(57)【要約】【課題】加熱部材の内周面に形成された熱吸収部から発生する超微粒子（ＵＦＰ）が装置の外部に発散することを防ぐ加熱部材及びそれを備えた定着装置並びにそれを備えた画像形成装置を提供する。【解決手段】定着装置５は、赤外線を発生させるヒーター４４と、内蔵するヒーター４４によって加熱される加熱ローラー１８と、加熱ローラー１８の内周面に形成されヒーター４４の赤外線を吸収する熱吸収部２５と、赤外線を透過させるとともに３００℃以上の耐熱性を有し、熱吸収部２５の表面に塗布されるコート層５１と、を備える。【選択図】図３
2014191070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
赤外線を発生させる熱源と、
内蔵する前記熱源によって加熱される加熱部材と、
該加熱部材に圧接され、前記加熱部材との間に未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持して、記録媒体上の未定着トナー像を溶融定着するニップ部を形成する加圧部材と、
前記加熱部材の内周面に形成され前記熱源から発生する赤外線を吸収する熱吸収部と、
該熱吸収部の表面に形成され、赤外線を透過させるとともに３００℃以上の耐熱性を有するコート層と、を備えることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記熱吸収部は、前記加熱部材の軸方向の両端部まで形成され、
前記コート層は、前記加熱部材の軸方向における前記熱吸収部の両端面を被覆するように形成され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】
前記コート層は、４００℃以上の耐熱性を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記コート層は、ケイ素を含有する無機材からなることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
【請求項５】
赤外線を発生させる熱源と、
内蔵する前記熱源によって加熱される加熱部材と、
該加熱部材に圧接され、前記加熱部材との間に未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持して、記録媒体上の未定着トナー像を溶融定着するニップ部を形成する加圧部材と、
前記加熱部材の内周面に形成され前記熱源から発生する赤外線を吸収する熱吸収部と、を備える定着装置に用いられる前記加熱部材であって、
前記熱吸収部の表面には、赤外線を透過させるとともに３００℃以上の耐熱性を有するコート層が形成されることを特徴とする加熱部材。
【請求項６】
前記熱吸収部は、前記加熱部材の軸方向の両端部まで形成され、
前記コート層は、前記加熱部材の軸方向における前記熱吸収部の両端面を被覆するように形成されることを特徴とする請求項５に記載の加熱部材。
【請求項７】
前記コート層は、４００℃以上の耐熱性を有することを特徴とする請求項５または請求項６に記載の加熱部材。
【請求項８】
前記コート層は、ケイ素を含有する無機材からなることを特徴とする請求項５〜請求項７のいずれかに記載の加熱部材。
【請求項９】
請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置を備えた画像形成装置。
【請求項１０】
請求項５〜請求項８のいずれかに記載の加熱部材を備えた画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる加熱部材及びそれを備えた定着装置並びにそれを備えた画像形成装置に関し、特に、定着装置内部で発生する超微粒子が定着装置外部に拡散することを防ぐ加熱部材及びそれを備えた定着装置並びにそれを備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置では，感光体上に形成した静電潜像にトナーを付与してトナー像を形成し、トナー像を用紙に転写した後、定着装置によって用紙上のトナー像を定着させている。
【０００３】
用紙を加熱することでトナー像を用紙に定着させる加熱型の定着装置では，その加熱に起因して発生する超微粒子（ＵＦＰ：Ｕｌｔｒａ Ｆｉｎｅ Ｐａｒｔｉｃｌｅ）が、画像形成装置の内部に飛散することがある。近年、環境問題に対する意識の高まりから、超微粒子（ＵＦＰ）の装置の外部への発散を抑制することが望まれている。超微粒子（ＵＦＰ）とは、浮遊粒子状物質（ＳＰＭ：Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ｍａｔｔｅｒ）のうち、直径が１００ｎｍ以下の粒子のことをいう。この超微粒子（ＵＦＰ）は、加熱ローラー等の弾性層として用いられるシリコーンゴムから主に発生することがわかってきている。即ち、シリコーンゴムが加熱されると、低分子シロキサンが発生し、この低分子シロキサンが超微粒子（ＵＦＰ）として発散する。
【０００４】
そこで、超微粒子（ＵＦＰ）を除去する技術が知られている。例えば特許文献１記載の定着装置は、吸引ファンと集塵フィルターとダクトとを有する超微粒子除去装置を備える。吸引ファンによって空気流が定着ローラーの側面付近からダクトを流れた後、集塵フィルターを経て画像形成装置の外部に排出されるが、シリコーンゴムの弾性層を有する加熱ローラーから発生する超微粒子（ＵＦＰ）は、吸引ファンによる空気流とともにダクトを流れ、集塵フィルターに捕らえられる。これによって、超微粒子（ＵＦＰ）が画像形成装置の外部に排出されることがない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−４７７９０号公報（段落［００３９］〜［００４３］、第４図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
超微粒子（ＵＦＰ）は、加熱ローラー或いは加圧ローラーの弾性層に用いられるシリコーンゴム以外に、加熱ローラー内周面に形成される熱吸収部から発生することがわかってきている。例えば、熱吸収部は、熱源の熱を効率良く吸収して加熱ローラーに熱を伝えるために、セルモブラックやオキツモ塗装やテツゾール（以上、何れも商品名）等の黒色塗料が用いられる。これらの黒色塗料は金属酸化物に変性シリコーンを添加して生成される。熱源によって熱吸収部の温度が上昇すると、熱吸収部の変性シリコーンからシロキサンが発生し、このシロキサンが超微粒子（ＵＦＰ）として発散するという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、加熱部材の内周面に形成された熱吸収部から発生する超微粒子（ＵＦＰ）が装置の外部に発散することを防ぐ加熱部材及びそれを備えた定着装置並びにそれを備えた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】
上記目的を達成するために第１の発明の定着装置は、赤外線を発生させる熱源と、内蔵する前記熱源によって加熱される加熱部材と、該加熱部材に圧接され、前記加熱部材との間に未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持して、記録媒体上の未定着トナー像を溶融定着するニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱部材の内周面に形成され前記熱源から発生する赤外線を吸収する熱吸収部と、該熱吸収部の表面に形成され、赤外線を透過させるとともに３００℃以上の耐熱性を有するコート層と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
また、上記目的を達成するために第２の発明の加熱部材は、赤外線を発生させる熱源と、内蔵する前記熱源によって加熱される加熱部材と、該加熱部材に圧接され、前記加熱部材との間に未定着トナー像を担持した記録媒体を挟持して、記録媒体上の未定着トナー像を溶融定着するニップ部を形成する加圧部材と、前記加熱部材の内周面に形成され前記熱源から発生する赤外線を吸収する熱吸収部と、を備える定着装置に用いられる前記加熱部材であって、前記熱吸収部の表面には、赤外線を透過させるとともに３００℃以上の耐熱性を有するコート層が形成されることを特徴としている。
【発明の効果】
【００１０】
第１及び第２の発明によれば、熱源の赤外線はコート層を透過し、更に熱吸収部に吸収され、輻射熱が熱吸収部から加熱部材に伝えられる。これによって加熱部材の温度が上昇し、加熱部材が所定の温度になると、ニップ部で記録媒体の未定着トナー像が記録媒体上に溶融定着される。定着処理時に、熱吸収部が赤外線を吸収して熱吸収部の温度が上昇すると、熱吸収部から超微粒子が発生する。しかし、熱吸収部の表面にコート層を形成することで、超微粒子が装置の外部に発散することがない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態である定着装置を備えた画像形成装置を示す断面図
【図２】第１実施形態である定着装置を示す断面図
【図３】第１実施形態である定着装置に用いられる加熱部材を示す断面図
【図４】第２実施形態である定着装置に用いられる加熱部材を示す断面図
【図５】実施例及び比較例の各試験片における温度変化に対する超微粒子の発生量を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、本発明は、この実施形態に限定されない。また発明の用途やここで示す用語等はこれに限定されるものではない。
【００１３】
（第１実施形態）
図１は、本発明の実施形態に係る定着装置を備えた画像形成装置の構成を示す断面図である。画像形成装置１は、その下部に配設された給紙部２と、給紙部２の側方に配設された用紙搬送部３と、用紙搬送部３の上方に配設された画像形成部４と、画像形成部４よりも用紙の排出側に配設された定着装置５と、画像形成部４及び定着装置５の上方に配設された画像読取部６とを備えている。
【００１４】
給紙部２は、記録媒体である用紙Ｐを収容する複数の給紙カセット７を備えており、給紙ローラー８の回転により、複数の給紙カセット７のうち選択された給紙カセット７から用紙Ｐを１枚ずつ用紙搬送部３に送り出す。
【００１５】
用紙搬送部３に送られた用紙Ｐは、用紙搬送部３に備えられた用紙搬送経路１０を経由して画像形成部４に向けて搬送される。画像形成部４は、電子写真プロセスによって、用紙Ｐにトナー像を形成するものであり、図１の矢印方向に回転可能に支持された感光体１１と、この感光体１１の周囲にその回転方向に沿って、帯電部１２と、露光部１３と、現像部１４と、転写部１５と、クリーニング部１６と、除電部１７を備えている。
【００１６】
帯電部１２は、高電圧を印加される帯電ローラーを備えており、感光体１１表面に接触する帯電ローラーから感光体１１表面に所定電位を与えると、感光体１１表面が一様に帯電させられる。そして、画像読取部６によって読み取られた原稿の画像データに基づく光が、露光部１３から感光体１１に照射されると、感光体１１の表面電位が選択的に減衰され、感光体１１表面に静電潜像が形成される。
【００１７】
現像部１４は感光体１１表面の静電潜像を現像し、感光体１１表面にトナー像が形成される。このトナー像が転写部１５によって感光体１１と転写部１５との間に搬送される用紙Ｐに転写される。
【００１８】
トナー像が転写された用紙Ｐは、画像形成部４の用紙搬送方向の下流側に配置された定着装置５に向けて搬送される。定着装置５では用紙Ｐが加熱及び加圧され、用紙Ｐ上にトナー像が溶融定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは、排出ローラー対２０によって排出トレイ２１上に排出される。
【００１９】
転写部１５によるトナー像の用紙Ｐへの転写後、感光体１１表面に残留しているトナーは、クリーニング部１６により除去され、また感光体１１表面の残留電荷は除電部１７により除去される。そして、感光体１１は帯電部１２によって再び帯電され、以下同様にして画像形成が行われる。
【００２０】
図２は、上述の画像形成装置１に用いられる定着装置５を示す側面断面図である。定着装置５は、ローラー定着方式であり、加熱部材である加熱ローラー１８と、加圧部材である加圧ローラー１９と、熱源であるヒーター４４を備える。
【００２１】
加熱ローラー１８は、熱伝導性に優れたアルミや鉄等の金属からなる円筒形状の芯金上に、フッ素樹脂のコーティングやチューブを被覆したものが用いられる。加熱ローラー１８の芯金内部にハロゲンランプやキセノンランプ等の輻射熱を発生させるヒーター４４が設けられている。
【００２２】
加圧ローラー１９は、合成樹脂、金属その他材料から構成される円筒形状の基材上にシリコーンゴム等の弾性層が形成され、この弾性層の表面をフッ素樹脂コートにて被覆したものが用いられる。
【００２３】
加圧ローラー１９は加熱ローラー１８に所定の圧力で圧接される。加熱ローラー１８が図示しないモーターによって回転駆動させられると、加熱ローラー１８の回転にともなって、加圧ローラー１９は従動回転する。加熱ローラー１８及び加圧ローラー１９が互いに逆回転しながら当接する部分には、ニップ部Ｎが形成される。尚、加圧ローラー１９がモーターによって回転駆動させられ、加熱ローラー１８が従動回転する構成であってもよい。
【００２４】
用紙Ｐが用紙搬送方向の上流側（図２の右側）からニップ部Ｎに搬送され、ニップ部Ｎにおいて、加熱ローラー１８と加圧ローラー１９によって加熱及び加圧されることにより、用紙Ｐ上の粉体状態のトナーが熱溶融して定着される。定着処理後の用紙Ｐは、図示しない分離爪によって加熱ローラー１８の表面から分離された後、定着装置５の用紙搬送方向の下流側に搬送される。
【００２５】
図３は、本発明の実施形態である加熱ローラー１８を軸方向に沿って切断した状態を示す断面図である。加熱ローラー１８の外周面には離型層２６が形成され、加熱ローラー１８の内周面には熱吸収部２５が形成される。
【００２６】
離型層２６は、フッ素樹脂のコーティングやチューブからなり、ニップ部Ｎ（図２参照）に挿通される用紙Ｐの幅と同等以上の長さを有して、加熱ローラー１８の外周面の全周に形成される。離型層２６を設けることにより、ニップ部Ｎで未定着トナー像を溶融定着する際の離型性を向上させることができる。
【００２７】
熱吸収部２５は、加熱ローラー１８の軸方向において、ニップ部Ｎ（図２参照）に挿通される用紙Ｐの幅と同等以上の長さを有して、加熱ローラー１８の内周面の全周に形成される。尚、本実施形態では、熱吸収部２５は、加熱ローラー１８の軸方向の一端部から他端部まで形成される。熱吸収部２５は、加熱ローラー１８の内周面に焼き付けた黒色塗料（例えば、オキツモ塗料Ｎｏ．８２６４：商品名）からなる。ヒーター４４（図２参照）により加熱される金属製の加熱ローラー１８の内周面に黒色塗装を施すことにより、ヒーター４４から発生する赤外線の吸収率が上り、その結果、ヒーター４４の輻射熱の吸収率を高めて加熱ローラー１８へ伝えることができる。
【００２８】
通常、熱吸収部２５（黒色塗料）は、金属酸化物に変性シリコーンを添加して生成される。熱吸収部２５の温度がヒーター４４によって上昇すると、熱吸収部２５の変性シリコーンからシロキサンが発生し、シロキサンが超微粒子（ＵＦＰ）として熱吸収部２５の周辺に発散する。
【００２９】
そこで、本実施形態では、熱吸収部２５の表面にコート層５１を形成している。コート層５１は、超微粒子（ＵＦＰ）が熱吸収部２５から定着装置５の外部に発散しないようにするためのものであり、且つ、ヒーター４４から発生する赤外線を透過して熱吸収部２５に伝達可能なものである。
【００３０】
コート層５１は、赤外線を透過し、且つ３００℃以上の耐熱性を有する、例えばケイ素を含有する無機材からなる。従って、ヒーター４４（図２参照）から発生する赤外線がコート層５１を透過し熱吸収部２５に吸収されることで、ヒーター４４の輻射熱が加熱ローラー１８に効率よく伝えられる。また、熱吸収部２５の温度がヒーター４４によって上昇し、熱吸収部２５から超微粒子（ＵＦＰ）が発生しても、超微粒子（ＵＦＰ）はコート層５１により封じ込められ、定着装置５の外部に発散することがない。
【００３１】
尚、コート層５１は、赤外線を透過し且つ３００℃以上の耐熱性を有する材料であれば、ケイ素を含有する無機材に限らず、赤外線を透過させるケイ素以外の成分を含有する無機材であってもよい。また、ヒーター４４が高温側にオーバーシュートするおそれがある場合、コート層５１は４００℃以上の耐熱性を有するものが好ましい。
【００３２】
本実施形態では、熱吸収部２５の表面にコート層５１を形成するという簡単な構成により、熱吸収部２５から発生する超微粒子（ＵＦＰ）が定着装置５の外部に発散することがなく、また、ヒーター４４の輻射熱がコート層５１及び熱吸収部２５を介して加熱ローラー１８に効率よく伝えられる。
【００３３】
（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態である加熱ローラー１８を軸方向に沿って切断した状態を示す断面図である。第２実施形態は、コート層５１を熱吸収部２５の表面に形成するとともに、更に加熱ローラー１８の端面及び外周面にも形成するものであり、第１実施形態と異なる、コート層５１の形成位置について主に説明し、以降、第１実施形態と同じ部分の説明を省略する。
【００３４】
本実施形態では、熱吸収部２５の表面、さらに加熱ローラー１８の軸方向の両端面及び加熱ローラー１８の外周面の両端部側に、コート層５１が形成される。コート層５１は、超微粒子（ＵＦＰ）が熱吸収部２５から定着装置５の外部に発散しないようにするためのものであり、且つ、ヒーター４４から発生する赤外線を透過して熱吸収部２５に伝達可能である。尚、コート層５１は、用紙Ｐの非通紙領域における加熱ローラー１８の外周面に塗布される。また、離型層２６が加熱ローラー１８外周面の軸方向の一端から他端まで形成される場合、製造工程に応じて、コート層５１の表面に離型層２６を形成してもよく、或いはコート層５１を離型層２６の表面に形成してもよい。
【００３５】
本実施形態では、コート層５１が熱吸収部２５の表面に加えて、加熱ローラー１８の軸方向の両端面にも形成されるので、超微粒子（ＵＦＰ）が熱吸収部２５の端面から漏出するおそれがない。従って、超微粒子（ＵＦＰ）はコート層５１により一層確実に封じ込められ、定着装置５の外部に発散することがない。また、ヒーター４４の輻射熱がコート層５１及び熱吸収部２５を介して加熱ローラー１８に効率よく伝えられる。コート層５１の材質や、要求される物性（赤外線透過性及び耐熱性）については第１実施形態と同様である。
【００３６】
次に、コート層５１を形成した試験片を用いて超微粒子（ＵＦＰ）の発生量を評価した。試験片は、２０ｍｍ×１５０ｍｍサイズの平板を用い、熱吸収部２５として黒色塗料（オキツモ塗料Ｎｏ．８２６４）を平板の一方の面に焼き付けた。平板に形成された熱吸収部２５にコート層５１を積層した実施例１と、熱吸収部２５にコート層５１を積層していない比較例１とを用いて、超微粒子（ＵＦＰ）の発生量を評価した。コート層５１は、セラミックス系塗料（オキツモ塗料Ｎｏ．８００２）を用いて該平板に０．０５ｍｍの厚みで塗布した。
【００３７】
試験方法は、事前に喚起したチャンバー内に試験片を設置して、試験片をハロゲンヒーターで所定の温度になるまで加熱した。温度は試験片に貼り付けた熱電対により測定した。加熱後、試験片を０．２時間放置し、リアルタイム粒子解析装置（ＦＭＰＳ：Ｆａｓｔ  Ｍｏｂｉｌｉｔｙ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ  Ｓｉｚｅｒ）Ｍｏｄｅｌ３０９１ (ＴＳＩ社製：アメリカ合衆国ミネソタ州セントポール)によって、超微粒子（ＵＦＰ）量（個数）を測定した。
【００３８】
測定結果を図５に示す。図５は、横軸に試験片の表面温度（単位：℃）をとり、縦軸に超微粒子（ＵＦＰ）量（単位：個数）をとったグラフである。図５の□印（実施例１）及び○印（比較例１）は、測定ポイントを示す。
【００３９】
図５に示すように、試験片の表面温度の上昇にともなって、発生した超微粒子（ＵＦＰ）量が増加している。比較例１は、表面温度が２００℃を超えると、超微粒子（ＵＦＰ）量が著しく増加し、２６０℃では超微粒子（ＵＦＰ）量が１．７Ｅ＋６となっている。一方、実施例１は、表面温度が２００℃を超えると、超微粒子（ＵＦＰ）量が僅かに増加し、２６０℃では超微粒子（ＵＦＰ）量が４Ｅ＋５となっている。加熱ローラー１８の内周面の温度に対して、定着処理時の加熱ローラー１８の制御温度は略３０℃低いことが明らかであり、定着処理時（制御温度：１７０℃以上、即ち表面温度：２００℃以上）において、比較例１では、超微粒子（ＵＦＰ）量が著しく増加していることになるが、実施例１では、超微粒子（ＵＦＰ）量の発生が抑えられ、良好な結果が得られた。
【産業上の利用可能性】
【００４０】
本発明は、複写機、プリンター、ファクシミリ、それらの複合機等の画像形成装置に用いる加熱部材及びそれを備えた定着装置並びにそれを備えた画像形成装置に利用することができ、特に、定着装置内部で発生する超微粒子が定着装置外部に拡散することを防ぐ加熱部材及びそれを備えた定着装置並びにそれを備えた画像形成装置に利用することができる。
【符号の説明】
【００４１】
１    画像形成装置
５    定着装置
１８    加熱ローラー（加熱部材）
１９    加圧ローラー（加圧部材）
２５    熱吸収部
２６    離型層
４４    ヒーター（熱源）
５１    コート層
【図２】
2014191070.tif 000003
【図３】
2014191070.tif 000004
【図４】
2014191070.tif 000005
【図５】
2014191070.tif 000006
【図１】
2014191070.tif 000007