(57)【要約】【課題】定着ベルトを用いる定着装置において定着ベルトと押圧部材との間の摺動部材を無くす。【解決手段】定着ベルト１８を用いる定着装置１６において、定着ベルト１８を加熱ロール１７に押し付ける押圧パッド１９をポリエチレンテレフタレートで構成した。そして、押圧パッド１９を、摺動部材を介することなく定着ベルト１８の内周に直接接触させた状態で設けた。摺動部材が不要なので定着装置１６の構造や組立および製造が簡単になる。また、部品点数が減るので定着装置１６のコストが低減する。さらに、押圧パッド１９の形状が定着ニップ部Ｎの形状として反映されるので、皺性能をはじめとする定着性能が向上する。また、摺動部材の存在を見越して定着性能が発揮されるように押圧パッド１９を設計する場合に比べ、押圧パッド１９の設計が容易になる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転部材の外周に接した状態で設けられた無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの内周側に、前記定着ベルトと前記回転部材との間に押圧力を作用させるように設けられた押圧部材と、
を備え、
前記押圧部材の構成材料がポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記定着ベルトは、その内周が前記押圧部材に直接接触した状態で設けられていることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
前記押圧部材の構成材料にはガラス繊維、フィラーまたはそれらの両方が含有されていることを特徴とする請求項１または２記載の定着装置。
【請求項４】
前記ガラス繊維、フィラーまたはそれらの両方の含有量が３０％以上であることを特徴とする請求項３記載の定着装置。
【請求項５】
像保持体に現像された画像を記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体に転写された画像を定着する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置と、
を備え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、定着装置および画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいは、これらの機能を併せ持つ画像形成装置においては、未定着のトナーによる画像が転写された用紙等を定着装置に送り、用紙等を加熱および加圧することで用紙等に画像を定着させている。
【０００３】
定着装置には、定着ロールと、その外周に接するように設けられた無端状の定着ベルトとを備える構造の定着装置がある。定着ロールと定着ベルトとの間に定着ニップ部が形成されている。定着ベルトの内周において定着ニップ部の位置には、摺動部材を介して押圧部材が設けられている（特許文献１，２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−４７７６９号公報
【特許文献２】特開２０１０−２１１２２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、定着ベルトを用いる定着装置において定着ベルトと押圧部材との間の摺動部材を無くすことのできる技術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】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の定着装置は、回転部材の外周に接した状態で設けられた無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの内周側に、前記定着ベルトと前記回転部材との間に押圧力を作用させるように設けられた押圧部材と、を備え、前記押圧部材の構成材料がポリエチレンテレフタレートであることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項２に記載の本発明の定着装置は、請求項１に記載の発明において、前記定着ベルトは、その内周が前記押圧部材に直接接触した状態で設けられていることを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３に記載の本発明の定着装置は、請求項１または２に記載の発明において、前記押圧部材の構成材料にはガラス繊維、フィラーまたはそれらの両方が含有されていることを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４に記載の本発明の定着装置は、請求項１、２または３に記載の発明において、前記ガラス繊維、フィラーまたはそれらの両方の含有量が３０％以上であることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５に記載の本発明の画像形成装置は、像保持体に現像された画像を記録媒体に転写する転写手段と、前記記録媒体に転写された画像を定着する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の定着装置と、を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１記載の発明によれば、定着ベルトを用いる定着装置において定着ベルトと押圧部材との間の摺動部材を無くすことが可能になる。
【００１２】
請求項２記載の発明によれば、押圧部材の形状を定着ニップ部の形状として反映させることが可能になる。
【００１３】
請求項３記載の発明によれば、定着ベルトと押圧部材との摺動抵抗を低減することが可能になる。
【００１４】
請求項４記載の発明によれば、押圧部材の機械的強度を確保しながら定着ベルトと押圧部材との摺動抵抗を低減することが可能になる。
【００１５】
請求項５記載の発明によれば、定着ベルトと押圧部材との間に摺動部材の無い定着装置を備える画像形成装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る画像形成装置の構成の概略図である。
【図２】図１の画像形成装置を構成する定着装置の断面図である。
【図３】定着装置の押圧部材の材料を変えた場合に摺動部材の有無によるトルクおよび異音の判定結果を表にまとめた図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の一例としての実施の形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための図面において、同一の構成要素には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００１８】
図１は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の構成の概略図である。
【００１９】
画像形成装置１は、例えば、複写機、プリンタ、ファクシミリまたはそれら機能を併せ持つ画像形成装置のように、用紙（記録媒体の一例）Ｐに画像を形成する装置であり、画像処理部２と、給紙部３と、画像形成部４と、排紙部５とを備えている。
【００２０】
画像処理部２は、外部から入力される画像情報に対して、例えば、Ａ／Ｄ変換、濃度補正およびシェーディング補正のような予め決められた画像処理を施す回路部である。この画像処理部２には、例えば、パーソナルコンピュータ等のようなホストコンピュータから送られる画像情報、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）、電話回線またはインターネット等のような通信回線を介して送られる画像情報、あるいは画像読取装置によって読み取られた画像情報が入力される。
【００２１】
給紙部３は、画像形成部４に対して用紙Ｐを供給する構成部であり、用紙Ｐを収容する複数個の容器６と、フィードロール７ａと、レジストロール対７ｂとを備えている。なお、図１中の破線ＣＬは用紙Ｐが搬送される経路を示している。
【００２２】
各容器６には、複数枚の用紙Ｐが収容されている。これら複数の容器６のいずれか１つに収容された用紙Ｐは、フィードロール７ａによって１枚ずつ抜き取られ、経路ＣＬを通じてレジストロール対７ｂに送られ、ここでトナーによる画像の転写のタイミングに合わせて画像形成部４に送られる。
【００２３】
画像形成部４は、画像処理部２から送られる画像情報に基づいて、給紙部３から送られる用紙Ｐに対して電子写真技術により画像を形成する構成部であり、感光体ドラム（像保持体の一例）８と、帯電ロール９と、露光装置１０と、現像ロール１１と、転写ロール（転写手段の一例）１２と、クリーナーブレード１３と、剥離部材１５と、定着装置１６とを備えている。このうち、感光体ドラム８、帯電ロール９、現像ロール１１、クリーナーブレード１３および剥離部材１５等は画像形成体として一体的に取り扱える構成になっている。
【００２４】
感光体ドラム８は、例えば、アルミニウム製の円筒形の基体における外周面に有機感光体（Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｐｈｏｔｏ−ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ：ＯＰＣ）やアモルファスシリコン等のような感光層を設けることで形成されており、矢印で示すように、時計回りに回転自在な状態で支持されている。
【００２５】
帯電ロール９は、帯電バイアスが印加されることにより、感光体ドラム８の表面を、予め決められた極性および電位に帯電する部材であり、感光体ドラム８の近傍に設置されている。
【００２６】
露光装置１０は、帯電ロール９により帯電された感光体ドラム８の表面にレーザ光ＬＢを照射して露光し、露光部分の電荷を除去して静電潜像を形成する装置であり、レーザ発振器（図示せず）と、回転多面鏡１０ａと、反射ミラー１０ｂ，１０ｃとを備えている。レーザ発振器は、レーザ光ＬＢの光源であり、上記画像処理部２から送られる画像情報に基づいてオンオフ制御される。このレーザ発振器から放射されたレーザ光ＬＢは、回転多面鏡１０ａによって偏向走査され、反射ミラー１０ｂ，１０ｃを介して感光体ドラム８の表面に照射される。
【００２７】
現像ロール１１は、感光体ドラム８の表面の静電潜像に現像剤を付与することで画像を現像する部材であり、感光体ドラム８の近傍であって上記帯電ロール９よりも感光体ドラム８の回転方向下流に反時計回りに回転自在な状態で設置されている。この現像ロール１１に現像バイアスを印加することにより、トナーが感光体ドラム８の表面の静電潜像に付着して画像として現像される。
【００２８】
転写ロール１２は、感光体ドラム８の表面に形成された画像を用紙Ｐに転写させる部材であり、感光体ドラム８に接触するように、上記現像ロール１１よりも感光体ドラム８の回転方向の下流に設置されている。この転写ロール１２に感光体ドラム８の表面の画像の極性に対して逆極性の転写バイアスが印加されることにより、感光体ドラム８の表面の画像が用紙Ｐに転写される。この感光体ドラム８と転写ロール１２との対向部分が転写ニップ部となる。
【００２９】
クリーナーブレード１３は、転写工程後の感光体ドラム８の表面に残留したトナーを除去して感光体ドラム８の表面を清掃する部材である。このクリーナーブレード１３により除去され回収された残留現像剤は、回収室内に回収されるようになっている。
【００３０】
剥離部材１５は、画像が転写された後の用紙Ｐを感光体ドラム８から剥離する部材であり、上記転写ロール１２よりも感光体ドラム８の回転方向下流に設置されている。この剥離部材１５は、例えば、感光体ドラム８の軸方向に沿って予め決められた距離だけ離れた２箇所に設置されている。剥離部材１５の個数は、３個以上でも良い。各剥離部材１５は、支持体１５ａと、剥離爪１５ｂと、ホイール１５ｃとを備えている。
【００３１】
定着装置１６は、画像が転写された用紙Ｐに対して熱および圧力を与えて画像を用紙Ｐに定着させる装置であり、加熱ロール（回転部材の一例）１７と、その外周に接触した状態で設けられた無端状の周面を有する定着ベルト１８とを備えている。この定着装置１６により画像が定着された用紙Ｐは、排紙部５の排紙ロール対５ａにより、排紙部５の排紙領域５ｂ上に排出される。
【００３２】
次に、図２は図１の画像形成装置を構成する定着装置の断面図、図３は押圧部材の材料を変えた場合に摺動部材の有無によるトルクおよび異音の判定結果を表にまとめた図である。
【００３３】
定着装置１６は、加熱ロール１７と、定着ベルト１８と、押圧パッド（押圧部材の一例）１９と、支持部材２０と、搬送部材２１とを備えている。
【００３４】
加熱ロール１７は、回転自在の状態で定着装置１６に軸支されており、円筒状の芯金１７ａと、その表面に形成された弾性層１７ｂと、さらに、その表面に形成された離型層（図示せず）と、芯金１７ａの中心軸に設置された加熱源１７ｈとを備えている。
【００３５】
芯金１７ａの材料としては、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレスまたは銅のような金属の他、セラミックスが挙げられる。
【００３６】
弾性層１７ｂの材料としては、例えば、シリコーンゴムやフッ素ゴムのような耐熱性を有するゴムが挙げられる。本実施の形態においては、弾性層１７ｂの材料として、例えば、表面張力が小さく、弾性に優れている観点からシリコーンゴムが使用されている。
【００３７】
離型層の材料としては、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴムまたはフッ素樹脂が挙げられる。本実施の形態においては、離型層の材料として、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（以下、ＰＦＡと略す）のようなフッ素樹脂が使用されている。離型層の厚さは、弾性層１７ｂよりも薄い。
【００３８】
加熱源１７ｈは、例えば、ハロゲンランプにより構成されている。この加熱源１７ｈにより定着ベルト１８が加熱されるようになっている。なお、加熱源１７ｈは、ハロゲンランプに限定されるものではなく種々変更自在である。
【００３９】
上記した定着ベルト１８は、その外周が加熱ロール１７の外周に接触した状態で定着装置１６に回転自在の状態で支持されている。定着ベルト１８は、押圧パッド１９により加熱ロール１７に押し付けられており、加熱ロール１７が駆動モータ（図示せず）によって回転すると、それに従動して回転するようになっている。
【００４０】
定着ベルト１８の材料としては、例えば、熱硬化性ポリイミド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドまたはポリアミドイミドのような耐熱性の高い樹脂が挙げられる。これらの中でも耐熱性、耐摩耗性および耐薬品性に優れる熱硬化性ポリイミドが好ましい。
【００４１】
定着ベルト１８は単層構造であっても良いが、多層構造にしても良い。多層構造の定着ベルト１８としては、基層とその表面に形成される離型層とを少なくとも有するものが挙げられる。この場合、離型層は用紙Ｐに転写された未定着の画像に直接接触するので離型性の良い材料により形成されている。この離型層の材料としては、例えば、ＰＦＡ、ポリテトラフルオロエチレン（以下、ＰＴＦＥと略す）、シリコーン樹脂、シリコーンゴムまたはフッ素樹脂が挙げられる。定着ベルト１８を構成する離型層の厚さは、定着ベルト１８を構成する基層の厚さよりも薄い。
【００４２】
上記した押圧パッド１９は、加熱ロール１７と定着ベルト１８との間に押圧力を作用させる部材であり、定着ベルト１８の枠内において支持部材２０によって支持されている。この押圧パッド１９により圧接された定着ベルト１８と加熱ロール１７との圧接部に定着ニップ部Ｎが形成される。
【００４３】
ところで、本発明者が検討した定着装置においては、押圧パッドの材料が液晶ポリマー（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｐｏｌｙｍｅｒ：以下、ＬＣＰと略す）であるが、その場合、押圧パッドと定着ベルトとの間の摺動抵抗を下げるために、押圧パッドの表面にフッ素樹脂製の摺動層を設けたり、定着ベルトと押圧パッドとの間に摺動シートを設けたりしている。このような摺動層や摺動シートのような摺動部材を設けた場合は、図３の左欄に示すように、加熱ロールの回転トルクおよび異音（摺動音）が予め決められた値よりも小さくなり良好である。
【００４４】
しかし、上記摺動部材を設けると、定着装置の構造が複雑になる上、部品点数が多く定着装置のコストが増大するという問題がある。一方、摺動部材を無くしてしまうと、図３の中央欄に示すように、加熱ロールの回転トルクおよび異音が予め決められた値よりも大きくなり不具合が生じる。
【００４５】
これに対して本実施の形態においては、押圧パッド１９において少なくとも定着ベルト１８の内周と接触する部分の材料を、例えばポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴと略す）で構成した。
【００４６】
この場合、低価格で、高い耐熱性、耐寒性、耐摩耗性、耐久性および耐薬品性が得られる上、本発明者の検討によれば、上記した摺動部材が無くても、図３の右欄に示すように、加熱ロール１７の回転トルクや異音が予め決められた値よりも小さくなることが見出された。このため、本実施の形態の定着装置１６においては、定着ベルト１８と押圧パッド１９との間の摺動部材を無くせる。すなわち、押圧パッド１９の表面にフッ素樹脂製の摺動層を設けたり、定着ベルト１８と押圧パッド１９との間に摺動シートを設けたりする必要がないので、定着装置１６の構造や組立および製造が簡単になる。また、部品点数を減らせるので定着装置１６のコストを下げられる。
【００４７】
また、本実施の形態においては、押圧パッド１９の押圧面が定着ベルト１８の内周面に摺動部材を介することなく直接接触されている。すなわち、定着ニップ部Ｎにおいて定着ベルト１８と押圧パッド１９との間に他の部品が無いので、押圧パッド１９の形状が定着ニップ部Ｎの形状として反映される。このため、定着装置１６において、皺性能をはじめとする定着性能が向上する。また、摺動部材の存在を見越して定着性能が発揮されるように押圧パッドを設計する場合に比べて、押圧パッド１９の設計が容易になる。
【００４８】
具体的には、押圧パッド１９を構成するＰＥＴにガラス繊維、フィラーまたはそれらの両方が含有されている。このガラス繊維、フィラーまたはそれらの両方の含有量は、例えば、３０％乃至５０％、好ましくは４０％とされている。ガラス繊維、フィラーまたはそれらの両方の含有量が３０％より少ないと、押圧パッドの表面の摺動抵抗が高くなり、加熱ロール１７の回転トルクや異音の問題が生じる。一方、ガラス繊維、フィラーまたはそれらの両方の含有量が５０％よりも大きいと、押圧パッド１９の硬度が高くなり過ぎて押圧パッド１９の機械的強度が低下してしまうからである。
【００４９】
上記した支持部材２０は、押圧パッド１９に押圧力を加える部材であり、支持部材２０の一端が押圧パッド１９の背面（押圧面の裏面）側に嵌め合わされた状態で定着装置１６に軸支されている。この支持部材２０の一端は、定着ニップ部Ｎの出口側に寄って設置されている。これにより、定着ニップ部Ｎの出口側が定着ニップ部Ｎの圧力分布の中で最大圧力が作用する部分になるので、用紙Ｐ上のトナーが最も溶けたところで最大圧力が作用するようになっている。その結果、定着に寄与する圧力の効果が最大限に活かされ、低荷重化の実現と、用紙Ｐの剥離性とが確保されている。
【００５０】
また、支持部材２０の材料としては、例えば、銅、アルミニウムまたは銀のような変形や撓みの少ない材料が好ましい。これらの金属は弾性係数が大きいので、これらの金属を支持部材２０の材料として用いた場合、定着ニップ部Ｎに大きな荷重を加えても支持部材２０の変形や撓みが抑えられる。ここでは、支持部材２０が、例えば、銅板により形成されている。なお、支持部材２０の材料として、例えば、ガラス入りのポリフェニレンサルファイド（以下、ＰＰＳと略す）、フェノール、ポリイミドまたはＬＣＰのような耐熱性を有する樹脂、あるいは耐熱ガラスを用いても良い。
【００５１】
また、定着ベルト１８と押圧パッド１９との間には、潤滑油が介在されている。これにより、潤滑油が無い場合よりも、定着ベルト１８と押圧パッド１９との摺動抵抗が長期間にわたって低い状態に維持される。
【００５２】
潤滑油としては、例えば、合成潤滑油グリース、ジメチルシリコーンオイル、有機金属塩添加ジメチルシリコーンオイル、ヒンダードアミン添加ジメチルシリコーンオイル、有機金属塩およびヒンダードアミン添加ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、有機金属塩添加アミノ変性シリコーンオイル、ヒンダードアミン添加アミノ変性シリコーンオイル、パーフルオロポリエーテルオイルまたは変性パーフルオロポリエーテルオイルが挙げられる。
【００５３】
上記した搬送部材２１は、感光体ドラム８と転写ロール１２とで未定着の画像が転写された用紙Ｐを、加熱ロール１７と定着ベルト１８との間の定着ニップ部Ｎに搬送するための部材であり、感光体ドラム８側から定着ニップ部Ｎに向かって連続して延びている。なお、図２中の矢印Ａは、用紙Ｐの搬送方向を示している。
【００５４】
次に、上記した定着装置１６の動作例について図１および図２を参照しながら説明する。
【００５５】
まず、画像形成装置１の感光体ドラム８および転写ロール１２（図１参照）との対向部分で用紙Ｐの表面に画像を転写するための動作が開示されると、加熱ロール１７を駆動する駆動モータ（図示せず）および加熱源１７ｈに電力が供給される。これにより、加熱ロール１７が回転すると、その回転に従動して定着ベルト１８が回転する。また、定着ベルト１８は、加熱ロール１７と接触する領域で加熱ロール１７内の加熱源１７ｈから熱の供給を受ける。
【００５６】
続いて、定着ベルト１８が周回する間に定着ベルト１８の温度が予め決められた値に達すると、未定着の画像が転写された用紙Ｐが、定着装置１６の定着ニップ部Ｎに搬送される。定着ニップ部Ｎでは、用紙Ｐおよび画像が徐々に加熱および加圧されることにより用紙Ｐ上に転写された未定着の画像が定着する。本実施の形態においては、定着処理において、加熱ロール１７の回転トルクが増大することもないし、異音が発生することもなく処理が行われる。
【００５７】
その後、定着ベルト１８は、定着ニップ部Ｎの出口付近で押圧状態から解放され周回方向に大きな曲率で移動する。一方、用紙Ｐは、定着ニップ部Ｎの出口部を出た箇所で圧接力が低減する結果、用紙Ｐ自体の剛性により曲率が小さくなる方向に進行する。そして、用紙Ｐは、定着ベルト１８から引き離され、画像形成装置１の排紙領域５ｂ（図１参照）に排出される。
【００５８】
以上本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本明細書で開示された実施の形態はすべての点で例示であって、開示された技術に限定されるものではないと考えるべきである。すなわち、本発明の技術的な範囲は、前記の実施の形態における説明に基づいて制限的に解釈されるものでなく、あくまでも特許請求の範囲の記載に従って解釈されるべきであり、特許請求の範囲の記載技術と均等な技術および特許請求の範囲の要旨を逸脱しない限りにおけるすべての変更が含まれる。
【００５９】
例えば前記実施の形態においては、感光体ドラムの画像を転写ロールにより用紙に転写する直接転写方式の画像形成装置に適用した場合について説明したが、これに限定されるものではなく、中間転写ベルト（像保持体の一例）に形成した画像を二次転写ロールにより用紙に転写する中間転写方式の画像形成装置に適用しても良い。
【００６０】
また、前記実施の形態においては、定着ベルトの加熱源としてハロゲンランプ等を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、定着ベルトの加熱源として電磁誘導方式の加熱装置を用いても良い。この場合、電磁誘導方式の加熱装置は、定着ベルトの外周側に設置される。また、定着ベルトに電磁誘導作用により発熱する導電層を設ける。この導電層の材料および厚さは、電磁誘導による渦電流で十分な発熱量が得られるように設定されている。導電層の材料としては、例えば、鉄、コバルト、ニッケル、銅、アルミニウムまたはクロムのような金属が挙げられる。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
以上の説明では、本発明の画像形成装置において搬送される記録媒体としては、例えば、フィルム、はがき等、画像が形成される様々なものが適用される。
【符号の説明】
【００６２】
１  画像形成装置
２  画像処理部
３  給紙部
４  画像形成部
５  排紙部
８  感光体ドラム
９  帯電ロール
１０  露光装置
１１  現像ロール
１２  転写ロール
１６  定着ユニット
１７  加熱ロール
１８  定着ベルト
１９  押圧パッド
２０  支持部材
２１  搬送部材
Ｐ  用紙
Ｎ  定着ニップ部
【図１】
2014186109.tif 000003
【図２】
2014186109.tif 000004
【図３】
2014186109.tif 000005