧パッド
４３ｄ    表層
４５    ハロゲンランプ
【図１】
0005508054.tif 000003
【図２】
0005508054.tif 000004
【図３】
0005508054.tif 000005
【図４】
0005508054.tif 000006
【図５】
0005508054.tif 000007
【図６】
0005508054.tif 000008
【図７】
0005508054.tif 000009
【図８】
0005508054.tif 000010
【図９】
0005508054.tif 000011
【図１０】
0005508054.tif 000012
【図１１】
0005508054.tif 000013
【図１２】
0005508054.tif 000014
【図１３】
0005508054.tif 000015
【図１４】
0005508054.tif 000016
【図１５】
0005508054.tif 000017
【図１６】
0005508054.tif 000018
【図１７】
0005508054.tif 000019