(57)【要約】【課題】  金属スリーブを用いた定着装置において、スリーブ端部のクラックを防止し、定着装置の長寿命化を図る。【解決手段】  定着スリーブユニットの端部リングにドライサーフ等の潤滑剤を塗布する。あるいは、潤滑性シートを介して定着スリーブ端面を保護することにより、定着スリーブと端部リングの摺擦による負荷を軽減する。【選択図】  図１
2005156918.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状の定着ベルトと、該定着ベルトを導くガイド部材と、該ガイド部材に対し該定着ベルトを介して圧接ニップを形成する加圧部材と、該定着ベルトを昇温せしめ、該定着ベルトの回転とともに該ニップ内を搬送される転写材を加熱する加熱手段とを有する定着装置において、
前記定着ベルトの全長は、前記加圧部材の当接面長さよりも大きく設定され、かつ、該定着ベルトは、その両端部を外周面側から支持部材であるフランジにより支持される構造とし、該フランジに対して、潤滑性を向上する処理を施したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
上記潤滑性を向上する処理は、該フランジに対して潤滑剤を塗布することにより行うことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項３】
上記潤滑剤として、溶媒中に分散した粉体状潤滑剤を用いることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項４】
上記潤滑剤として、シリコーンオイル又はフッ素オイルを用いることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項５】
上記潤滑剤として、グリスを用いることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項６】
上記潤滑剤として、表面皮膜材を用いることを特徴とする請求項２記載の定着装置。
【請求項７】
上記潤滑性を向上する処理は、潤滑性に優れたシート状部材を該フランジ及び該定着ベルト間に介在させることによることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項８】
前記フランジの長手方向の断面形状における、前記定着ベルト外周面側の支持面と、該フランジのスリーブ長手方向支持面のなす角θが、略９０°であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項９】
該定着ベルトが、少なくとも一層の金属層を含むことを特徴とする請求項１記載の定着装置。
【請求項１０】
該金属層は、ステンレスまたはニッケル、あるいはこのうち何れかを含む合金であることを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【請求項１１】
該金属層は、塑性加工により形成されることを特徴とする請求項９記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、加熱部材と加圧部材の圧接ニップ部に被加熱材を通紙して狭持搬送させて被加熱材を加熱する定着装置に関する。
【０００２】
より詳しくは、フィルム状の回転体と、該回転体を導くガイド部材と、該ガイド部材に対し該回転体の回転と共に該ニップ内を搬送される転写材を加熱する加熱手段とを有する定着装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
電子写真複写機やプリンター等の画像形成装置において、電子写真プロセス等の適宜の画像形成プロセス手段で転写材（用紙）に間接（転写）あるいは直接に形成担持させた未定着トナー画像を転写材面に永久固着画像として加熱定着させる定着装置としては、従来より熱ローラ方式の加熱定着装置が広く用いられている。
【０００４】
近年では、クイックスタートや省エネルギーの観点からフィルム加熱方式の定着装置が実用化されている。また、金属からなるフィルム自身を発熱させる電磁誘導加熱方式の加熱装置も提案されている。
【０００５】
ａ）フィルム式定着装置
フィルム加熱方式の定着装置は、例えば特開昭６３−３１３１８２号公報、特開平２−１５７８７８号公報、特開平４−４４０７５号公報、特開平４−２０４９８０号公報等に提案されている。
【０００６】
すなわち、加熱体としてのセラミックヒーターと、加圧部材としての加圧ローラとの間に耐熱性フィルム（以下、定着フィルム）を挟ませて圧接ニップ（以下、定着ニップ部）を形成させ、該定着ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間に未定着トナー画像を形成担持させた転写材を導入して定着フィルムと一緒に狭持搬送させることで、定着フィルムを介してセラミックヒーターの熱を与えながら定着ニップ部の加圧力で未定着トナー画像を転写材面に定着させるものである。
【０００７】
このフィルム加熱方式の定着装置は、セラミックヒーター及びフィルムに低熱容量の部材を用いてオンデマンドタイプの装置を構成することができ、画像形成実行時のみ熱源のセラミックヒーターに通電して所定の定着温度に発熱させれば良く、画像形成装置の電源オンから画像形成実行可能状態までの待ち時間が短く、スタンバイ時の消費電力も大幅に小さい等の利点がある。
【０００８】
ｂ）金属フィルム（定着ベルト）を用いた定着装置
近年、画像形成装置の高速化、カラー化に伴い、フィルム加熱方式の定着装置において、定着フィルムとして、ＳＵＳやニッケル等の金属フィルムを用いたり、更に、金属フィルム上に弾性層を設けたベルト状部材（以下、定着ベルト）を用いた定着装置が提案されている。
【０００９】
従来定着フィルムの基材としては、耐熱性樹脂等が用いられてきたが、画像形成装置の高速化に伴い、定着フィルムの熱伝導率を高くし、セラミックヒーターの熱をより効率的に転写材に伝える必要が生じた。このため、定着フィルム基材としては、樹脂よりも熱伝導率の高い金属を用いることが好ましい。このような金属製定着フィルムを用いた定着装置については、特開２００３−０４５６１５号公報や、特開２００３−１５６９５４号公報等に開示されている。
【００１０】
また、画像形成装置のカラー化に伴い、定着フィルムの基材上に、弾性層を設ける必要が生じた。このような定着ベルト及び画像形成装置の例は、特開平１０−１０８９３号公報、特開平１１−１５３０３等に開示されている。
【００１１】
これは、トナー画像が定着ニップ部を通過する際に、従来のフィルム定着装置では、カラー画像の多重に転写されたトナー像の形状に定着フィルム表面が追随することが出来ず、部分的に定着性のムラが生じるためである。定着性のムラは、画像の光沢ムラとして現れたり、ＯＨＴ（オーバーヘッドプロジェクタ用透明シート）においては、透過性のムラとなり、投影した際に、透過性のムラが画像欠陥として現れる、という問題点があった。
【００１２】
定着フィルム上に弾性層を設けることにより、弾性層がトナー層に沿って変形することで、画像上不均一に載っているトナーが弾性層によって包み込まれ、均一に熱を与えることにより、均一な定着が達成される。
【００１３】
しかしながら、弾性層を設ける分、定着フィルムとしての熱伝導性は劣るため、その分の熱量を余計に与える必要がある。とりわけ、定着装置のオンデマンド性を確保するためには、定着装置を速やかに所定温度に立ち上げる必要があるため、通常の定着フィルムより、基材を金属フィルムとすることにより、熱伝導率を向上した定着ベルトの使用が有利である。
【００１４】
ｃ）電磁誘導加熱方式の定着装置
実開昭５１−１０９７３９号公報には、磁束により定着フィルムの金属層（発熱層）に渦電流を誘導させて、そのジュール熱で発熱させる誘導過熱定着装置が開示されている。これは、誘導電流の発生を利用することで直接定着フィルムを発熱させることができ、ハロゲンランプを熱源とする熱ローラ方式の定着装置よりも高効率の定着プロセスを達成している。
【００１５】
このような電磁誘導タイプの加熱定着装置は、定着フィルムとして、５０μｍ程度の薄い金属を用いている。更に、カラー画像形成装置に電磁誘導加熱方式の定着装置を適用する場合は、金属層上に弾性層を設けた、定着ベルトを使用している。
【００１６】
ｄ）従来の定着ベルト端部亀裂対策
上記の様に、フィルム状の、金属製薄肉回転体を用いた定着方式においては、繰り返し回転状態で使用することにより、定着ベルト端部に亀裂が生じ、破壊に到る、という問題点があった。これは、定着ベルト自体の剛性は高いものの、定着ベルト製造工程において、定着ベルトを、定着装置に適切な長さに切断するに際し、バリや微小なクラックが生じ、繰り返し回転状態で使用することにより、定着ベルト端面が摺擦した際に、こうしたバリや微小なクラック等を起点とした亀裂が生じていた。
【００１７】
こうした定着ベルト端部の亀裂を防止するために、特開平２００２−２３１４１９号公報において、定着ベルト端部を支持するフランジを、定着スリーブ外周面から支持する構造とし、定着スリーブと共に回転する構成とすることで、定着ベルト端部と定着装置の摺擦を防止する構成が開示されている。
【００１８】
図７に、定着フランジを定着スリーブ外周面から支持し、定着スリーブと共に回転させる構成の一例の長手方向から見た断面図を示す。
【００１９】
定着フランジ７０２内径は、定着ベルト７０１外径より大きく設定されており、加圧ローラ７０３によって定着ベルト７０１が押さえられた際に変形することで、定着フランジ７０２内面に定着ベルト７０１表面が接触し、摩擦力を生じることで、定着フランジ７０２は、定着ベルト７０１の回転に伴って回転する。
【００２０】
定着フランジ７０２は、不図示の受け部によって支持され、定着ベルト７０１が長手方向の寄りを生じた場合においても定着フランジ７０２から脱落することを防止している。
【特許文献１】特開平２００２−２３１４１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、定着ベルト７０１は、回転に伴い、加圧ローラ７０３による変形を受け、定着フランジ７０２に対して、上下方向の運動を繰り返す。従って、定着フランジ７０２が、定着ベルト７０１と共に回転していても、定着ベルト７０１端面と定着フランジ７０２との、ある程度の摺擦は避けられない。
【００２２】
特開２００２−２３１４１９号公報に開示された、従来の定着フランジ７０２においても、図８に示す、長手方向に対し直角方向より見た断面図のごとく、定着フランジ７０２端部に向かってテーパー形状を取り、定着ベルト７０１の長手延長線と定着フランジ７０２が定着ベルト７０１端面に接する面とのなす角度θを９０°以上にすることにより、定着ベルト７０１が回転に伴い、加圧ローラ７０３による変形を受けて、定着フランジ７０２端面で摺擦することを防止する構成も提案されているものの、定着ベルト７０１が寄った側においては、定着ベルト端面と定着フランジが接触する場所が必ず存在し、定着ベルト７０１回転に伴う摺擦は避けられない。
【００２３】
また、定着ベルト７０１が寄った側においては、定着フランジ７０２の受け部において摩擦力が生じ、定着フランジ７０２が定着ベルト７０１の回転と同期して回転しない場合がある。そのような場合においては、定着フランジ７０２と定着ベルト７０１の回転速度が異なるため、定着フランジ７０２を設けない定着装置と同様の摺擦が発生することとなり、定着ベルト７０１の亀裂が発生してしまう場合があった。
【００２４】
さらに、θを大きく取った場合は、定着ベルト７０１の長手方向の寄り力により、定着フランジが、図８の矢印方向に引き込まれ、定着ベルト７０１に長手方向の歪みが生じ、定着ベルト７０１にかかるストレスが大きくなるため、かえって定着ベルト７０１が疲労破壊を起こしてしまう、という問題があった。
【００２５】
特に、定着ベルト７０１基層を、しごき加工等、塑性加工により形成した定着ベルト７０１においては、金属層の残留応力が大きく、こうした定着ベルト７０１端面の摺擦や、長手方向の歪みにより、定着ベルト７０１端面の微小なクラックを起点とした亀裂が生じたり、疲労破壊を起こしやすい。
【００２６】
また、特にカラー画像形成装置においては、白黒画像形成装置と比較して、定着ニップ部の圧力を大きくする必要がある。これは、複数色のトナーを重ねることによりカラー画像を形成するため、白黒画像形成装置よりもトナー像高さが高くなり、定着部において、均一に平滑な画像を得るためには、より高い圧力が必要となるためである。
【００２７】
定着ニップ部の圧力を大きくした場合、定着ベルトが長手方向に寄る力も大きくなるため、定着ベルトの座屈による亀裂が生じやすくなってしまう。
【００２８】
これらの理由から、更なる耐久性の向上が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記課題を解決するための本発明は、フィルム状の定着ベルトと、該定着ベルトを導くガイド部材と、該ガイド部材に対し該定着ベルトを介して圧接ニップを形成する加圧部材と、該定着ベルトを昇温せしめ、該定着ベルトの回転とともに該ニップ内を搬送される転写材を加熱する加熱手段とを有する定着装置において、前記定着ベルトの全長は、前記加圧部材の当接面長さよりも大きく設定され、かつ、該定着ベルトは、その両端部を外周面側から支持部材であるフランジにより支持される構造とし、該フランジに対して、潤滑性を向上する処理を施したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
上記構成を採用することで、定着ベルト端面と定着フランジが摺擦した際の抵抗力を軽減することにより、定着ベルト端面の微小なクラックを起点とした亀裂が生じることを、より効果的に防止し、定着装置および画像形成装置のさらなる長寿命化に資することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の実施の形態について詳述する。
【実施例１】
【００３２】
（画像形成装置）
図１は、本発明の実施例１における定着装置を備えた画像形成装置の断面図である。
【００３３】
本実施例においては、カラーオンデマンド定着装置を採用した、フルカラー画像形成装置について説明する。
【００３４】
本実施例における画像形成装置は、電子写真方式を用いて、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせることでフルカラー画像を得る、フルカラー画像形成装置に、本発明の定着装置を組み込んだものである。
【００３５】
本実施の形態における、フルカラー画像形成装置のプロセススピードは、９０ｍｍ／ｓｅｃ、一分間の印字枚数はＵＳレターサイズ紙で１６枚である。また、一枚目プリント（Ｆｉｒｓｔ Ｐａｇｅ Ｏｕｔ）までの時間（ＦＰＯＴ）は約１５秒である。
【００３６】
図２を用いて、本発明におけるカラー画像形成装置の構成について説明する。本発明のカラー画像形成装置においては、像担持体たる感光ドラム（１Y、１C、１M、１K）、帯電手段たる帯電ローラ（２Y、２C、２M、２K）、静電潜像を顕像化するための現像手段（３Y、３C、３M、３K）、感光体ドラムのクリーニング手段（４Y、４C、４M、４K）等をひとつの容器にまとめた、いわゆるオールインワンカートリッジを使用している。
【００３７】
イエロー（Ｙ）トナーを現像器に充填したイエローカートリッジ、マゼンタ（Ｍ）トナーを現像器に充填したマゼンタカートリッジ、シアン（Ｃ）トナーを現像器に充填したシアンカートリッジ、そしてブラック（Ｋ）トナーを現像器に充填したブラックカートリッジの４つのカートリッジを使用している。
【００３８】
本実施例の画像形成装置においては、感光体ドラム（１Y、１C、１M、１K）に露光を行うことにより静電潜像を形成する光学系５が、上記４色のトナーカートリッジに対応して設けられている。光学系としては、レーザー走査露光光学系を用いている。
【００３９】
光学系５より、画像データに基づいた走査光が、帯電手段（２Y、２C、２M、２K）により一様に帯電された感光体ドラム（１Y、１C、１M、１K）上を露光することにより、感光体ドラム（１Y、１C、１M、１K）表面に画像に対応する静電潜像が形成される。不図示のバイアス電源より現像ローラ（３Y、３C、３M、３K）に印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露後部）電位の間の適切な値に設定することで、負の極性に帯電されたトナーが、感光体ドラム（１Y、１C、１M、１K）上の静電潜像に選択的に付着されることにより、現像が行われる。
【００４０】
感光体ドラム（１Y、１C、１M、１K）上に現像された単色トナー画像は、該感光体ドラム（１Y、１C、１M、１K）と同期して、略等速で回転する中間転写体上へ転写される。本実施例においては、中間転写体として、中間転写ベルト６を用いており、駆動ローラ７によって駆動され、テンションローラ８によって張架されている。中間転写ベルト６へ感光体ドラム（１Y、１C、１M、１K）上のトナー像を転写する、一次転写手段としては、一次転写ローラ（９Y、９C、９M、９K）を用いている。一次転写ローラ（９Y、９C、９M、９K）に対して、不図示のバイアス電源より、トナーと逆極性の一次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト６に対して、トナー像が一次転写される。
【００４１】
一次転写後、感光体（１Y、１C、１M、１K）上に転写残として残ったトナーは、クリーニング手段（４Y、４C、４M、４K）により除去される。本実施例においては、クリーニング手段として、ウレタンブレードによるブレードクリーニングを用いている。
【００４２】
上記工程を中間転写ベルト６の回転に同調して、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対して行い、中間転写ベルト６上に、各色の一次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。単色のみの画像形成（単色モード）時には、上記工程は、目的の色についてのみ行われる。
【００４３】
また、転写材供給部となる転写材カセット１０にセットされた転写材Pは、給送ローラ１１により給送され、二次転写部に所定のタイミングで、レジストローラ１２により、中間転写ベルト６と二次転写手段とのニップ部に搬送される。
【００４４】
中間転写ベルト６上に形成された一次転写トナー像は、二次転写手段たる二次転写ローラ１３に、不図示のバイアス印加手段より印加される、トナーと逆極性のバイアスにより、転写材P上に一括転写される。また、１４は、二次転写ローラ対向ローラである。
【００４５】
二次転写後中間転写ベルト６上に残った二次転写残トナーは、中間転写ベルトクリーニング手段１５により除去される。本実施例においては、感光体ドラムのクリーニング手段と同様、ウレタンブレードによる中間転写体クリーニングを行っている。
【００４６】
転写材P上に二次転写されたトナー画像は、定着手段たる定着装置Fを通過することで、転写材P上に溶融定着され、画像形成装置の出力画像となる。
【００４７】
また、本実施例における画像形成装置は、実施例１と同様の電力制御回路を用いて、ヒーター７００に投入される電力を制御している。
【００４８】
（定着装置F）
図２に、本実施例における定着装置の断面図を示す。
【００４９】
本実施例における定着装置は、ヒーター７００、ヒーターホルダ１７、サーミスタ１８、定着ベルト２０、加圧ローラ２２、入り口ガイド２３により構成される。
【００５０】
ヒーターホルダ１７は、耐熱性の高い液晶ポリマー樹脂で形成し、ヒーター７００を保持し、定着ベルト２０をガイドする役割を果たす。
【００５１】
本実施例においては、液晶ポリマーとして、デュポン社のゼナイト７７５５（商品名）を使用した。ゼナイト７７５５の最大使用可能温度は、約２７０℃である。
【００５２】
サーミスタ１８は、定着ベルト２０内面の温度を検知し、温調制御を行うために配設されている。
【００５３】
サーミスタ１８は、ステンレス製のアーム先端にサーミスタ素子が取り付けられ、アームが揺動することにより、定着ベルト２０内面の動きが不安定になった状態においても、サーミスタ素子が定着ベルト２０内面に常に接する状態に保たれる。
【００５４】
サーミスタ１８は、ＣＰＵ１１７に接続され、ＣＰＵ１１７は、サーミスタ１８の出力をもとに、ヒーター７００の温調制御内容を決定し、ヒーター７００への通電を制御する。
【００５５】
定着ベルト２０は、金属製の基層上に弾性層、離型性層を形成してなる。定着ベルト構成については、後に詳述する。
【００５６】
加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金に、射出成形により、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層を形成し、その上に厚み約４０μmのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。
【００５７】
入り口ガイド２３は、二次転写ニップを抜けた転写材Ｐが、定着ニップ部に正確にガイドされるよう、転写材を導く役割を果たす。本実施例の入り口ガイドは、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂により形成されている。
【００５８】
加圧ローラ２２、入り口ガイド２３は、それぞれフレーム２４に組みつけられ、その上にヒーターホルダ１７に接着された定着ヒーター１６を内蔵した定着ベルト２０が置かれ、不図示の加圧機構により、２０ｋｇｆ（片側１０ｋｇｆ）の力で加圧されている。加圧機構は、不図示の圧解除機構を有し、ジャム処理時等に、加圧を解除し、転写材Pの除去が容易な構成となっている。
【００５９】
本実施例の定着装置においては、加圧ローラ２２が回転することによって、定着ベルト２０が従動回転する。その際、定着ベルト２０内面とヒーターホルダ１７は摺動する構成となっている。定着ベルト２０内面にはグリスが塗布され、ヒーターホルダ１７と定着ベルト２０内面との摺動性を確保している。
【００６０】
通常使用においては、定着装置の回転開始とともに、定着ベルト２０の従動回転が開始し、ヒーター７００温度の上昇とともに、定着ベルト２０内面温度も上昇していく。
【００６１】
（定着ベルト２０）
図３に、本実施例で使用した定着ベルト２０の断面図を示す。
【００６２】
定着ベルト２０は、ＳＵＳの素管を引き抜き加工により、厚さ５０μｍの厚みのシームレスベルト状に形成したＳＵＳベルト２０ａ上に、シリコーンゴム層２０ｂを、リングコート法により形成した上に、離型性層２０ｃとして、厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆してなる。シリコーンゴム層２０ｂには、極力熱伝導率の高い材質を用い、定着ベルト２０の熱容量を小さくすることが、温度立上げの観点からは望ましい。本実施例においては、熱伝導率が約１．０×１０−３ｃａｌ／ｓｅｃ・ｃｍ・Ｋと、シリコーンゴムとしては、熱伝導率が高い部類に属する材質を用いた。
【００６３】
一方、ＯＨＴ透過性や、画像上の「す」（微小なグロスムラ）といった、画質の観点からは、定着ベルト２０のシリコーンゴム層２０ｂを極力厚くすることが望ましい。本発明者らの検討によれば、満足のいくレベルの画質を得るためには、２００μｍ以上のゴム厚みが必要であることが分かっている。
【００６４】
本実施例におけるシリコーンゴム層２０ｂは、厚み２５０μｍとした。また、本実施例における定着ベルト２０の外径は２４ｍｍとした。
【００６５】
こうして形成した定着ベルト２０の熱容量を測定したところ、２．８×１０−２ｃａｌ／ｃｍ２Ｋ（定着ベルト１ｃｍ２あたりの熱容量）であった。一般に、定着ベルト２０の熱容量が１．０ｃａｌ／ｃｍ２Ｋ以上となると、温度立ち上がりが鈍くなり、オンデマンド性が損なわれる。また、逆に１．０×１０−２ｃａｌ／ｃｍ２Ｋ以下にしようとすると、定着ベルト２０のゴム層が極端に薄くせざるを得なくなり、ＯＨＴ透過性や「す」のレベル等、画質を維持するために必要なゴム層の厚みを確保できない。このため、オンデマンド性と、画質の両方を満足する定着ベルト２０の熱容量は、１．０×１０−２ｃａｌ／ｃｍ２Ｋ以上１．０ｃａｌ・ｃｍ２Ｋ以下の範囲に含まれることが分かる。
【００６６】
さらに、定着ベルト２０表面にフッ素樹脂層を設けることで、表面の離型性を向上し、定着ベルト２０表面にトナーが一旦付着し、再度転写材Pに移動することで発生するオフセット現象を防止することができる。
【００６７】
また、定着ベルト２０表面の離型性層２０ｃを、ＰＦＡチューブとすることで、より簡便に、均一な離型性層を形成することが可能となる。
【００６８】
（定着フランジ）
図４ａ、４ｂを用いて、本実施例における定着フランジについて詳述する。
【００６９】
図４ａは、定着フランジ４００、定着ベルト２０、加圧ローラ２２を、図２の断面図と同じ方向から見た図である。また、図４ｂは、定着ベルト２０、定着フランジ４００を、長手方向に垂直な面で切った断面図である。
【００７０】
図４ａに示すように、定着フランジ４００は、定着ベルト２０外径より大きな内径を持ち、加圧ローラ２２により変形を受けた定着ベルト２０が定着フランジ４００に内接することで摩擦力を生じ、定着ベルト２０と定着フランジ４００が共に回転することにより、定着ベルト２０端面の摺擦を防止する構成をとっている。
【００７１】
定着フランジ４００は、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂により形成され、本実施例においては、内径を２５．５ｍｍとした。
【００７２】
定着フランジ４００の定着ベルト２０外周面を保持する内径が小さすぎると、定着ベルト２０が定着フランジ４００内で全く変形できず、定着フランジ４００との嵌合部と加圧ローラ２２の当接部分（ニップ形成部）とで、定着ベルト２０に長手方向の歪みが生じ、耐久使用時において、定着ベルト２０に加圧・加熱によるストレスが大きく作用して、定着ベルト２０が疲労破壊を起こしてしまう。
【００７３】
一方、定着フランジ４００内径が大きすぎると、定着ベルト２０表面と定着フランジ４００内面との間に十分な摩擦力が発生せず、定着ベルト２０と定着フランジ４００がスリップを起こし、定着フランジ４００が削れて破損を起こしたり、定着ベルト２０の端部が摺擦により亀裂を生じる等の問題が発生する。
【００７４】
適切な定着ベルト２０外径と定着フランジ４００内径との関係を維持することにより、定着ベルト２０表面と定着フランジ４００内面との間に摩擦力を生じ、定着ベルト２０のダメージを大きくすることなく、定着フランジ４００に回転力を付与することが出来る。
【００７５】
更に、本実施例における定着フランジ４００には、潤滑剤が塗布されている。
【００７６】
潤滑剤としては、揮発性溶剤をベースにして、低温流動性の良いオイル成分と超微粒子フッ素樹脂とを組み合わせた液状潤滑剤、具体的には、株式会社ハーベス（会社名）から提供されているドライサーフＨＦ−１８００（商品名）を用いた。この潤滑剤は、乾性被膜潤滑剤と呼ばれており、外観が乳白色不透明、引火点（開放式）がなく、使用温度範囲も−３０〜１２０度であり、また、比重が１．５３（２５度）で、塗布後の表面は半ウエットとなり、さらにオゾン破壊係数も「０」である。
【００７７】
本実施例においては、ドライサーフＨＦ−１８００溶液中に、定着フランジ４００をディップ・乾燥させることにより、定着フランジ４００全面に、厚み数〜１０μｍ程度のドライサーフによる皮膜を形成し、定着フランジ４００の潤滑性を増している。
【００７８】
更に、本実施例における定着フランジ４００は、定着スリーブ２０外周面と接する面と、定着スリーブ２０端面が接触する面との角度θを、９０°に設定している。
【００７９】
（耐久試験）
本実施例の定着装置を用いて、耐久試験を行った。
【００８０】
耐久試験は、本実施例における定着装置を、画像形成装置にセットし、通紙を行うことで実施した。転写材２枚通紙後６秒休止という出力パターンの繰り返しで、１５万枚の転写材を通紙耐久したところ、長手両端の定着フランジ４００はいずれも定着ベルト２０と同速度で回転し続けた。このとき、定着ベルト２０に損傷は無く、定着性能も悪化することは無かった。
【００８１】
また、耐久終了後の定着フランジ４００表面を観察したところ、ドライサーフ皮膜は維持されており、定着フランジ４００の受け部においても、摺動性は確保されていた。また、定着ベルト２０端面と定着フランジ４００の接触面における摺動性も確保されていた。
【００８２】
ドライサーフによる皮膜を定着フランジ４００表面に形成したことにより、定着ベルト２０に、長手方向の寄りが生じた場合においても、定着フランジ４００の回転を維持することが出来、また、定着ベルト２０端面と定着フランジ４００が摺擦した場合においても、定着ベルト２０端面の微小なクラックに対してかかる負荷を低減することができ、摺擦による亀裂の拡大を防ぐ効果があった。
【００８３】
（比較例）
比較例として、定着フランジ４００に、ドライサーフを塗布しないことを除いては、実施例１と同様の定着装置を作成し、実施例１と同様の耐久試験を行った。
【００８４】
５万枚通紙した時点で回転状態の定着装置を観察したところ、定着ベルト２０が寄った側の定着フランジ４００が回転しない状態となった。
【００８５】
さらに、８万枚通紙した時点で、定着ベルト２０端部に約２ｃｍの長さの亀裂が一本発生した。更に耐久を継続すると、８万５千枚時点で亀裂数が６本に増加した。９万枚通紙時点では、亀裂長さが１５ｃｍに達し、画像上に定着性のムラとして欠陥を生じた。１０万枚通紙時点で、定着ベルト２０が完全に破壊し、定着装置は使用不能となった。
【００８６】
これは、定着フランジ４００の摺動性が不十分なため、定着ベルト２０に長手方向の寄り力が加わることで定着フランジ４００が受け部に強く押し付けられ、定着フランジ４００と受け部の摩擦力で、定着フランジが回転しなくなってしまうこと、また、定着フランジ４００内面に、定着ベルト２０端面が摺擦することにより、定着ベルト２０端面に存在する微小クラックを拡大する力が働くためである。特に、塑性加工により形成された定着ベルト２０は、残留応力が大きく、摺擦による亀裂の拡大を生じやすい。このため、定着ベルト２０端面と定着フランジ４００の摺動性が確保されていない状態においては、定着ベルト２０の破損が生じてしまう。
【００８７】
本実施例においては、定着フランジにドライサーフを塗布することにより定着ベルトと定着フランジの摺動性を向上する構成としたが、ドライサーフに限らず、紛体塗布等、潤滑皮膜を形成する方法、固体潤滑剤を含有したペーストを塗布する方法、グリス塗布、オイル塗布等、任意の潤滑処理を行うことが可能である。
【００８８】
また、本実施例においては、カラー画像形成装置について詳述したが、白黒画像形成装置に本発明を適用することは一向に差し支えない。白黒画像形成装置においても、金属ベルトの使用は高速化対応に有効であり、更に、定着ベルトに弾性層を設けることにより、光沢ムラ等の画像レベルを向上することが可能となる。
【実施例２】
【００８９】
本実施例は、実施例１とほぼ同様であるものの、定着フランジに潤滑剤を塗布する代わりに、潤滑性シート等を定着ベルトと定着フランジ摺動面に介在させることにより、実施例１と同様の、定着ベルト破損防止効果を得るものである。
【００９０】
図５に、このような潤滑性シートの一例を示す。
【００９１】
潤滑性シート５００は、シリコーンオイルやフッ素オイル等を含浸させたガラスクロス、フッ素樹脂を含浸・焼成したガラスクロス等、潤滑性があり、シート又は板状のものであれば種類は問わない。
【００９２】
本実施例においては、ニトフロン（登録商標）含浸ガラスクロス（商品Ｎｏ．９７０−２ＬＬ、日東電工製）を素材として用いた。
【００９３】
このような潤滑性シート５００を、定着フランジ４００内径と同径のドーナツ型に形成し、定着フランジ４００と定着ベルト２０の摺動面間、および、定着フランジ４００と、受け部の間に介在させる。その際、潤滑性シート５００を定着フランジ４００に貼り付ける構成としても差し支えない。
【００９４】
本実施例の定着装置を用いて、実施例１と同様の耐久試験を行ったところ、１５万枚の通紙によっても定着ベルトはダメージを受けず、定着性能が悪化することもなかった。
【実施例３】
【００９５】
本実施例では、定着装置として、電磁誘導加熱方式の定着装置を用いたことを特徴とする。
【００９６】
本実施例においても、定着ベルト２０端部及び、定着フランジ４００構成については、実施例１と同様の構成とする。
【００９７】
図６に、電磁誘導加熱方式の定着装置の断面図を示す。
【００９８】
磁場発生手段は磁性コア６２ａ・６２ｂ・６２ｃ及び励磁コイル６３からなる。
【００９９】
磁性コア６２ａ・６２ｂ・６２ｃは高透磁率の部材であり、フェライトやパーマロイ等といったトランスのコアに用いられる材料がよく、より好ましくは１００ｋＨｚ以上でも損失の少ないフェライトを用いるのがよい。
【０１００】
６７は電力供給部（給電部）である高周波発信回路部であり、２０ｋＨｚから５００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源で発生できるようになっている。励磁コイル６３はこの電力供給部６７から供給される交番電流（高周波電流）によって交番磁束を発生する。
【０１０１】
６１ａ，６１ｂは横断面略半円弧状樋型のベルトガイド部材であり、開口側を互いに向かい合わせて略円柱体を構成し、外側に円筒状の電磁誘導性発熱ベルトである定着ベルト（定着スリーブ、第一の回転体）２０をルーズに外嵌させてある。前記ベルトガイド部材６１ａは、磁場発生手段としての磁性コア６２ａ・６２ｂ・６２ｃと励磁コイル６３を内側に保持している。また、ベルトガイド部材６１ａには摺動部材６５がニップ部２７の加圧ローラ２２との対向面側で、定着ベルト２０の内側に配設してある。
【０１０２】
６４はベルトガイド部材６１ｂの内面平面部に当接させて配設した横長の加圧用剛性ステイである。
【０１０３】
６６は磁性コア６２ａ・６２ｂ・６２ｃ及び励磁コイル６３と加圧用剛性ステイ６４の間を絶縁するための絶縁部材である。
【０１０４】
加圧用剛性ステイ６４は図不示の加圧機構により押し下げ力を作用させている。これによりベルトガイド部材６１ａの下面の摺動部材６５と加圧ローラ２２とが定着ベルト２０を挟んで圧接して所定幅の定着ニップ部２７が形成される。
【０１０５】
加圧ローラ２２は駆動手段（図不示）により矢示の反時計方向に回転駆動される。この加圧ローラ２２の回転駆動による前記加圧ローラ２２と定着ベルト２０の外面との摩擦力で定着ベルト２０に回転力が作用し、前記定着ベルト２０がその内面が定着ニップ２７において摺動部材６５の下面に密着して摺動しながら矢示の時計方向に加圧ローラ２２の回転周速度にほぼ対応した周速度をもってベルトガイド部材６１ａ，６１ｂの外回りを回転状態になる。この場合、定着ニップ部２７における摺動部材６５の下面と定着ベルト２０の内面との相互摺動摩擦力を低減化させるために定着ニップ部２７の摺動部材６５の下面と定着ベルト２０の内面との間に耐熱性グリスなどの潤滑剤を介在させることができる。
【０１０６】
磁性コア６２ａ・６２ｂ・６２ｃに導かれた交番磁束は、磁性コア６２ａと磁性コア６２ｂとの間、そして磁性コア６２ａと磁性コア６２ｃとの間において定着ベルト２０の加熱体としての電磁誘導発熱層（図不示）に渦電流を発生させる。この渦電流は、後述する定着ベルト２０内の電磁誘導発熱層の固有抵抗によって電磁誘導発熱層にジュール熱（渦電流損）を発生させる。ここで、発熱域は最大発熱量をＱとした場合、発熱量がＱ／ｅ以上の領域と定義する。これは、定着に必要な発熱量が得られる領域である。
【０１０７】
本実施例に示す、電磁誘導加熱方式の定着装置において、ここで用いられる定着ベルト２０は、電磁誘導発熱性の定着ベルト２０の基層となる金属ベルト等でできた発熱層（図不示）と、その外面に積層した弾性層（図不示）と、その外面に積層した離型層（図不示）の複合層構造のものである。発熱層と弾性層との間の接着、弾性層と離型層との間の接着のため、各層間にプライマー層（不図示）を設けてもよい。略円筒形状である定着ベルト２０において発熱層が内面側であり、離型層が外面側である。前述したように、発熱層に交番磁束が作用することで前記発熱層に渦電流が発生して前記発熱層が発熱する。その熱が弾性層・離型層を介して定着ニップ部２７を加熱し、前記定着ニップ部２７に通紙される被加熱材としての記録材Ｐを加熱してトナー画像の加熱定着がなされる。
【０１０８】
この定着ベルト２０の温度は温度検知手段であるメインサーミスタ１８とサブサーミスタ１９を含む温調系２１・６７により励磁コイル６３に対する電流供給が制御されることで所定の温度が維持されるように温調される。即ち、メインサーミスタ１８は定着ベルト２０の温度を検知する温度検知手段であり、本実施例においては、このメインサーミスタ１８を定着ベルト２０内面の発熱域Ｈにベルトガイド部材６１ａの外面に露呈させて配設してある。このメインサーミスタ１８が定着ベルト２０の内面に接触して定着ベルト２０の温度を検知する。メインサーミスタ１８で測定した定着ベルト２０の温度情報は制御回路ＣＰＵ２１に入力される。制御回路ＣＰＵ２１はその入力温度情報をもとに電力供給部６７から励磁コイル６３に対する電流供給を制御し定着ベルト２０の温度すなわち定着ニップ部２７の温度を所定の温度に温調する。
【０１０９】
而して、定着ベルト２０が回転し、電力供給部６７から励磁コイル６３への給電により上記のように定着ベルト２０の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部２７が所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画像形成手段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成された記録材Ｐが定着ニップ部２７の定着ベルト２０と加圧ローラ２２との間に画像面が上向き、即ち定着ベルト面に対向して導入され、定着ニップ部２７において画像面が定着ベルト２０の外面に密着して定着ベルト２０と一緒に定着ニップ部２７を挟持搬送されていく。この定着ニップ部２７を定着ベルト２０と一緒に記録材Ｐが挟持搬送されていく過程において定着ベルト２０の電磁誘導発熱で加熱されて記録材Ｐ上の未定着トナー画像ｔが加熱定着される。記録材Ｐは定着ニップ部２７を通過すると定着ベルト２０の外面から分離して排出搬送されていく。記録材上の加熱定着トナー画像は定着ニップ部通過後、冷却して永久固着像となる。
【０１１０】
本実施例の定着装置を用いて、実施例１と同様の耐久試験を行ったところ、１５万枚の通紙によっても定着ベルトはダメージを受けず、定着性能が悪化することもなかった。
【産業上の利用可能性】
【０１１１】
本発明は、電子写真式の画像形成装置に搭載する定着装置に限らず、静電記録式等のその他の記録方式の画像形成装置に搭載する定着装置にも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明実施例１における画像形成装置の断面図。
【図２】本発明実施例１における定着装置の断面図。
【図３】本発明実施例１における定着ベルト、定着フランジ部拡大図。
【図４】本発明実施例１における定着ベルト、定着フランジ部を長手直角方向から見た図。
【図５】本発明実施例２における定着ベルト、定着フランジ間に介在させる摺動性シート。
【図６】本発明実施例３における定着装置の断面図。
【図７】従来の定着装置における定着フランジ部構成図。
【図８】従来の定着装置における定着ベルト、定着フランジ部を長手直角方向から見た図。
【符号の説明】
【０１１３】
２０  定着ベルト
２２  加圧ローラ
４００  定着フランジ
５００  摺動シート
【図１】
2005156918.tif 000003
【図２】
2005156918.tif 000004
【図３】
2005156918.tif 000005
【図４】
2005156918.tif 000006
【図５】
2005156918.tif 000007
【図６】
2005156918.tif 000008
【図７】
2005156918.tif 000009
【図８】
2005156918.tif 000010