(57)【要約】      （修正有）【課題】エンドレスベルトを使用した電子写真用の定着装置において、交換用定着ベルトのコストを低減し、表層の補修を可能にし、さらに定着画像のグロス低下を防止する定着ベルトを提供する。【解決手段】定着ベルトを、耐熱樹脂基層１０ａとフッ素樹脂離型表層１０ｂから構成される表層ベルト１０と、金属基層１１ａと弾性層１１ｂから構成される弾性層ベルト１１に、個別に分離することで、弾性層を硬化させ定着画像のグロス低下を誘発する接着層を不要とし、表層ベルト１０の単品交換もしくは補修を可能にする。【選択図】図１
2016045276.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真用のエンドレスベルトを使用した定着装置（図１）であって、前記エンドレスベルトが離型層としての表層ベルト（１０）と弾性層ベルト（１１）（基層＋弾性層）に個別に分離していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記表層ベルト（１０）を単体で交換することを可能とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記表層ベルト（１０）を加熱加圧して表層表面を平滑化すること（図３）を特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィルムやシートなどのエンドレスベルトと加圧ローラとによりトナー像を記録材に加熱定着させる定着装置と、このような定着装置を組み込んだ画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、複写機、ファクシミリ装置、プリンタおよび複合機などの電子写真装置や静電記録装置などの画像形成装置では、未定着のトナー像を記録材に加熱、加圧して定着させる定着装置を使用している。このような定着装置として、内部にヒータを有する定着ローラに加圧ローラを圧接してニップ部を形成し、定着を行うローラ定着方式が従来採用されている。
【０００３】
また、近年では省エネルギー推進の観点から、熱伝達効率が高く、装置の立ち上がりが速いオンデマンド方式として、熱容量の小さい定着フィルムを介して加熱するフィルム加熱方式の定着装置（フィルム定着装置）が提案されている（特許文献１〜５参照）。なお、本明細書では、このような定着フィルムを定着ベルトと総称する。
【０００４】
このようなフィルム定着装置は、例えば、固定支持されたセラミックヒータなどのヒータを、耐熱性樹脂フィルムなどの定着ベルトを介して加圧ローラに圧接させることによりニップ部を形成する。そして、このニップ部内で未定着トナー像を担持した記録材を挟持搬送し、定着ベルトを介したヒータからの熱により未定着トナー像を記録材上に加熱溶融定着させる。
【０００５】
この定着ベルトは、薄肉で熱容量が小さく、かつ熱応答性が良いため、ヒータの熱応答をほぼそのままニップ部内に反映する事ができる。このため、ヒータをＯＮしてから短時間で、所望の定着温度に上昇させることができ（オンデマンド方式）、これに伴う省電力が実現される。
【０００６】
このようなフィルム定着装置に使用される定着ベルトとしては、未定着トナーに定着ベルトが追従して定着性を向上させるように、ＰＩ等の基材の上に弾性層を設けたものが多く用いられている。更に、その弾性層の上方にトナー離型性に優れたＰＦＡ等のフッ素樹脂からなる離型層を有しているものが広く用いられている。
【０００７】
また、定着ベルトを走行させる構造として、この定着ベルトの搬送に専用の搬送ローラと従動ローラとを用いてテンションを加えながら、加圧ローラとの間で定着ベルトを搬送する構造がある。また、この構造以外に、略円筒形の定着ベルトを加圧ローラの搬送力で駆動させる、即ち、加圧ローラに対して従動回転させる構造もある。前者は、定着ベルトの搬送性を高くできる利点を有し、後者は装置構成を簡略化して低コストの定着装置を実現できる利点がある。
【０００８】
また、フィルム定着装置に使用する加熱手段として、上述のようなヒータを使用する構造以外に電磁誘導方式を使用する構造も知られている。この場合、定着ベルトの基材にＮｉ等の金属を使用し、電磁誘導方式の加熱手段により金属基材自体を発熱させる（特許文献５参照）。このような方式の定着装置では、ヒータを用いないので、定着ベルトの内側に弾性パッド等の加圧部材を配置して、この加圧部材を定着ベルトを介して加圧ローラに圧接することによりニップ部を形成する。これによりヒータを用いる方式に比べて、大きな加圧力をかけることが可能となり、定着性や画質を向上させ易い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開昭６３−３１３１８２号公報
【特許文献２】特開平２−１５７８７８号公報
【特許文献３】特開平４−４４０７５号公報
【特許文献４】特開平４−２０４９８０号公報
【特許文献５】特開２００５−７７８４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図２により、金属基層２１ａ上に弾性層２１ｂ、さらにその上にフッ素樹脂離型表層２１ｃを有する定着ベルト２１を使用したフィルム定着装置の断面図を例に定着動作を説明する。固定支持されたセラミックヒータなどの発熱体１３は、支持ガイド１４を介して加圧ステー１８により加圧ローラ１２に向けて加圧される。固定支持されたセラミックヒータなどの発熱体１３を、定着ベルト２１を介して加圧ローラ１２に圧接させることによりニップ部を形成する。
【００１１】
そして、このニップ部内で未定着トナー像１６を担持した記録材１５を挟持搬送し、定着ベルト２１を介した発熱体１２からの熱により未定着トナー像１６を記録材１５上に加熱溶融定着させる。記録材１５を挟持搬送する際に、定着ベルト２１のフッ素樹脂離型表層２１ｃは、記録材１５により加圧ローラ１２との間に生ずる段差や、記録材１５のコバにより傷付き、これにより画像不良が発生することがあった。
【００１２】
この場合、フッ素樹脂離型表層２１ｃの傷により、問題のない金属基層２１ａ及び弾性層２１ｂを含む定着ベルト２１を交換することとなり、交換用定着ベルトがコストアップするといった問題があった。
【００１３】
また、フッ素樹脂離型表層２１ｃの傷を補修しようとしても、フッ素樹脂離型表層２１ｃの加熱可能温度が弾性層２１ｂ部材による制限を受けることで補修することができないといった問題があった。
【００１４】
また、定着ベルト２１を製造する際に、弾性層２１ｂとフッ素樹脂離型表層２１ｃを接着するため接着剤により弾性層２１ｂの硬度が上昇し、定着画像のグロスが低下する問題、接着剤の塗布ムラにより、画像不良が発生するといった問題があった。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記問題を解決するため、本発明に係る定着装置の構成は、定着ベルトが離型層としての表層ベルトと弾性層ベルト（基層＋弾性層）に個別に分離していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、定着ベルトが離型層としての表層ベルトと弾性層ベルト（基層＋弾性層）に個別に分離することにより、画像不良要因を低減させ、高画質な定着画像を得ることができる。また、本発明によれば、離型層としての表層ベルトを単品で交換可能とすることにより交換部品のコストを低減することができる。また、本発明によれば、離型層としての表層ベルトを弾性層と分離することにより、離型層を補修可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に関わる定着装置の概略構成断面図。
【図２】従来の定着装置の概略構成断面図。
【図３】表層ベルト補修装置の概略構成断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明が適用可能な定着装置としての略断面図である。
【００１９】
図１において、１０は耐熱樹脂基層１０ａとフッ素樹脂離型表層１０ｂを有する表層ベルト。１１は金属基層１１ａと弾性層１１ｂを有する弾性層ベルト。１３はセラミックの基板に発熱抵抗体が形成された発熱体（ヒータ）。１４は該発熱体１３を支持すると共に弾性層ベルト１１の内面に接触し弾性層ベルト１１の回転をガイドする樹脂製のベルトガイド部材であり、耐熱性の液晶ポリエステル、フェノール樹脂、ＰＰＳ、ＰＥＥＫ等により成型されている。
【００２０】
表層ベルト１０と弾性層ベルト１１は、独立した個別ベルトになっていて、弾性層ベルト１１の外径より表層ベルト１０の内径が大きくなっている。弾性層ベルト１１及び表層ベルト１０は発熱体１３や支持ガイド１４の組立体に、内径に余裕を持たせた形で外嵌している。弾性層ベルト１１を回転駆動するために、弾性層ベルトの外面と内面に接触しつつ、弾性層ベルトを挟持して回転させる弾性層ベルト駆動ローラ１９及び弾性層ベルト加圧ローラ２０が配置される。
【００２１】
弾性層ベルト１１は内面が内部の発熱体１３及び支持ガイド１４に摺擦しながら回転するため、発熱体１３及び支持ガイド１４との間の摩擦抵抗を小さく抑える必要がある。このため発熱体１３及び支持ガイド１４と弾性層ベルト１１との間には耐熱性グリース等の潤滑剤（不図示）を少量介在させてある。
【００２２】
１２は回転可能に支持され、表層ベルト１０の外面に接触しており、弾性層ベルト１１及び表層ベルト１０を介し発熱体１３に対して圧接する加圧部材としての加圧ローラである。加圧ローラ１２は、不図示の駆動手段によって回転駆動させられており、表層ベルト１０を駆動する駆動ローラとしての機能も兼ねている。該加圧ローラ１２はアルミ等の芯金１２ａの上にシリコンゴムやフッ素ゴム等あるいはシリコンゴムを発泡させるなどして成型された耐熱弾性層１２ｂを設け、該弾性層１２ｂの外周に離型層としてフッ素樹脂等の層１２ｃを設けてある。
【００２３】
表層ベルト１０は少なくとも画像定着時には加圧ローラ１２の反時計まわり方向の回転及び、弾性層ベルトによる時計回りの方向の動力を受けて、時計まわり方向に発熱体１３の下面と摺動しながら所定の周速度、即ち未定着トナー画像１６を担持した被加熱材である記録材１５の搬送速度と略同一速度で回転駆動される。
【００２４】
また、発熱体１３の温度は、発熱体裏面中心部に押圧された温度検知素子（不図示）で検知され、その検知温度が温度制御回路（不図示）へフィードバックされて発熱体裏面温度が所定の温度に維持されるように通電が制御される。
【００２５】
そして弾性層ベルト１１及び表層ベルト１０が回転駆動されている状態において、発熱体１３と加圧ローラ１２によって形成される圧接ニップ部１７のベルト弾性層ベルト１１及び表層ベルト１０と加圧ローラ１２との間に記録材１５が導入され、該記録材１５を表層ベルト１０の外周面に密着してベルトと一緒の重なり状態で該圧接ニップ部１７を通過させ、発熱体１３で発生した熱が弾性層ベルト１１及び表層ベルト１０を介して記録材１５に付与され、それと共に圧力が加わることによって記録材１５上の未定着トナー画像１６が加熱溶融定着される。即ち、定着装置は前記ニップ部１７でトナー画像１６を担持する記録材１５を挟持搬送しつつ加熱定着する。定着処理された記録材１５は圧接ニップ部１７を通過後表層ベルト１０から分離して装置外に排出される。
【実施例１】
【００２６】
図１に示す断面の定着装置をキヤノン製複写機（ｉＲ−ＡＤＶ  Ｃ５０５１）に組み込み、Ａ４Ｒの紙にコピー出力をした。表層ベルトには、フッ素樹脂離型表層として内径φ５０ｍｍ、厚み２５μｍ、幅３６８ｍｍのＰＦＡチューブ（ＤｕＰｏｎｔ：４５１ＨＰ−Ｊ）に、耐熱樹脂基層として厚さ１５μｍのポリイミド膜（宇部興産：Ｕ−ワニスＡ）を塗布したものを使用した。弾性層ベルトには、金属基層として内径φ３０ｍｍ、厚み４０μｍ、幅３６８ｍｍのＮｉ製金属素管に、弾性層として厚み３００μｍのシリコンゴム（ＴＤＣ：ＤＹ３５−１３２５）を塗布したものを使用した。
【００２７】
図１に示す断面の定着装置をキヤノン製複写機（ｉＲ−ＡＤＶ  Ｃ５０５１）に組み込み、Ａ４Ｒの紙にコピーを３００ｋ枚出力した。３００ｋ枚コピー出力後に、Ａ３のコート紙にシアン色ベタ画像を出力した。出力画像には、Ａ４Ｒの紙コバの傷による画像不良が見られた。そこで、前記表層ベルトを新品のベルトに交換して、再度、Ａ３のコート紙にシアン色ベタ画像を出力した。画像には、画像不良はなくなった。表層ベルトを新品のベルトに交換後、さらに、Ａ４Ｒの紙にコピーを３００ｋ枚出力した。計６００ｋ枚コピー出力後に、Ａ３のコート紙にシアン色ベタ画像を出力した。出力画像には、Ａ４Ｒの紙コバの傷による画像不良が見られた。
【００２８】
そこで、前記表層ベルトを再度新品のベルトに交換して、再度、Ａ３のコート紙にシアン色ベタ画像を出力した。画像には、画像不良はなくなった。表層ベルトを新品のベルトに交換後、さらに、Ａ４Ｒの紙にコピーを３００ｋ枚出力した。計９００ｋ枚コピー出力後に、Ａ３のコート紙にシアン色ベタ画像を出力した。出力画像には、Ａ４Ｒの紙コバの傷による画像不良及び、弾性層ベルトの弾性層の熱劣化による画像不良が見られた。
［比較例１］
【００２９】
図２に示す断面の定着装置をキヤノン製複写機（ｉＲ−ＡＤＶ  Ｃ５０５１）に組み込み、Ａ４Ｒの紙にコピー出力をした。定着ベルトには、金属基層として内径φ３０ｍｍ、厚み４０μｍ、幅３６８ｍｍのＮｉ金属素管に、弾性層として厚み３００μｍのシリコンゴム（ＴＤＣ：ＤＹ３５−１３２５）を塗布・成型し、更に該弾性層の外側に接着剤を塗布した後、フッ素樹脂離型表層としてＰＦＡチューブを被覆し、接着剤を硬化させたものを用いた。フッ素樹脂離型表層として内径φ３０．５ｍｍ、厚み２５μｍ、幅３６８ｍｍのＰＦＡチューブ（ＤｕＰｏｎｔ：４５１ＨＰ−Ｊ））を使用した。図２に示す断面の定着装置をキヤノン製複写機（ｉＲ−ＡＤＶ  Ｃ５０５１）に組み込み、Ａ４Ｒの紙にコピーを３００ｋ枚出力した。出力画像には、Ａ４Ｒの紙コバの傷による画像不良が見られた。
【００３０】
そこで、前記定着ベルトを新品のベルトに交換して、再度、Ａ３の用紙にシアン色ベタ画像を出力した。画像には、画像不良はなくなった。定着ベルトを新品のベルトに交換後、さらに、Ａ４Ｒの紙にコピーを３００ｋ枚出力した。計６００ｋ枚コピー出力後に、Ａ３のコート紙にシアン色ベタ画像を出力した。出力画像には、Ａ４Ｒの紙コバの傷による画像不良が見られた。
【００３１】
そこで、定着ベルトを再度新品のベルトに交換して、再度、Ａ３のコート紙にシアン色ベタ画像を出力した。画像には、画像不良はなくなった。定着ベルトを新品のベルトに交換後、さらに、Ａ４Ｒの紙にコピーを３００ｋ枚出力した。計９００ｋ枚コピー出力後に、Ａ３のコート紙にシアン色ベタ画像を出力した。出力画像には、Ａ４Ｒの紙コバの傷による画像不良が見られた。
【実施例２】
【００３２】
実施例１と同様に、図１に示す断面の定着装置をキヤノン製複写機（ｉＲ−ＡＤＶ  Ｃ５０５１）に組み込み、Ａ４Ｒの紙にコピー出力をした。３００ｋ枚コピー出力後に、Ａ３のコート紙にシアン色ベタ画像を出力した。出力画像には、Ａ４Ｒの紙コバの傷による画像不良が見られた。そこで、３００ｋ枚コピー出力をした表層ベルトを図３に概略断面を示す表層ベルト補修装置に取り付けた。
【００３３】
図３に基づき、表層ベルト補修装置について説明する。図３において、３１は平滑化加熱加圧ローラであり、金属ローラ３１ａ、中空芯金３１ｂ、中空芯金内部のハロゲンヒータ３１ｃにより構成されている。３２は、表層ベルト支持ローラであり、表層ベルト１０の内径と同じ外径の金属ローラ３２ａ、芯金３２ｂで構成されている。中空芯金３１ｂと芯金３２ｂは、不図示の加圧機構によって所定の荷重に加圧できる。ハロゲンヒータ３１ｃは、不図示のＣＰＵにより、非接触温度センサ３３で測定した金属ローラ３１ａの表面温度を基に、金属ローラ３１ａの表面温度が所定の温度になるよう制御する。
【００３４】
表層ベルト支持ローラ３２は、表層ベルト補修装置に着脱可能となっており、表層ベルト１０を取り付けることができる。表層ベルト補修装置に、表層ベルト１０を取り付けた表層ベルト支持ローラ３２を取り付ける。平滑化加熱加圧ローラ３１の表面温度を所定の温度になるよう設定する。表層ベルト支持ローラを不図示のモータを用いて回転させる。
【００３５】
表層ベルト支持ローラ３２に取り付けられた表層ベルト１０に対して平滑化加熱加圧ローラ３１が所定の荷重にて加圧されるように、中空芯金３１ｂと芯金３２ｂの間で、不図示の加圧機構によって所定の荷重に加圧する。平滑化加熱加圧ローラ３１は、表層ベルト１０に加圧接触しながら表層ベルト支持ローラ３２の時計回り方向の回転に従って、反時計回りに回転する。表層ベルト支持ローラを数回回転させ、平滑化加熱加圧ローラ３１の表面形状を表層ベルト１０の表面に転写成型する。
【００３６】
外径φ２５ｍｍ、幅４００ｍｍ、ＳＵＳ製のローラを平滑化加熱加圧ローラとして使用した。ローラの表面は、Ｒｚ＜０．１μｍとなるよう研磨し、離型剤（ＡＸＥＬ：ＸＴＥＮＤ  Ｗ４００５）を塗布した。外径φ５０ｍｍ、幅４００ｍｍ、ＳＵＳ製のローラを表層ベルト支持ローラとして使用した。平滑化加熱加圧ローラの表面温度は３００℃に設定し、加圧荷重は、０．５ｋｇに設定した。表層ベルト支持ローラの回転速度は、１０ｒｐｍに設定した。そこで、前記表層ベルトをフッ素樹脂離型表層の表面を補修装置に組み込み、加熱、及び、加圧して、１分間の補修を実施した。
【００３７】
補修した表層ベルトを、キヤノン製複写機（ｉＲ−ＡＤＶ  Ｃ５０５１）に組み込み、再度、Ａ３のコート紙にシアン色ベタ画像を出力した。画像には、画像不良はなくなった。表層ベルトを補修後、さらに、Ａ４Ｒの紙にコピーを３００ｋ枚出力した。計６００ｋ枚コピー出力後に、Ａ３のコート紙にシアン色ベタ画像を出力した。出力画像には、Ａ４Ｒの紙コバの傷による画像不良が見られた。
【００３８】
そこで、前記表層ベルトを再度補修を実施して、再度、Ａ３のコート紙にシアン色ベタ画像を出力した。画像には、画像不良はなくなった。表層ベルトを補修後、さらに、Ａ４Ｒの紙にコピーを３００ｋ枚出力した。計９００ｋ枚コピー出力後に、Ａ３のコート紙にシアン色ベタ画像を出力した。出力画像には、Ａ４Ｒの紙コバの傷による画像不良及び、弾性層ベルトの弾性層の熱劣化による画像不良が見られた。
【００３９】
表１に、実施例１、比較例１、実施例２によって得られた結果を示す。比較例１では、３００ｋごとに定着ベルトを交換した。本発明による実施例１では、表層ベルトは３００ｋごとに交換したが、弾性層ベルトは、９００ｋまで交換不要であった。表層ベルトは、定着ベルトに比べ、弾性層がない分、材料コスト、製造コストをダウンできる。そのため、本発明の実施例１は、従来の比較例１に比べてベルトのランニングコストが削減できた。
【００４０】
表２に実施例１、比較例１、実施例２によって得られたベルト表面の粗さ：Ｒｚ、ベルト表層の厚み：ｔの結果を示す。３００ｋ枚のコピー動作により、表層粗さ、厚みは、表２の３００ｋ交換前のデータが示すように初期と比べ低下する。比較例１及び、実施例１では、３００ｋごとにベルトを新品に交換しているため交換により、表層の厚み、表層粗さは、初期状態に戻る。実施例２においては、補修により、画像上問題がないレベルまで、表層の厚み、表層粗さが、復帰できることがわかる。
【００４１】
【表１】
2016045276.tif 000003
【００４２】
【表２】
2016045276.tif 000004
【符号の説明】
【００４３】
１０  表層ベルト、１０ａ  耐熱樹脂基層、１０ｂ  フッ素樹脂離型表層、
１１  弾性層ベルト、１１ａ  金属基層、１１ｂ  弾性層、１２  加圧ローラ、
１２ａ  金属芯金、１２ｂ  弾性層、１２ｃ  フッ素樹脂表層、１３  発熱体、
１４  支持ガイド、１５  記録材、１６  トナー、１７  圧接ニップ部、
１８  加圧ステー、１９  弾性層ベルト駆動ローラ、２０  弾性層ベルト加圧ローラ、
２１  定着ベルト、２１ａ  金属基層、２１ｂ  弾性層、
２１ｃ  フッ素樹脂離型表層、３１  平滑化加熱加圧ローラ、３１ａ  金属ローラ、
３１ｂ  中空芯金、３１ｃ  ハロゲンヒータ、３２  表層ベルト支持ローラ、
３２ａ  金属ローラ、３２ｂ  芯金、３３  非接触温度センサ
【図１】
2016045276.tif 000005
【図２】
2016045276.tif 000006
【図３】
2016045276.tif 000007