(57)【要約】【課題】本発明は、面方向及び厚み方向の熱伝導性が高く、かつ、疲労強さが優れている加熱ベルトを備えた定着装置の提供を目的とする。【解決手段】定着装置６０は、無端状とされ、熱を付与されつつ軸周りに回転しながらトナー像が形成された媒体に接触して、前記媒体を加熱する加熱ベルトと、軸周りに回転して前記加熱ベルトとで前記媒体を加圧する加圧体と、を備え、前記加熱ベルトは、ベリリウム銅で構成される単層とされている。【選択図】図３
2018077383.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状とされ、熱を付与されつつ軸周りに回転しながらトナー像が形成された媒体に接触して、前記媒体を加熱する加熱ベルトと、
軸周りに回転して前記加熱ベルトとで前記媒体を加圧する加圧体と、
を備え、
前記加熱ベルトは、ベリリウム銅で構成される単層とされている、
定着装置。
【請求項２】
前記加熱ベルトにおけるベリリウムの含有率は、０．１ｗｔ％以上０．９ｗｔ％以下である、
請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記加熱ベルトに含まれるベリリウム銅は、時効硬化処理されている、
請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記加熱ベルトは、コバルト及びニッケルを含んで構成され、
前記加熱ベルトにおけるコバルト及びニッケルの含有率は、３．０ｗｔ％以下である、
請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
媒体にトナー像を形成するトナー像形成部と、
請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置であって、前記トナー像形成部により前記媒体に形成されたトナー像を前記媒体に定着する定着装置と、
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、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、定着ベルト（加熱ベルト）と、加圧ローラーとを備え、トナー像が形成された状態で搬送される媒体に、定着ベルトと加圧ローラーとで、トナー像を定着させる定着装置が知られている（特許文献１及び２参照）。
【０００３】
特許文献１の定着装置では、熱伝導性無機微粉末を含有してなるポリイミド管状体であって、熱伝導性無機微粉末が球状の窒化アルミニウムであり、ポリイミド樹脂１００重量部に対する熱伝導性無機粉末の含有量が１０〜４０重量部の範囲にある熱伝導性シームレスベルト（樹脂系の定着ベルト）が用いられている。また、特許文献２の定着装置では、マンガン０．０５〜０．６重量％を含むニッケル・マンガン合金からなるマイクロビッカーズ硬度が４５０〜６５０の無端状電鑄シートを基体とする定着ベルト（ニッケル系の定着ベルト）が用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１７７２０号公報
【特許文献２】特許第２７０６４３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記の樹脂系の定着ベルトの場合、ニッケル系の定着ベルトに比べて、面方向及び厚み方向の熱伝導性が低く、かつ、疲労強さが劣る。また、ニッケル系の定着ベルトの場合、樹脂系の定着ベルトに比べて、面方向及び厚み方向の熱伝導性が高く、かつ、疲労強さが優れている。しかしながら、定着ベルト（加熱ベルト）としては、ニッケル系の定着ベルトよりも面方向及び厚み方向の熱伝導性が高く、かつ、疲労強さが優れていることが望まれている。
【０００６】
本発明は、面方向及び厚み方向の熱伝導性が高く、かつ、疲労強さが優れている加熱ベルトを備えた定着装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の定着装置は、無端状とされ、熱を付与されつつ軸周りに回転しながらトナー像が形成された媒体に接触して、前記媒体を加熱する加熱ベルトと、軸周りに回転して前記加熱ベルトとで前記媒体を加圧する加圧体と、を備え、前記加熱ベルトは、ベリリウム銅で構成される単層とされている。
【０００８】
本発明の第２の定着装置は、前記第１の定着装置であって、前記加熱ベルトにおけるベリリウムの含有率は、０．１ｗｔ％以上０．９ｗｔ％以下である。
【０００９】
本発明の第３の定着装置は、前記第１又は前記第２の定着装置であって、前記加熱ベルトに含まれるベリリウム銅は、時効硬化処理されている。
【００１０】
本発明の第４の定着装置は、前記第１〜前記第３の何れか１つの定着装置であって、前記加熱ベルトは、コバルト及びニッケルを含んで構成され、前記加熱ベルトにおけるコバルト及びニッケルの含有率は、３．０ｗｔ％以下である。
【００１１】
本発明の画像形成装置は、媒体にトナー像を形成するトナー像形成部と、前記第１〜第４の何れか１つの定着装置であって、前記トナー像形成部により前記媒体に形成されたトナー像を前記媒体に定着する定着装置とを備えている。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の定着装置によれば、面方向及び厚み方向の熱伝導性が高く、かつ、疲労強さが優れている加熱ベルトを備えた定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）の画像形成装置の斜視図である。
【図２】本実施形態の画像形成装置を正面側から見た概略図である。
【図３】本実施形態の画像形成装置を構成する定着装置を正面側から見た概略図である。
【図４】加熱ベルトについての第１の評価試験の結果を示す表である。
【図５】加熱ベルトについての第２の評価試験の結果を示す表である。
【図６】加熱ベルトについての第３の評価試験の結果を示す表である。
【図７】加熱ベルトについての第４の評価試験の結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
≪概要≫
以下、本実施形態の画像形成装置１０（図１及び図２参照）の全体構成及び画像形成装置１０による画像形成動作、本実施形態の要部である定着装置６０（図３参照）の構成並びに本実施形態の効果について、これらの記載順で説明する。
【００１５】
本明細書では、図中における矢印Ｆｒ及び矢印Ｒｒで示す方向をそれぞれ装置奥行き方向手前側及び奥側、矢印Ｒ及び矢印Ｌで示す方向をそれぞれ装置幅方向右側及び左側、矢印Ｕ及び矢印Ｌｏで示す方向をそれぞれ装置高さ方向上側及び下側とする。また、本明細書では、画像形成装置１０を装置奥行き方向手前側から見た側を画像形成装置１０の正面側として説明する。
【００１６】
≪画像形成装置の全体構成≫
画像形成装置１０の全体構成については、図１及び図２を参照しつつ説明する。画像形成装置１０は、本体２０と、給紙カセット３０と、搬送装置４０と、トナー像形成部５０と、定着装置６０と、制御部ＣＵとを含んで構成される電子写真方式の装置とされている。
【００１７】
本体２０は、その内部に給紙カセット３０と、搬送装置４０と、トナー像形成部５０と、定着装置６０と、制御部ＣＵとを収容する機能を有する。本体２０は、箱状の外装とされている。本体２０の上面の一部は、トナー像が定着された（画像が形成された）媒体Ｓが排出される排出トレイ２２とされている。なお、正面側から見た本体２０の左端面には蓋２４が設けられており、本体２０には、蓋２４が倒れた状態で（図１参照）、後述する定着装置６０が着脱可能とされている。
【００１８】
給紙カセット３０は、画像が形成される媒体Ｓを重ねて収容する機能を有する。給紙カセット３０は、本体２０の下側に配置されている。
【００１９】
搬送装置４０は、給紙カセット３０に収容されていた媒体Ｓを、給紙カセット３０から排出トレイ２２まで搬送経路Ｐに沿って搬送する機能を有する。搬送装置４０は、複数の従動ローラー及び駆動ローラーと、複数の駆動ローラーを駆動する駆動源（図示省略）とを備えている。ここで、図中の矢印Ｙの指す方向は、媒体Ｓの搬送方向とされている。
【００２０】
トナー像形成部５０は、搬送装置４０により搬送される媒体Ｓにトナー像を形成する機能を有する。トナー像形成部５０は、正面側から見て本体２０内の中央に配置されている。トナー像形成部５０は、感光体５１と、帯電装置５２と、露光装置５３と、現像装置５４と、転写ローラー５５とを含んで構成されている。
【００２１】
トナー像形成部５０は、帯電装置５２により軸周りに回転する感光体５１を帯電し、露光装置５３により感光体５１を露光して潜像を形成し、現像装置５４により潜像をトナー像として現像し、転写ローラー５５により媒体Ｓにトナー像を転写するようになっている。以上のようにして、トナー像形成部５０は、媒体Ｓにトナー像を形成するようになっている。
【００２２】
定着装置６０は、トナー像形成部５０によりトナー像が転写された媒体Ｓ（トナー像が形成された媒体）にトナー像を定着する機能を有する。定着装置６０は、正面側から見て本体２０内の左側（媒体Ｓの搬送経路Ｐにおけるトナー像形成部５０よりも媒体Ｓの搬送方向下流側）に配置されている。定着装置６０は本実施形態の要部であることから、定着装置６０の具体的な構成については後述する。
【００２３】
制御部ＣＵは、外部装置（図示省略）から画像データを受け取り、当該画像データに基づいて画像形成装置１０を構成する各要素を制御する機能を有する。制御部ＣＵの具体的な機能については、後述する画像形成動作及び供給動作の説明の中で説明する。
【００２４】
≪画像形成動作≫
次に、本実施形態の画像形成装置１０による画像形成動作について図２を参照しながら説明する。
【００２５】
まず、外部装置（図示省略）から画像データを受け取った制御部ＣＵは、トナー像形成部５０を作動させる。そして、帯電装置５２が感光体５１を帯電し、露光装置５３が感光体５１を露光して潜像を形成し、現像装置５４が潜像をトナー像として現像することで、感光体５１にトナー像が形成される。
【００２６】
また、制御部ＣＵは、搬送装置４０を作動させて、感光体５１に形成されたトナー像が感光体５１の軸周りの回転により転写位置（感光体５１と転写ローラー５５とが接触する部分）に到達するタイミングに合わせて、媒体Ｓを転写位置に送り込む。そして、転写ローラー５５が感光体５１に形成されたトナー像を媒体Ｓに転写させて、媒体Ｓにトナー像が形成される。
【００２７】
次いで、制御部ＣＵは、定着装置６０を作動させて、転写ローラー５５により媒体Ｓに転写されたトナー像を媒体Ｓに定着させる。そして、トナー像が定着された媒体Ｓ、すなわち、画像が形成された媒体Ｓは、搬送装置４０により更に搬送方向下流側に搬送され、本体２０の排出トレイ２２に排出されて、画像形成動作が終了する。
【００２８】
≪要部（定着装置）の構成≫
次に、本実施形態の要部である定着装置６０の構成について図３を参照しながら詳しく説明する。
【００２９】
定着装置６０は、加熱ベルト６１と、加圧ローラー６２（加圧体の一例）と、熱源６３と、押付部６４と、支持部材６５と、温度センサー６６と、ハウジングＨＧと、一対の側板（図示省略）とを含んで構成されている。加熱ベルト６１、加圧ローラー６２、熱源６３、押付部６４、放電部７０及び吸着部８０は、それぞれ長尺とされており、互いにそれらの長手方向を（装置奥行き方向に）沿わせた状態で、一対の側板に位置決めされている。そして、定着装置６０は、長尺とされており、その長手方向を装置奥行き方向に沿わせた状態で、画像形成装置１０の本体２０に取り付けられている（図１参照）。なお、定着装置６０を構成するハウジングＨＧ以外の構成要素は、ハウジングＨＧ内に収容されている。
【００３０】
＜加熱ベルト＞
加熱ベルト６１は、トナー像形成部５０により媒体Ｓに形成されたトナー像（を構成するトナー）及び媒体Ｓを加熱する機能を有する。加熱ベルト６１は、無端状とされている。加熱ベルト６１は、後述する熱源６３により熱を付与されながら、後述する加圧ローラー６２に従動して回転されるようになっている。ここで、図３における符号Ｏは加熱ベルト６１の軸（回転中心）を示しており、矢印Ｃは加熱ベルト６１の回転方向を示している。そして、加熱ベルト６１は、搬送装置４０により搬送されるトナー像が形成された媒体Ｓを、後述するニップＮにおいて加圧ローラー６２とで加圧するようになっている。その結果、加熱ベルト６１は、軸周りに回転しながらトナー像が形成された媒体Ｓに接触して、媒体Ｓを加熱し、加圧ローラー６２とでニップＮを通過する媒体Ｓを加圧して、媒体Ｓにトナー像を定着させるようになっている。
【００３１】
加熱ベルト６１の両端の部分にはフランジ（図示省略）が嵌め込まれており、加熱ベルト６１は各フランジに接着されて固定されている。そして、各フランジは、シャフト（図示省略）を介して一対の側板に回転可能に支持されている。
【００３２】
なお、加熱ベルト６１は、一例として、ベリリウム銅で構成される単層のベルトとされている。ここで、ベリリウム銅とは、溶融した銅に、少なくともベリリウムの粉末を添加後、分散させたのち固化させた合金を意味する。そうすると、加熱ベルト６１は、銅を主成分とし、少なくともベリリウムが添加された合金で構成されるベルトとされている。ここで、本明細書における「主成分」とは、一例として、加熱ベルト６１における銅のｗｔ％（重量百分率）が９０ｗｔ％以上であることを意味する。また、前述のとおり、加熱ベルト６１にはベリリウムが含有されているが、加熱ベルト６１におけるベリリウムの含有率は、後述する理由により、０．１ｗｔ％以上０．９ｗｔ％以下が好ましい。さらに、加熱ベルト６１に含まれているベリリウムは、後述する理由により、時効硬化処理がされていることが好ましい。また、前述のとおり、加熱ベルト６１における主成分以外の成分は、例えば、コバルト及びニッケルを含む成分としてもよい。この場合、後述する理由により、加熱ベルト６１におけるコバルト及びニッケルの含有率は、３．０ｗｔ％以下であることが好ましい。ここで、本明細書における、時効硬化処理とは、窒素、アルゴン等の不活性ガスの雰囲気中で、３１５℃で３時間、熱処理することをいう。
【００３３】
＜加圧ローラー＞
加圧ローラー６２は、トナー像形成部５０により媒体Ｓに形成されたトナー像（を構成するトナー）及び媒体Ｓを、加熱ベルト６１とともに加圧する機能を有する。加圧ローラー６２は、長尺のシャフトと、当該シャフトの外周を覆う被覆層（一例としてシリコンゴム製）とを含んで構成されたローラーとされている。加圧ローラー６２は、装置奥行き方向から見て、加熱ベルト６１の下側に配置されている。また、加圧ローラー６２の上側の部分には、加圧ローラー６２の外周に沿って凹んだ状態の加熱ベルト６１の下側の部分が接触している。そして、前述のニップＮとは、加圧ローラー６２と加熱ベルト６１とにより形成される、加圧ローラー６２と加熱ベルト６１との接触部分を意味する。
【００３４】
加圧ローラー６２のシャフトの一端には、駆動源（図示省略）が連結されている。そして、加圧ローラー６２は、駆動源により駆動され、軸周りに回転して、加熱ベルト６１を周回させるようになっている。ここで、図３における矢印Ｂは、加圧ローラー６２の回転方向を示している。
【００３５】
＜熱源＞
熱源６３は、加熱ベルト６１が媒体Ｓを加熱するための熱を付与する機能を有する。熱源６３は、一例として、棒状のハロゲンランプとされている。熱源６３は、加熱ベルト６１内における軸Ｏよりも上側で加熱ベルト６１の内周に対向して配置されている。そして、熱源６３は、電源（図示省略）から電圧が印加されると、発光して加熱ベルト６１に熱を付与するようになっている。
【００３６】
＜押付部＞
押付部６４は、加熱ベルト６１におけるニップＮを形成する部分を加圧ローラー６２に押付ける機能を有する。押付部６４は、装置奥行き方向から見ると、加熱ベルト６１の内側であって、軸Ｏよりも下側に配置されている。押付部６４は、押付部材６４Ａと、シート部材６４Ｂとを含んで構成されている。押付部材６４Ａは、装置奥行き方向から見ると、下側が湾曲状に凹んでいる。また、押付部材６４Ａにおける湾曲状に凹んでいる部分は、シート部材６４Ｂに覆われている。なお、シート部材６４Ｂは、シート部材６４Ｂが押付部材６４Ａと加熱ベルト６１に挟まれて配置されることで、押付部材６４Ａを加熱ベルト６１に接触させる場合に比べて、押付けによる負荷を低減させるようになっている。すなわち、シート部材６４Ｂは、押付部材６４Ａよりも摩擦係数が小さい。
【００３７】
＜支持部材＞
支持部材６５は、長尺とされている。支持部材６５は、一対の長尺のＬ字状の板金を互い違いに対向させて、横断面が矩形状となるように構成されている。支持部材６５は、装置奥行き方向から見て、押付部６４の上側に配置されている。そして、支持部材６５は、押付部材６４Ａを一例としてねじ止めして支持している。
【００３８】
＜温度センサー＞
温度センサー６６は、加熱ベルト６１の温度を検知する機能を有する。温度センサー６６は、加熱ベルト６１の内側であって、定着装置６０を正面側から見て、支持部材６５の左側に配置されている。また、温度センサー６６は、加熱ベルト６１の内周に接触している。なお、温度センサー６６に検知された温度（温度に関するデータ）は、定められた周期で制御部ＣＵに送信されるようになっている。
【００３９】
≪効果≫
次に、本実施形態の効果について図４〜図７の表を参照しながら説明する。
【００４０】
＜弟１の効果＞
第１の効果は、加熱ベルト６１がベリリウム銅で構成されていることの効果である。第１の効果については、図４及び図５の表の比較例１〜３と、実施例１〜５とを比較しながら説明する。
【００４１】
各表における、Ｔ（ｓ.）は、定着装置６０において、加熱ベルト６１の温度が２５（℃）から１５０（℃）に到達するまでの時間である。また、Δ（℃）は、媒体Ｓを１００枚通紙時における、加熱ベルト６１の長手方向の中央部との温度に対する媒体Ｓの非通紙部の温度の差である。Ｐ（枚）は、加熱ベルト６１が破断した媒体Ｓの枚数である。なお、Ｐ（枚）において、６００ｋで破断しなかった場合はその時点で評価試験を終了した。また、評価結果の欄において、面方向の熱伝導性とは、Δ（℃）から導かれる結果である。厚み方向の熱伝導性とは、Ｔ（ｓ.）から導き出される結果である。疲労強さとは、Ｐ（枚）から導き出される結果である。
【００４２】
なお、画像形成装置１０を用いて評価試験を行ったが、評価試験の主な条件は以下のとおりである。
・加熱ベルト６１の厚み  ３５μｍ
・加熱ベルト６１を加熱するための熱源６３の条件
印加電圧１００Ｖ、投入電力８００Ｗ
・加圧ローラー６２の条件
ゴム弾性層  シリコーンゴム２７０μｍ、硬度ＪＩＳ-Ａ２０度、熱伝導率０．８Ｗ／ｍＫ
トナー離型層  ＰＦＡフッ素樹脂３０μｍ
・定着温度  １５０℃
・印字速度  ４０ｐｐｍ
・媒体Ｓの印字条件  Ａ４サイズ縦送り
【００４３】
比較例１及び２は、それぞれ、ステンレス製の単層ベルト、ニッケル製の単層ベルトを加熱ベルト６１として用いた場合を示している。以下、比較例１及び２の評価結果を基準とし、比較例１及び２に対する、比較例２、実施例１〜５の評価結果と比較すると以下のことがわかる。
【００４４】
すなわち、比較例１及び２と、比較例３との評価結果から、ベリリウムを含まない銅単層の加熱ベルト６１は、比較例１及び２に比べて、熱伝導性の点で優れている。しかしながら、比較例３は、比較例１及び２に比べて、疲労強さの点で劣る。
【００４５】
また、実施例１〜５は、評価結果の何れかの項目においても比較例１及び２よりも優れている。
【００４６】
以上のより、本実施形態の一例である実施例１〜５の加熱ベルト６１は、比較例１及び２の場合に比べて、面方向及び厚み方向の熱伝導性が高く、かつ、疲労強さが優れている。これに伴い、本実施形態の定着装置６０は、面方向及び厚み方向の熱伝導性が高く、かつ、疲労強さが優れている加熱ベルト６１を備えている。そのため、本実施形態の定着装置６０及び画像形成装置１０は、比較例１及び２に比べて、定着性能に優れている。
【００４７】
＜弟２の効果＞
第２の効果は、加熱ベルト６１におけるベリリウムの含有率が０．１ｗｔ％以上０．９ｗｔ％以下であることの効果である。第２の効果については、図５の表の比較例３と、実施例１〜５とを比較しながら説明する。
【００４８】
比較例１の場合、加熱ベルト６１にベリリウムが含有されていない。これに対して、実施例１〜５の加熱ベルト６１には、ベリリウムが含有されており、かつ、ベリリウムの含有率が０．１ｗｔ％以上０．９ｗｔ％以下である。そして、図５の表によれば、比較例３と、実施例１〜５とは同じく銅をベースとした単層であるが、実施例１〜５は、比較例３に比べて、疲労強度の点で優れている。
【００４９】
したがって、少なくとも加熱ベルト６１におけるベリリウムの含有率が０．１ｗｔ％以上０．９ｗｔ％以下である本実施形態は、加熱ベルト６１にベリリウムが含有されていない場合に比べて、疲労強さの点で優れている。
【００５０】
＜弟３の効果＞
第３の効果は、加熱ベルト６１を構成するベリリウム銅が時効硬化処理されていることの効果である。第３の効果については、図６の表にまとめた実施例２、４、６及び７を比較しながら説明する。
【００５１】
実施例２と実施例６とは、コバルト及びニッケルの含有の有無の違いはあるものベリリウム含有量が同じである。また、実施例４と実施例７とは、コバルト及びニッケルの含有の有無の違いはあるものベリリウム含有量が同じである。それぞれを比較すると、時効硬化処理がされている方が、Ｔ（ｓ.）及びΔ（℃）の点で優れていることがわかる。
【００５２】
したがって、ベリリウム銅の時効硬化処理がされている場合は、ベリリウム銅の時効硬化処理がされていない場合に比べて、熱伝導性の点で優れている。
【００５３】
＜弟４の効果＞
第４の効果は、加熱ベルト６１におけるコバルト及びニッケルの含有率が３．０ｗｔ％以下であることの効果である。第４の効果については、図７の表にまとめた実施例８〜１２を比較しながら説明する。
【００５４】
実施例８〜１２は、それぞれ、コバルト及びニッケルの含有率のみが異なる。図７の表によれば、何れの実施例の場合も、比較例１及び２と同等以上の評価結果を示している。そして、コバルト及びニッケルの含有率が小さいほど、すべての評価結果が優れる傾向にある。また、コバルト及びニッケルの含有率が３．０ｗｔ％以下であれば、比較例１及び２よりも優れている。
【００５５】
したがって、コバルト及びニッケルの含有率が３．０ｗｔ％以下である場合は、比較例１及び２並びにコバルト及びニッケルの含有率が３．０ｗｔ％より多い場合に比べて、熱伝導性及び疲労強さの点で優れている。
【００５６】
以上のとおり、本発明について本実施形態を例として説明したが、本発明の技術的範囲は本実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の技術的範囲には、下記のような形態も含まれる。
【００５７】
例えば、本実施形態の定着装置６０では、加熱ベルト６１内に配置されているハロゲンランプを熱源６３とするとして説明した。しかしながら、加熱ベルト６１がベリリウム銅で構成されるベルトであれば、熱源の構成は異なる構成であってもよい。例えば、加熱ベルト６１が誘導コイル（図示省略）により電磁誘導されて加熱されるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００５８】
１０          画像形成装置
５０          トナー像形成部（形成部の一例）
６０          定着装置
６１          加熱ベルト
６２          加圧ローラー（加圧体の一例）
６３          熱源
Ｓ            媒体
【図１】
2018077383.tif 000003
【図２】
2018077383.tif 000004
【図３】
2018077383.tif 000005
【図４】
2018077383.tif 000006
【図５】
2018077383.tif 000007
【図６】
2018077383.tif 000008
【図７】
2018077383.tif 000009