(57)【要約】【課題】未定着トナー像を担持した記録媒体を所定のニップ領域を通過させることによりその記録媒体に圧力を加えその未定着トナー像をその記録媒体に加圧定着する加圧定着装置に関し、摺動部分に連続的に潤滑剤を供給することで高画質な定着画像を得る。【解決手段】環状ベルト２０は、シート部材４０に接する面に潤滑剤が塗布されたものであって、さらに式ｃ≦ｄただし式中、ｃはその潤滑剤の、環状ベルト２０の裏面に対する接触角を表し、ｄはその潤滑剤の、シート部材４０の表面に対する接触角を表す。を満足する。【選択図】        図３
2005078025.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
未定着トナー像を担持した記録媒体を所定のニップ領域を通過させることにより該記録媒体に圧力を加え該未定着トナー像を該記録媒体に加圧定着する加圧定着装置において、
回転駆動するものであって、回転駆動することで前記記録媒体を前記ニップ領域に送り込むとともに該ニップ領域から送り出すロールと、
前記ロールに表面が押しつけられ前記ニップ領域を形成する、該ニップ領域を通過する記録媒体の移動に従って循環する環状ベルトと、
前記環状ベルトの裏面側に配備され、該裏面に接して該環状ベルトの表面を前記ロールに向けて押しつける押圧部材とを備え、
前記環状ベルトは、前記押圧部材に接する面に潤滑剤が塗布されたものであって、
さらに式ｂ≦ａ
ただし式中、ｂは前記潤滑剤の、前記環状ベルト裏面に対する接触角を表し、ａは該潤滑剤の、前記押圧部材に対する接触角を表す。
を満足するものであることを特徴とする加圧定着装置。
【請求項２】
未定着トナー像を担持した記録媒体を所定のニップ領域を通過させることにより該記録媒体に圧力を加え該未定着トナー像を該記録媒体に加圧定着する加圧定着装置において、
回転駆動するものであって、回転駆動することで前記記録媒体を前記ニップ領域に送り込むとともに該ニップ領域から送り出すロールと、
前記ロールに表面が押しつけられ前記ニップ領域を形成する、該ニップ領域を通過する記録媒体の移動に従って循環する環状ベルトと、
前記環状ベルトの裏面側に配備され、該裏面側から該環状ベルトの表面を前記ロールに向けて押しつける押圧部材と、
表面が前記環状ベルト裏面に接し裏面が前記押圧部材に接した、該押圧部材を覆うシート部材とを備え、
前記環状ベルトは、前記シート部材に接する面に潤滑剤が塗布されたものであって、
さらに式ｃ≦ｄ
ただし式中、ｃは前記潤滑剤の、前記環状ベルトの裏面に対する接触角を表し、ｄは該潤滑剤の、前記シート部材の表面に対する接触角を表す。
を満足するものであることを特徴とする加圧定着装置。
【請求項３】
前記シート部材は、表面がフッ素樹脂からなるものであることを特徴とする請求項２記載の加圧定着装置。
【請求項４】
前記環状ベルトは、平均組成式Ｒ1aＲ2bＳｉＯ(4-a-b)/2
ただし、式中、Ｒ1は、炭素数１〜６の１価炭化水素基、−Ｒ3 ＮＨ2、および−Ｒ3ＮＨＲ4ＮＨ2の中から選択された一つの基であり、Ｒ3 ，Ｒ4 はそれぞれ炭素数１〜８のアルキレン基である。Ｒ2 は炭素数１〜６の１価炭化水素基を示す。ａ，ｂは０．０００１≦ａ≦０．０１であって、さらに１．９５≦ａ＋ｂ≦２．２０を満足する正数である。
で示されるシリコーン組成物に、セリウムを主成分とする希土類金属混合物、チタン、ジルコニウム及びハフニウムの中から選択された一つの金属を含有するメタロシロキサン化合物を配合した潤滑剤が塗布されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の加圧定着装置。
【請求項５】
前記環状ベルトは、１００重量％の前記シリコーン組成物に対して０．１重量％以上５重量％以下のメタロシロキサン化合物を配合した潤滑剤が塗布されたものであることを特徴とする請求項４記載の加圧定着装置。
【請求項６】
前記環状ベルトは、２５℃における動粘度が５０〜１０００ｍｍ2／ｓｅｃの範囲に含まれる潤滑剤が塗布されたものであることを特徴とする請求項１又は２記載の加圧定着装置。
【請求項７】
前記環状ベルトは、前記潤滑剤が塗布された面がポリイミド系樹脂を含んだ材料からなるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の加圧定着装置。
【請求項８】
前記環状ベルトは、前記潤滑剤が塗布された面がポリベンズイミダゾール樹脂を含んだ材料からなるものであることを特徴とする請求項１又は２記載の加圧定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、未定着トナー像を担持した記録媒体を所定のニップ領域を通過させることによりその記録媒体に圧力を加えその未定着トナー像をその記録媒体に加圧定着する加圧定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を採用した複写機やプリンタあるいはファクシミリ等の画像形成装置の中には、用紙等の記録シート上に転写された未定着のトナー像を記録シートに定着させる定着装置が備えられており、この定着装置の一つとして、上記のような加圧定着装置が知られている。
【０００３】
図１は、従来の加圧定着装置の一例を示す図である。
【０００４】
図１に示す加圧定着装置８は、加熱定着ロール８１と圧力ロール８２とを備えた、いわゆるロール−ロール型のものである。
【０００５】
図１に示す加熱定着ロール８１は、中空アルミニウム製のコア８１１の外周面にシリコーンゴム等による弾性層８１２が形成され、その弾性層８１２の表面にはフッ素樹脂等による離型層８１３が形成されたものである。アルミニウム製のコア８１１内には、熱源としてハロゲンランプ８１４が配備されており、加熱定着ロール８１の表面には、サーミスタ等の感温素子８１５が当接されている。
【０００６】
また、図１に示す圧力ロール８２は、金属製のコア８２１の外周面にシリコーンゴム等の弾性層８２２が形成され、その弾性層８２２の表面にはフッ素樹脂等の離型層８２３が形成されたものである。
【０００７】
この図１に示す加圧定着装置８においては、圧力ロール８２を加熱定着ロール８１に対して図示しない加圧バネにより所定の押圧力をもって圧接させることにより、記録シートが通過可能なニップ領域Ｎが形成されている。
【０００８】
加熱定着ロール８１は、図示しない駆動系により所定の速度で回転駆動され、圧力ロール８２は、加熱定着ロール８１に従動して回転する。不図示のＡＣ電源からの通電によりハロゲンランプ８１４が発熱し、加熱定着ロール８１が加熱される。加熱定着ロール８１の温度は、感温素子８１５により計測され、図示しない温度制御回路により所定の温度にコントロールされる。そして、未定着トナー画像を担持した記録シートが搬送され、加熱定着ロール８１及び圧力ロール８２間のニップ領域Ｎに進入する。ニップ領域Ｎにおいて未定着トナー画像は、熱及び圧力により溶融して記録シートに加熱定着される。
【０００９】
しかしながら、この図１に示すロール−ロール型の加圧定着装置の場合、加熱定着ロール又は圧力ロールの一方若しくは両方の弾性層を変形させてニップ領域Ｎを形成しているので、以下のような問題がある。即ち、ある所定幅以上のニップ領域Ｎを形成するためには、加熱定着ロール８１又は圧力ロール８２の一方若しくは両方の弾性層を比較的厚くし、また、これらのロール間の押圧力を大きくしなければならない。このことは、加熱定着ロール８１の弾性層８１２及びコア８１１の厚肉化、加熱定着ロール８１の大熱容量化に繋がり、加熱定着ロール８１を室温から定着可能な温度に上昇させるまでの時間（以下「ウォームアップタイム」と称する）が長くなってしまうという問題がある。
【００１０】
かかる問題を解決するため、図１に示す圧力ロール８２をエンドレスベルト（環状ベルト）に代えた、いわゆるロール−ベルト型の加圧定着装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１１】
図２は、ロール−ベルト型の加圧定着装置を示す図である。
【００１２】
図２に示す加圧定着装置９は、エンドレスベルト９２を備える他、図１に示す加熱定着ロール８１と同じ構成の加熱定着ロール９１も備えており、この加圧定着装置９では、加熱定着ロール９１にエンドレスベルト９２が接触することでニップ領域Ｎが形成されている。加熱定着ロール９１には、不図示の駆動モーターからの駆動力が同じく不図示のギア受け部を介して伝達され、この加熱定着ロール９１は回転駆動する。一方、環状ベルト９２は、接触する加熱定着ロール９１の回転を受けて循環し、ニップ領域Ｎに記録シートが送り込まれると、ニップ領域Ｎを通過する記録シートの移動に従って循環する。
【００１３】
エンドレスベルト９２は、図１に示す圧力ロール８２に比べて薄肉のもであって低熱量化が図られている。エンドレスベルト９２は、このエンドレスベルト９２の裏面を構成する基材９２１と、このエンドレスベルト９２の表面を構成する離型層９２２とからなるものである。このエンドレスベルト９２の裏面側には、エンドレスベルト９２がスムーズに回転するようにベルト走行ガイド９３が設けられている。また、エンドレスベルト９２の裏面側には、支持枠９４１と、その支持枠９４１に支えられた弾性体９４２とからなる押圧部材９４も配備されている。この弾性体９４２はエンドレスベルト９２の裏面に接しており、押圧部材９４は、エンドレスベルト９２の表面を加熱定着ロール９１に向けて押しつけるものである。図２に示す加圧定着装置９では、この押圧部材９４によって加熱定着ロール９１の弾性層９１２の変形量を少なくしながらも、ある所定幅以上のニップ領域Ｎを確保している。また、図２に示す加圧定着装置９では、エンドレスベルト９２の裏面と弾性体９４２の表面との接触部分が摺動部分になる。
【００１４】
図２に示す加圧定着装置９においては、この摺動部分の摺動抵抗が大きいと、加熱定着ロール９１を駆動させる不図示の駆動モーターへの負担も大きくなり、また、加熱定着ロール９１の図示省略したギア受け部に働く応力が大きくなり、ギアやコア９１１の破損を引き起こす原因となる。更に、加熱定着ロール９１の回転トルクに対して、その摺動抵抗が無視しえない程大きくなると、加熱定着ロール９１とエンドレスベルト９２との間でスリップが生ずる。このスリップが生じている状態で、未定着トナー像を担持した記録シートがニップ領域Ｎに送り込まれると、スリップによって定着がうまく行われず、記録シート上で画像のずれが生じる。
【００１５】
そこで、このような摺動抵抗による不都合を回避するため、エンドレスベルト９２の裏面に潤滑剤を塗布することが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。
【特許文献１】特開平８−２６２９０３号公報
【特許文献２】特開平１０−２１３９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、エンドレスベルト９２の裏面に潤滑剤を塗布しても、塗布した潤滑剤が、エンドレスベルト９２の裏面と弾性体９４２との摺動部分に連続的に供給されるとは限らず、場合によっては不連続な供給になり、ビビリ音が発生したり、あるいはエンドレスベルト９２の循環が不安定になり定着画像の画質が低下してしまうことがある。
【００１７】
本発明は上記問題点を解決し、摺動部分に連続的に潤滑剤を供給することで高画質な定着画像を得ることができる加圧定着装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成する本発明の第１の加圧定着装置は、未定着トナー像を担持した記録媒体を所定のニップ領域を通過させることによりその記録媒体に圧力を加えその未定着トナー像をその記録媒体に加圧定着する加圧定着装置において、
回転駆動するものであって、回転駆動することで上記記録媒体を上記ニップ領域に送り込むとともにそのニップ領域から送り出すロールと、
上記ロールに表面が押しつけられ上記ニップ領域を形成する、そのニップ領域を通過する記録媒体の移動に従って循環する環状ベルトと、
上記環状ベルトの裏面側に配備され、その裏面に接してその環状ベルトの表面を上記ロールに向けて押しつける押圧部材とを備え、
上記環状ベルトは、上記押圧部材に接する面に潤滑剤が塗布されたものであって、
さらに式ｂ≦ａ
ただし式中、ｂは上記潤滑剤の、上記環状ベルト裏面に対する接触角を表し、ａはその潤滑剤の、上記押圧部材に対する接触角を表す。
を満足するものであることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第１の加圧定着装置では、上記環状ベルトの裏面と上記押圧部材との接触部分が摺動部分になり、上記環状ベルトが、この摺動部分に上記潤滑剤を運ぶ役目を担う。本発明の第１の加圧定着装置によれば、上記接触角の関係が成立していることで、上記環状ベルトの方が上記押圧部材よりも濡れやすく、このため、上記摺動部分に運び込まれた潤滑剤は、上記環状ベルトに保持されて上記摺動部分を通過し、上記摺動部分に繰り返し運び込まれ、上記摺動部分へ上記潤滑剤が連続供給される。したがって、上記摺動部分において上記潤滑剤が途絶えることはなく、上記環状ベルトの循環が安定したものとなり、本発明の第１の加圧定着装置によれば、高画質な定着画像を得ることができる。
【００２０】
上記目的を達成する本発明の第２の加圧定着装置は、未定着トナー像を担持した記録媒体を所定のニップ領域を通過させることによりその記録媒体に圧力を加えその未定着トナー像をその記録媒体に加圧定着する加圧定着装置において、
回転駆動するものであって、回転駆動することで上記記録媒体を上記ニップ領域に送り込むとともにそのニップ領域から送り出すロールと、
上記ロールに表面が押しつけられ上記ニップ領域を形成する、そのニップ領域を通過する記録媒体の移動に従って循環する環状ベルトと、
上記環状ベルトの裏面側に配備され、その裏面側からその環状ベルトの表面を上記ロールに向けて押しつける押圧部材と、
表面が上記環状ベルト裏面に接し裏面が上記押圧部材に接した、その押圧部材を覆うシート部材とを備え、
上記環状ベルトは、上記シート部材に接する面に潤滑剤が塗布されたものであって、
さらに式ｃ≦ｄ
ただし式中、ｃは上記潤滑剤の、上記環状ベルトの裏面に対する接触角を表し、ｄはその潤滑剤の、上記シート部材の表面に対する接触角を表す。
を満足するものであることを特徴とする。
【００２１】
先の第１の加圧定着装置では、上記環状ベルトの裏面と上記押圧部材との接触部分が摺動部分であったが、この第２の加圧定着装置は、上記環状ベルトの裏面と上記押圧部材との間に上記シート部材が介在するものであるため、摺動部分は、上記環状ベルトの裏面と上記シート部材との接触部分になる。また、この第２の加圧定着装置では、ｃ≦ｄという接触角の関係が成立している。このため、本発明の第２の加圧定着装置においても、上記摺動部分では上記潤滑剤が途絶えることはなく、上記環状ベルトの循環は安定したものとなり、高画質な定着画像を得ることができる。
【００２２】
また、第２の加圧定着装置において、上記シート部材は、表面がフッ素樹脂からなるものであることが好ましい。
【００２３】
また、本発明の加圧定着装置において、上記環状ベルトは、平均組成式Ｒ1aＲ2bＳｉＯ(4-a-b)/2
ただし、式中、Ｒ1は、炭素数１〜６の１価炭化水素基、−Ｒ3 ＮＨ2、および−Ｒ3ＮＨＲ4ＮＨ2の中から選択された一つの基であり、Ｒ3 ，Ｒ4 はそれぞれ炭素数１〜８のアルキレン基である。Ｒ2 は炭素数１〜６の１価炭化水素基を示す。ａ，ｂは０．０００１≦ａ≦０．０１であって、さらに１．９５≦ａ＋ｂ≦２．２０を満足する正数である。
で示されるシリコーン組成物に、セリウムを主成分とする希土類金属混合物、チタン、ジルコニウム及びハフニウムの中から選択された一つの金属を含有するメタロシロキサン化合物を配合した潤滑剤が塗布されたものであることが、潤滑性と耐熱性、およびそれらの持続性の観点から好ましい。
【００２４】
また、本発明の加圧定着装置において、上記環状ベルトは、
１００重量％の上記シリコーン組成物に対して０．１重量％以上５重量％以下のメタロシロキサン化合物を配合した潤滑剤が塗布されたものであることや、あるいは
２５℃における動粘度が５０〜１０００ｍｍ2／ｓｅｃの範囲に含まれる潤滑剤が塗布されたものであることが、より良好な潤滑性とその持続性を確保する上で好ましい。
【００２５】
さらに、本発明の加圧定着装置において、上記環状ベルトは、
上記潤滑剤が塗布された面がポリイミド系樹脂を含んだ材料からなるものであることや、あるいは、
上記潤滑剤が塗布された面がポリベンズイミダゾール樹脂を含んだ材料からなるものであることが、より良好な耐熱性とその持続性を確保する上で好ましい。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の加圧定着装置によれば、摺動部分に連続的に潤滑剤を供給することで高画質な定着画像を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２８】
図３は、本発明の一実施形態の加圧定着装置の断面図である。
【００２９】
図３に示す本実施形態の加圧定着装置１は、図２に示す加圧定着装置９と同じく、ロール−ニップ型のものであって、矢印Ａ方向に回転する加熱定着ロール１０と、その加熱定着ロール１０に接触した状態で矢印Ｂ方向に循環する中空回転体である薄膜状のエンドレスベルト（環状ベルト）２０を備えており、この加圧定着装置１でも、加熱定着ロール１０にエンドレスベルト２０が接触することでニップ領域Ｎが形成されている。ニップ領域Ｎには、未定着のトナー像を担持した記録媒体の一例である記録シート１００が、矢印Ｃ方向から送り込まれる。この加圧定着装置１は、送り込まれた記録シート１００を、ニップ領域Ｎで挟持して加熱および加圧することによりそのトナー像を記録シート１００に定着させる。
【００３０】
図１に示す加熱定着ロール１０には、不図示の駆動モーターからの駆動力が同じく不図示のギア受け部を介して伝達され、この加熱定着ロール１０は回転駆動する。この加熱定着ロール１０は、円筒状のコア１１と、そのコア１１の外周面に形成された弾性層１２と、その弾性層１２の表面に形成された離型層１３とを有するものである。
【００３１】
また、コア１１の内部には、加熱源としてのハロゲンランプ１５が配設されており、このハロゲンランプ１５が発熱することで加熱定着ロール１０が加熱される。加熱定着ロール１０の温度は、感温素子１６により計測され、図示しない温度制御手段により所定の温度にコントロールされる。上記感温素子１６としては、特に制限はなく、例えば、サーミスター、温度センサーなどが挙げられる。また、不図示の温度制御手段としては、これも特に制限はなく、例えば、温度コントローラー、コンピューターなどが挙げられる。
【００３２】
上記コア１１の材質は、機械的強度に優れて伝熱性が良好である材質ならばよく、例えば、アルミ、ＳＵＳ、鉄、銅等の金属、合金、セラミックス、ＦＲＭなどが挙げられる。
【００３３】
また、上記弾性層１２の材質は、公知の材質のものの中から適宜選択することができ、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどが挙げられる。本実施形態においては、これらの材質の中でも、表面張力が小さく弾性に優れた点からしてシリコーンゴムが好ましい。シリコーンゴムとしては、例えば、ＲＴＶシリコーンゴム、ＨＴＶシリコーンゴムなどが挙げられ、具体的には、ポリジメチルシリコーンゴム（ＭＱ）、メチルビニルシリコーンゴム（ＶＭＱ）、メチルフェニルシリコーンゴム（ＰＭＱ）、フルオロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）などが挙げられる。この弾性層１２の厚みとしては、通常、３ｍｍ以下であり、好ましくは０．５〜１．５ｍｍである。上記弾性層１２を上記コア１１の表面に形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、それ自体公知のコーティング法などが採用できる。上記コーティング法としては、例えば、ニーダーコーティング、バーコーティング、カーテンコーティング、スピンコーティング、ディップコーティング等が挙げられる。
【００３４】
また、上記離型層１３は、定着時におけるトナー像のオフセットを防止するために設けられたものであり、その材質としては、トナー像に対し、適度な離型性を示すものであれば特に制限はなく、例えば、フッ素ゴム、シリコーンゴム、フッ素樹脂等が挙げられる。これらの材質の中でもフッ素樹脂が好適に挙げられる。上記フッ素樹脂としては、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（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体（ＭＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体（ＥＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリエチレン・テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロ三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂が挙げられ、特に耐熱性、機械特性等の面からポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体（ＭＦＡ）、およびテトラフルオロエチレン−パーフルオロエチルビニルエーテル（ＥＦＡ）共重合体が好適に用いられる。この離型層１３の厚みとしては、通常、１０μｍ〜１００μｍであり、好ましくは２０μｍ〜３０μｍである。上記離型層１３を上記コア１１の表面に形成する方法としては、特に制限はなく、例えば、上述したコーティング法などが挙げられる。また、押出し成型によって形成されたチューブを被覆する方法が挙げられる。
【００３５】
一方、図３に示すエンドレスベルト２０は、接触する加熱定着ロール１０の回転に従って循環し、ニップ領域Ｎに記録シート１００が送り込まれると、ニップ領域Ｎを通過する記録シート１００の移動に従って循環するものである。このようなエンドレスベルト２０としては、その形状、大きさ等については特に制限はなく、目的に応じてそれ自体公知のものの中から適宜選択して使用することができる。図３に示すエンドレスベルト２０は、帯状かつ無端に形成されたベルトであって、このエンドレスベルト２０の裏面を構成する基材２１と、その基材２１の外周面に形成され、このエンドレスベルト２０の表面を構成する離型層２２とからなる多層構造を有するものであるが、単層構造であってもよい。また、図３に示すエンドレスベルト２０の裏面には潤滑剤が塗布されている。
【００３６】
上記基材２１についての説明は後述することにして、ここでは、上記離型層２２について説明する。この離型層２２としては、例えば、パーフルオロアルコキシフッ素樹脂（ＰＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリエチレン・テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロ三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂、ポリジメチルシリコーンゴム（ＭＱ）、メチルビニルシリコーンゴム（ＶＭＱ）、メチルフェニルシリコーンゴム（ＰＭＱ）、フルオロシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）等のシリコーンゴム、フッ化ビニリデン系ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系ゴム、フルオロホスファゼン系ゴム、テトラフルオロエチレン−パーフルオロビニルエーテル系ゴム等のフッ素ゴム、などを材料として形成されたものが挙げられる。
【００３７】
また、図３に示す加圧定着装置１では、エンドレスベルト２０の裏面側に、ベルト走行ガイド２５と押圧部材３０が配備されている。ベルト走行ガイド２５は、エンドレスベルト２０がスムーズに回転するように配備されたものである。押圧部材３０は、エンドレスベルト２０の裏面に接してエンドレスベルト２０の表面を加熱定着ロール１０に向けて押しつけるものであって、支持体３１と、その支持体３１の上に配置された弾性体３２およびアルミニウム部材３３とを有する。図３に示す加圧定着装置１では、この押圧部材３０によって加熱定着ロール１０の弾性層１２の変形量を少なくしながらも、ある所定幅以上のニップ領域Ｎを確保している。図３に示す弾性体３２としては、特に硬度の点からＪＩＳ−Ａ硬度１０°〜４０°のシリコーンゴムが好適に用いられる。押圧部材３０の形状、構造、大きさ等については特に制限はなく、目的に応じて適宜選択することができる。
【００３８】
さらに、図３に示す加圧定着装置１には、エンドレスベルト２０と押圧部材３０との間に介在する低摩擦シート４０が備えられている。この低摩擦シート４０は、表面がエンドレスベルト２０の裏面に接し裏面が押圧部材３０に接しており、押圧部材３０を覆っているものであって、本発明にいうシート部材の一例に相当する。したがって、図３に示す加圧定着装置１においては、エンドレスベルト２０の裏面とこの低摩擦シート４０の表面との接触部分が摺動部分になる。この摺動部分は、押圧部材３０によって加圧されており、本来、その摺動部分にはエンドレスベルト２０の裏面に塗布された潤滑剤が入り込みにくいが、この低摩擦シート４０を設けることで、この摺動部分に潤滑剤はなめらかに入っていくようになる。また、低摩擦シート４０は、摺動部分に入り込んだ潤滑剤が、弾性体３２とアルミニウム部材３３との隙間Ｓに入り込むことを防止する働きも担っている。
【００３９】
以上説明したように、本実施形態の加圧定着装置１には、加熱定着ロール１０，エンドレスベルト２０，押圧部材３０，低摩擦シート４０等が備えられているが、必要に応じて適宜選択したその他の手段、例えば離型剤供給手段等を備えてもよい。また、駆動部材である加熱定着ロール１０としての形状，構造，大きさ等に関しては、特に制限はなく、目的に応じてそれ自体公知のものの中から適宜選択して使用することができる。
【００４０】
ここで、エンドレスベルトの表面には、ジメチルシリコーンオイルを代表とするシリコーンオイルが塗布されることがある。これは、シリコーンオイルの多くが優れた離型効果を有するためであり、表面にシリコーンオイルが塗布されたエンドレスベルトでは、未定着画像の剥離性が向上する。
【００４１】
一方、エンドレスベルト２０の裏面に塗布する潤滑剤には、上記のような離型性能は不要であり、裏面に塗布する潤滑剤に必要な性能の一つとして粘度温度係数（潤滑剤の粘度の温度に対する依存性）が小さいことがあげられる。通常、画像定着に際しては１３０℃から２００℃程度で未定着トナー像を保持する記録シート表面の未定着トナー像を溶融状態とし発色させ記録シートに固着させる。例えば１６０℃で定着する場合を例示すると、加圧定着装置の潤滑部分では非通紙状態の１６０℃程度から、画像を連続出力する際に、記録シートに熱を奪われることにより、出力開始時の温度より温度低下が発生し、場合によっては８０℃程度まで温度が低下することがある。このような状況でも、一定の摺動抵抗であることが好ましく、ここで使用する潤滑剤としては、温度に依存性が少なく一定の動粘度であることが好ましい。通常、動粘度が高いと摺動抵抗もそれに連れて高くなる。尚、動粘度が低いものは摺動抵抗には有利であるが、揮発による潤滑剤の減量や漏れ等の問題が発生する事により、摺動抵抗が上昇し、結果的に装置の信頼性が乏しくなる欠点がある。表面に塗布する潤滑剤として用いられるジメチルシリコーンオイルを代表とするシリコーンオイルは、他の潤滑油と比較し、温度による動粘度の変化が少なく、裏面に塗布する潤滑剤としても有効である。つまり、特に従動駆動する図３に示すエンドレスベルト２０においては、その裏面と低摩擦シート４０の表面との接触部分における抵抗が摺動抵抗になるため、高温時に低摺動抵抗であっても、連続出力などによる低温時に潤滑剤の動粘度が上昇し摺動抵抗が高くなると、例えば、加熱定着ロール１０の回転トルクに対して、その摺動抵抗が無視することができなくなり、加熱定着ロール１０とエンドレスベルト２０との間でスリップが生ずる。このスリップが生じている状態で、未定着トナー像を担持した記録シートがニップ領域Ｎに送り込まれると、スリップによって定着がうまく行われず記録シート上で画像のずれが生じたり、加熱定着ロール１０の周面やエンドレスベルト２０の表面が必要以上に摩耗してしまったり、あるいは、加熱定着ロール１０のコア１１や加熱定着ロール１０に駆動力を伝える不図示のギア受け部のギアの破損を引き起こす原因となる。
【００４２】
以上のことから、シリコーンオイルは粘度温度係数が小さく、パーフロオロポリエーテルオイルと比較し有効であるが、その反面、耐熱性に乏しい欠点と、薄膜状態でパーフロオロポリエーテルオイルと比較し潤滑性に劣る欠点がある。耐熱性に乏しい欠点を補う為には芳香族アミン含有化合物を添加させる等各種酸化防止剤を配合することが提案されているが、薄膜状態でパーフロオロポリエーテルオイルと比較し潤滑性に劣る欠点についてはこれまで改善の提案がなされていない。
【００４３】
そこで、本発明者らは以下に示す潤滑剤が優れた潤滑性を示し、且つその持続性が極めて優れていることを見いだした。
【００４４】
すなわち、
Ｒ1aＲ2bＳｉＯ(4-a-b)/2      （平均組成式１）
ただし、平均組成式１中、Ｒ1は、炭素数１〜６の１価炭化水素基、−Ｒ3 ＮＨ2、および−Ｒ3ＮＨＲ4ＮＨ2の中から選択された一つの基であり、Ｒ3 ，Ｒ4 はそれぞれ炭素数１〜８のアルキレン基である。Ｒ2 は炭素数１〜６の１価炭化水素基を示す。ａ，ｂは０．０００１≦ａ≦０．０１であって、さらに１．９５≦ａ＋ｂ≦２．２０を満足する正数である。
で示されるシリコーン組成物に、セリウムを主成分とする希土類金属混合物、チタン、ジルコニウム及びハフニウムの中から選択された一つの金属を含有するメタロシロキサン化合物を配合した潤滑剤が公知のシリコーンオイルと比較し、また、シリコーンオイルを公知の方法により耐熱性を向上させたもの（例えば、シリコーンオイルに芳香族アミン含有化合物を添加したもの）に比べ、より優れた潤滑性とその持続性を示すことを見出した。この作用については、完全には解明できていないが、トライボロジーにおける油性向上剤の効果に類似し、セリウムを主成分とする希土類金属混合物、チタン、ジルコニウム及びハフニウムの中から選択された一つの金属を含有するメタロシロキサン化合物は２物質間の直接の接触を物理的に阻害し、潤滑剤中の主潤滑成分を狭持された潤滑部分に入り込みやすくする効果があるものと考える。実際に、耐久評価を行った後の摩耗状態を見比べると、裏面にこの優れた潤滑性とその持続性を示す潤滑剤を塗布したエンドレスベルト２０では、ほとんど摩耗粉が見られないのに対し、シリコーンオイルに芳香族アミン含有化合物を添加し、耐熱酸化を低減させた公知の耐熱性シリコーンオイルを使用したものは、多くの摩耗粉が発生している。このことは、２物質間の直接接触が発生しているためで、前記考えを当てはめればその現象の説明が出来る。
【００４５】
上記平均組成式１で示されるシリコーン組成物に配合する上記メタロシロキサン化合物の具体例としては、例えば、
Ｚｎ[（ＯＳｉ）nＯＨ（ＣＨ3）2]4
（式中ｎは平均７）
があげられる。
【００４６】
ここで、本実施形態における潤滑剤は、２５℃における動粘度が５０ｍｍ2／ｓｅｃ以上１０００ｍｍ2／ｓｅｃ以下であることが好ましい。動粘度が５０ｍｍ2／ｓｅｃ未満では、潤滑剤の揮発や漏れを抑制することが難しく、必要な潤滑剤の量を確保することができず、低摺動の持続性が得られない。一方、１０００ｍｍ2／ｓｅｃを超えた場合には、粘度の影響により低摺動が得られない。
【００４７】
また、本実施形態における潤滑剤は、１００重量％のシリコーン組成物に対して０．１重量％以上５重量％以下のメタロシロキサン化合物を配合したものであることも好ましい。メタロシロキサン化合物の配合量が０．1重量％未満では潤滑性に劣り低摺動の持続性も得られない。一方、メタロシロキサン化合物の配合量が５重量％以上では、相溶性の悪さから白濁或は分離現象が生じ潤滑剤を安定して得ることができなくなる。
【００４８】
さらに、上記メタロシロキサン化合物は、
Ｒ2cＳｉＯ(4-c)/2      （平均組成式２）
ただし、平均組成式２中、Ｒ2は平均組成式１中のＲ2と同様の意味を示し、ｃは１．８〜２．３の正数である。
で示されるオルガノポリシロキサン中にセリウムまたはセリウムを主成分とする希土類金属混合物、チタン、ジルコニウム、ハフニウムから選択される１種または２種以上の金属を含有させたものであることが好ましい。
【００４９】
上記平均組成式２で示されるメタロシロキサン化合物は、例えば動粘度１００ｍｍ2／ｓｅｃのジメチルシリコーンオイル１００重量部に、セリウムを主成分とする希土類金属混合物の２−エチルヘキサン酸塩のターペン溶液（希土類金属含有量６重量％）１０重量部とテトラ−ｎ−ブチルチタネート２．１重量部との混合物を充分攪拌しながら添加し、窒素ガスを少量流通させながら加熱してターペンを留出後、３００℃で１時間加熱すれば、濃赤褐色の透明な液体として得ることが出来る。
【００５０】
上記平均組成式２で示されるメタロシロキサン化合物の具体例としては、例えば、
Ｃｅ[ＯＳｉ（ＣＨ3）3]n
（式中ｎは３または４）
で示される。
【００５１】
以上説明したような潤滑剤が、エンドレスベルト２０の裏面に塗布されているが、エンドレスベルト２０の裏面と低摩擦シート４０の表面との摺動部分で潤滑剤の十分な潤滑作用を発現させるには、エンドレスベルト２０の裏面に塗布する潤滑剤の、エンドレスベルト２０の裏面に対する接触角ｃの方が、その潤滑剤の、低摩擦シート４０の表面に対する接触角ｄよりも小さいか、あるいは両者の接触角ｃ，ｄが等しいことが必要であることも見出した。すなわち、ｃ≦ｄの関係が成立していることが必要であることを見出した。この接触角の大小関係の必要性は、低摩擦シート４０の表面がエンドレスベルト２０の裏面よりも潤滑剤に濡れやすい（親和性が高い）と、循環するエンドレスベルト２０の裏面に塗布された潤滑剤が、摺動部分を通過する際に低摩擦シート４０の表面に保持されてしまい、その摺動部分への潤滑剤の連続供給が途絶え、摺動抵抗が上昇してしまうが、エンドレスベルト２０の裏面が低摩擦シート４０の表面よりも潤滑剤に濡れやすいと、循環するエンドレスベルト２０の裏面に塗布された潤滑剤がその摺動部分を通過した後もエンドレスベルト２０の裏面に保持されて連れ回り、潤滑剤が摺動部分に再び供給され、この繰り返しが低摺動を獲得する効果に結びつくことによる。
【００５２】
図３に示す加圧定着装置１では、このような、上記平均組成式１で示されるシリコーン組成物に上記メタロシロキサン化合物を配合した潤滑剤の接触角の関係（ｃ≦ｄ）が成立するように、エンドレスベルト２０の裏面を構成する基材２１の材料や、低摩擦シート４０の材質を選定している。この結果、図３に示す加圧定着装置１では、エンドレスベルト２０の循環が安定したものになり、高画質な定着画像を得ることができる。
【００５３】
図３に示す基材２１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、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール等などを主成分とする材料があげられるが、耐熱性、耐磨耗性、耐薬品性等に優れる点で、ポリイミド系樹脂を含んだ材料やポリベンズイミダゾール樹脂を含んだ材料が好ましい。ここで、基材２１中には、導電性、熱伝導性、絶縁性、補強等の目的に応じて、適宜、無機粒子、金属粉、金属酸化物、有機金属酸化物等の機能性フィラーを添加することができる。
【００５４】
また、図３に示す低摩擦シート４０の材料としては、潤滑剤の接触角度が大きい撥油性のフッ素樹脂からなる組成物があげられる。フッ素樹脂としては、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（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン-パーフルオロメチルビニルエーテル共重合体（ＭＦＡ）、テトラフルオロエチレン-パーフルオロエチルビニルエーテル共重合体（ＥＦＡ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）、ポリエチレン・テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロ三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂及びそれらの変性物があげられる。
【００５５】
次に、本発明の第２実施形態として、図２に示す加圧定着装置９、すなわち、図３に示す加圧定着装置１の低摩擦シート４０を省略し、エンドレスベルトの裏面に押圧部材の表面を直接接触させた加圧定着装置を例にあげて説明する。ここでの説明では、便宜上、図２を参照しながら、図２で用いた符号を使用して説明する。この第２実施形態における加圧定着装置９においても、図３に示すエンドレスベルト２０と同じエンドレスベルト９２が配備されており、その裏面には、上記平均組成式１で示されるシリコーン組成物に上記メタロシロキサン化合物を配合した潤滑剤が塗布されている。また、この第２実施形態の加圧定着装置９では、エンドレスベルト９２の裏面と押圧部材９４の弾性体９４２の表面との接触部分が摺動部分になり、この摺動部分での潤滑剤の十分な潤滑作用を発現させるために、エンドレスベルト９２の裏面に塗布する潤滑剤の、エンドレスベルト９２の裏面に対する接触角ｂの大きさが、その潤滑剤の、弾性体９４２の表面に対する接触角ａの大きさ以下であるという関係（ｂ≦ａ）が成立している。弾性体９４２は、上述した低摩擦シート４０の材料と同じ材料からなるものである。第２実施形態の加圧定着装置９においても、摺動部分で潤滑剤が途絶えることなく、エンドレスベルト９２の循環は安定したものとなり、高画質な定着画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】従来の加圧定着装置の一例を示す図である。
【図２】ロール−ベルト型の加圧定着装置を示す図である。
【図３】本発明の一実施形態の加圧定着装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１    加圧定着装置
１０  加熱定着ロール
１１  コア
１２  弾性層
１３，２２  離型層
２０  エンドレスベルト
２１  基材
３０  押圧部材
３１  支持体
３２  弾性体
３３  アルミニウム部材
４０  低摩擦シート
Ｎ    ニップ部
１００  記録シート
【図１】
2005078025.tif 000003
【図２】
2005078025.tif 000004
【図３】
2005078025.tif 000005