(57)【要約】【課題】  記録媒体上に形成されたトナー画像を、加熱回転体を備えた定着装置によって記録媒体に加熱定着させるにあたり、加熱回転体にトナーが付着するのを抑制すると共に、加熱回転体における熱損失を少なくして、消費電力を節減させる。【解決手段】  記録媒体Ｓ上に形成されたトナー画像を加熱定着させる加熱ローラ３１を備えた定着装置３０において、加熱ローラの基体３１ａの表面に離型層３１ｄを設け、この離型層３１ｄ中に、離型層３１ｄの材料より輻射率の低い低輻射粒子３１ｅを離型層３１ｄの表面に露出しないようにして含有させた。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録媒体上に形成されたトナー画像を加熱定着させる加熱回転体を備えた定着装置において、上記の加熱回転体の基体の表面に離型層が設けられ、この離型層と離型層を基体に接着させる接着層との少なくとも一方の層中に、離型層の材料より輻射率の低い低輻射粒子が離型層の表面に露出しないようにして含有されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記の層中に低輻射粒子が均一に分散されてい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】
前記の層中に低輻射粒子が５〜２０重量％の範囲で含有されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記の離型層の材料がフッ素樹脂であり、前記の低輻射粒子が金属材料で構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の定着装置を用いた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、複写機，プリンタ，ファクシミリ及びこれらの複合機等の画像形成装置及び画像形成装置において記録媒体上に形成されたトナー画像を加熱定着させる定着装置に関するものである。特に、記録媒体上に形成されたトナー画像を加熱定着させる加熱回転体を備えた定着装置において、加熱回転体の表面にトナーが付着するのを抑制すると共に、加熱回転体における熱損失を少なくして、消費電力を節減するようにした点に特徴を有するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機，プリンタ，ファクシミリ及びこれらの複合機等の画像形成装置においては、一般に、感光体に形成されたトナー画像を直接或いは中間転写体を介して記録媒体に転写させ、このようにトナー画像が形成された記録媒体を定着装置に導き、この定着装置に設けられた加熱ローラ等の加熱回転体により、記録媒体上に形成されたトナー画像を加熱定着させることが行われている。
【０００３】
また、上記のように加熱回転体によりトナー画像を記録媒体に加熱定着させる際に、トナーがこの加熱回転体の表面に付着するのを抑制するため、この加熱回転体の表面に一般にフッ素樹脂で構成された離型層を設けるようにしている。
【０００４】
しかし、このように加熱回転体の表面にフッ素樹脂で構成された離型層を設けた場合、この離型層における輻射率が高く、離型層を通して放熱される熱が多くなって、加熱回転体における熱損失が多くなり、消費電力が増大するという問題があった。
【０００５】
このため、従来においては、加熱回転体の周辺を断熱材で覆うようにして、加熱回転体における熱損失を低減させるようにしたものや、特許文献１に示されるように、離型層にフッ素樹脂等の離型性材料とＮｉ等の金属からなる低熱放射性材料とからなる複合材料を用い、離型層を通して放熱される熱を減少させるようにしたものが提案されている。
【０００６】
しかし、加熱回転体の周辺を断熱材で覆う場合には、断熱材を設けるスペースが必要になって、装置が大型化するという問題があった。
【０００７】
また、離型層にフッ素樹脂等の離型性材料とＮｉ等の金属からなる低熱放射性材料とからなる複合材料を用いるようにした場合、Ｎｉ等の金属からなる低熱放射性材料が離型層の表面に露出し、このように低熱放射性材料が露出した部分にトナーが付着しやすくなるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−８０９５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、記録媒体上に形成されたトナー画像を、加熱回転体を備えた定着装置によって記録媒体に加熱定着させる場合における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
【００１０】
すなわち、本発明においては、記録媒体上に形成されたトナー画像を、加熱回転体を備えた定着装置によって記録媒体に加熱定着させるにあたり、加熱回転体の表面にトナーが付着するのを抑制すると共に、加熱回転体における熱損失を少なくして、消費電力を節減させることを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の定着装置においては、上記のような課題を解決するため、記録媒体上に形成されたトナー画像を加熱定着させる加熱回転体を備えた定着装置において、上記の加熱回転体の基体の表面に離型層を設け、この離型層と離型層を基体に接着させる接着層との少なくとも一方の層中に、離型層の材料より輻射率の低い低輻射粒子を離型層の表面に露出しないようにして含有させるようにした。
【００１２】
このように離型層の材料より輻射率の低い低輻射粒子を離型層の表面に露出しないようにして含有させると、離型層に含有された低輻射粒子により、加熱回転体の表面から放熱される熱が低減されると共に、この低輻射粒子が離型層の表面に露出していないため、トナーが加熱回転体の表面に付着するのも抑制されるようになる。
【００１３】
ここで、上記のように離型層と離型層を基体に接着させる接着層との少なくとも一方の層中に低輻射粒子を含有させるにあたっては、加熱回転体の表面からの放熱を適切に抑制するため、これらの層中に低輻射粒子を均一に分散させることが好ましい。
【００１４】
また、加熱回転体の表面からの放熱を適切に抑制すると共に、低輻射粒子が離型層の表面に露出するのを抑制するためには、前記の層中に低輻射粒子を５〜２０重量％の範囲で含有させることが好ましい。
【００１５】
ここで、前記の離型層の材料としては、トナーの離型性が高いフッ素樹脂を用いることが好ましく、一方、前記の低輻射粒子としては金属材料を用いることが好ましい。
【００１６】
また、低輻射粒子を離型層に含有させるにあたり、低輻射粒子が離型層の表面に露出しないようにして、基体の表面に離型層を設けるにあたっては、例えば、離型層に用いるフッ素樹脂等の離型性材料に上記の低輻射粒子を分散させて基体の表面に付着させた後、上記の離型性材料の融点以上の温度で焼成させて、表面が上記の離型性材料で覆われるようにすることができる。
【００１７】
また、本発明の画像形成装置においては、記録媒体上に形成されたトナー画像を加熱定着させる定着装置として、上記のような加熱回転体を用いた定着装置を用いるようにした。
【発明の効果】
【００１８】
本発明においては、記録媒体上に形成されたトナー画像を加熱定着させる定着装置における加熱回転体の基体の表面に離型層を設けるにあたり、この離型層と離型層を基体に接着させる接着層との少なくとも一方の層中に、離型層の材料より輻射率の低い低輻射粒子を離型層の表面に露出しないようにして含有させたため、離型層に含有された低輻射粒子により加熱回転体の表面から放熱される熱が低減され、加熱回転体における熱損失が少なくなり、消費電力を節減させることができると共に、トナーが加熱回転体の表面に付着するのも抑制されるようになった。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置において、画像形成を行う状態を示した概略説明図である。
【図２】上記の実施形態の画像形成装置において使用する定着装置を示した概略説明図である。
【図３】上記の実施形態の定着装置に使用する加熱ローラの表面に、低輻射粒子が含有された離型層を設けた状態を示した部分説明図である。
【図４】加熱ローラの表面に設けた離型層中における低輻射粒子のＡｌ粒子の含有量と加熱ローラの表面の輻射率との関係を示した図である。
【図５】加熱ローラの表面の輻射率と加熱ローラにおける消費電力との関係を示した図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
ここで、本発明の実施形態に係る画像形成装置及び定着装置を添付図面に基づいて具体的に説明する。なお、本発明に係る画像形成装置及び定着装置は、下記の実施形態に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
【００２１】
この実施形態の画像形成装置においては、図１に示すように、画像形成装置本体１内に４つのイメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄが装着されている。
【００２２】
ここで、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄには、感光体１１と、この感光体１１の表面を帯電させる帯電装置１２と、帯電された感光体１１の表面に画像情報に応じた露光を行って感光体１１の表面に静電潜像を形成する露光装置１３と、感光体１１の表面に形成された静電潜像にトナーを供給してトナー画像を形成する現像装置１４と、感光体１１の表面に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２１に転写させた後に残留するトナーを感光体１１の表面から除去するクリーニング装置１５とが設けられている。
【００２３】
また、この画像形成装置においては、上記の各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける現像装置１４に、黒色，黄色，マゼンダ色，シアン色の色彩の異なったトナーを収容させている。
【００２４】
そして、この画像形成装置においては、各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける各感光体１１の表面を帯電装置１２により帯電させ、このように帯電された各感光体１１の表面にそれぞれ露光装置１３から画像情報に応じた露光を行って、各感光体１１の表面に静電潜像を形成し、各感光体１１の表面に形成された静電潜像にそれぞれ対応する現像装置１４からそれぞれの色彩のトナーを供給して、各感光体１１の表面にそれぞれの色彩のトナー画像を形成するようにしている。
【００２５】
次いで、このように各イメージングカートリッジ１０Ａ〜１０Ｄにおける各感光体１１の表面に形成された各色彩のトナー画像を、回転ローラ２１ａに架け渡されて回転駆動される中間転写ベルト２１の上に順々に転写させて、この中間転写ベルト２１の上にフルカラーのトナー画像を形成し、中間転写ベルト２１に転写されずに各感光体１１の表面に残留するトナーを、それぞれ上記のクリーニング装置１５によって感光体１１の表面から除去するようにしている。
【００２６】
一方、給紙ローラ２２により記録媒体Ｓを給紙し、タイミングローラ２３によってこの記録媒体Ｓを適当なタイミングで上記の中間転写ベルト２１と転写ローラ２４との間に導き、中間転写ベルト２１上に形成された上記のフルカラーのトナー画像をこの記録媒体Ｓ上に転写させ、この記録媒体Ｓに転写されずに中間転写ベルト２１上に残ったトナーを第２クリーニング装置２５によって中間転写ベルト２１から除去させるようにしている。
【００２７】
そして、上記のようにフルカラーのトナー画像が転写された記録媒体Ｓを定着装置３０に導き、記録媒体Ｓ上に転写されたトナー画像を、この定着装置３０に設けられた加熱ローラ（加熱回転体）３１と加圧ローラ３２との間において記録媒体Ｓに加熱定着させ、その後、この記録媒体Ｓを排紙ローラ２７により排紙させるようにしている。
【００２８】
次に、上記の画像形成装置に用いる定着装置３０の具体的な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００２９】
この実施形態の定着装置３０においては、図２に示すように、筐体３３内に上記の加熱ローラ３１と加圧ローラ３２とを収容させ、筐体３３の下部における導入口３３ａからトナー画像が形成された記録媒体Ｓを上記の加熱ローラ３１と加圧ローラ３２との間に導いて、転写されたトナー画像を記録媒体Ｓに加熱定着させ、トナー画像が加熱定着された記録媒体Ｓを筐体３３の上部の排出口３３ｂから上記の排紙ローラ２７に導くようにしている。
【００３０】
そして、上記の加熱ローラ３１においては、アルミニウム，銅，鉄等の熱伝導率の高い金属材料で構成された中空円筒状になった基体３１ａの内部にハロゲンランプ等のヒータ３１ｂを設ける一方、この基体３１ａの外周に、接着層３１ｃを介してＰＦＡ等の離型性の高いフッ素樹脂を用いた離型層３１ｄを設けると共に、図３に示すように、この離型層３１ｄ中にアルミニウム，銅，鉄，ニッケル等の輻射率が０．５以下の低輻射粒子３１ｅを離型層３１ｄの表面に露出しないようにして含有させている。
【００３１】
ここで、このように低輻射粒子３１ｅが離型層３１ｄの表面に露出しないようにして、基体３１ａの外周に接着層３１ｃを介して低輻射粒子３１ｅが含有された離型層３１ｄを設けるにあたっては、上記の基体３１ａの外周に、スプレー法、フロー法、ディップ法等の方法で接着層用の塗布液を塗布し、これを乾燥させて接着層３１ｃを形成した後、上記のようなフッ素樹脂を用いた離型層用の塗布液中に上記の低輻射粒子３１ｅを分散させ、これを上記の接着層３１ｃの上にプレー法、フロー法、ディップ法等の方法で塗布し、乾燥させた後、或いは静電塗装などによりコーティングした後、これを上記のフッ素樹脂の融点以上の温度で焼成されるようにする。このようにすると、離型層３１ｄの表面がフッ素樹脂でコートされるようになり、低輻射粒子３１ｅが離型層３１ｄの表面に露出するのが防止されるようになる。
【００３２】
そして、このように輻射率の低い低輻射粒子３１ｅが離型層３１ｄの表面に露出しないようにして含有された加熱ローラ３１を用いると、離型層３１ｄに含有された低輻射粒子３１ｅにより加熱ローラ３１の表面から熱が放熱されるのが低減され、加熱ローラ３１における熱損失が少なくなって、消費電力を節減させることができると共に、トナーが加熱ローラ３１の表面に付着するのも抑制されるようになる。なお、輻射率は一般的な測定方法で測定することができる。例えば、熱輻射測定装置［（株）島津製作所製：フーリエ変換赤外分光光度計ＦＴ４２００型及び熱輻射測定システム（黒体炉、試料加熱炉、温度コントローラ）］を使用して測定することができる。
【００３３】
ここで、ＰＦＡを用いた厚みが２０μｍの離型層３１ｄ中に、低輻射粒子３１ｅとして粒径が５μｍ以下のＡｌ粒子を含有させるにあたり、離型層３１ｄ中に含有させるＡｌ粒子の含有量を変更させて、加熱ローラ３１の表面における輻射率の変化を調べ、その結果を図４に示した。
【００３４】
この結果、離型層３１ｄ中にＡｌ粒子からなる低輻射粒子３１ｅを含有させない場合には、輻射率が約０．９２と高い値を示したが、離型層３１ｄ中にＡｌ粒子からなる低輻射粒子３１ｅを含有させると輻射率が低下した。そして、離型層３１ｄ中にＡｌ粒子を５重量％含有させると、輻射率が０．７０未満まで低下し、離型層３１ｄ中にＡｌ粒子を５重量％以上含有させることが好ましいということが分かった。一方、離型層３１ｄ中に含有させるＡｌ粒子からなる低輻射粒子３１ｅの量を多くすると、輻射率が低下するが、Ａｌ粒子が離型層３１ｄの表面に露出するおそれがあるため、離型層３１ｄ中に含有させるＡｌ粒子の量を２０重量％以下にすることが好ましいということが分かった。
【００３５】
次に、上記のように輻射率を変更させた各加熱ローラ３１を用いて定着を行い、加熱ローラ３１の表面温度が２００℃の一定温度で保たれるように加熱させた場合における消費電力を調べた。そして、離型層３１ｄ中にＡｌ粒子からなる低輻射粒子３１ｅを添加させない輻射率が約０．９２の加熱ローラ３１を用いた場合における消費電力を１として、Ａｌ粒子の添加量により輻射率を変更させた各加熱ローラ３１における消費電力の比を調べ、その結果を図５に示した。
【００３６】
この結果、加熱ローラ３１における輻射率が減少するに連れて、消費電力が低減されることが分かった。
【００３７】
なお、この実施形態においては、低輻射粒子３１ｅを離型層３１ｄにだけ含有させるようにしたが、低輻射粒子３１ｅを接着層３１ｃにだけ含有させるようにしたり、低輻射粒子３１ｅを離型層３１ｄと接着層３１ｃの両方に含有させるようにしたりすることもできる。
【００３８】
また、この実施形態においては、加熱回転体３１として、上記のような加熱ローラ３１を用いるようにしたが、無端ベルト状になった加熱ベルトを用いるようにすることも可能である。
【符号の説明】
【００３９】
１０Ａ〜１０Ｄ  イメージングカートリッジ
１１  感光体
１２  帯電装置
１３  露光装置
１４  現像装置
１５  クリーニング装置
２１  中間転写ベルト
２１ａ  回転ローラ
２２  給紙ローラ
２３  タイミングローラ
２４  転写ローラ
２５  第２クリーニング装置
２７  排紙ローラ
３０  定着装置
３１  加熱ローラ（加熱回転体）
３１ａ  基体
３１ｂ  ヒータ
３１ｃ  接着層
３１ｄ  離型層
３１ｅ  低輻射粒子
３２  加圧ローラ
３３  筐体
３３ａ  導入口
３３ｂ  排出口
Ｓ  記録媒体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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