(57)【要約】【課題】耐摩耗性に優れた画像定着装置用摺動シート材を提供する。【解決手段】画像定着装置用摺動シート材１４は、画像定着装置の押圧部材に取り付けられて、走行するエンドレスベルトに押し付けられるものである。この摺動シート材１４において、少なくともエンドレスベルトと接触する側の面に、摩擦係数が小さくかつ耐摩耗性に優れた特性を有するアラミドフィルム２２を露出させる。摺動シート材１４は、例えばアラミドフィルム２２に耐熱織布２１が積層された構成である。【選択図】図２
2009042285.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像定着装置の押圧部材に取り付けられて、走行するエンドレスベルトに押し付けられる摺動シート材であって、
少なくとも前記エンドレスベルトと接触する側の面にアラミドフィルムが露出している画像定着装置用摺動シート材。
【請求項２】
前記アラミドフィルムの厚みは、４〜２０μｍの範囲内にある請求項１に記載の画像定着装置用摺動シート材。
【請求項３】
前記アラミドフィルムには、織布が積層されている請求項１または２に記載の画像定着装置用摺動シート材。
【請求項４】
エンドレスベルトと、このエンドレスベルトの内側に配置された押圧部材と、この押圧部材に取り付けられた、請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像定着装置用摺動シート材とを備えた画像定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリなどの電子写真方式の画像形成装置における画像定着装置、およびこの画像定着装置に用いられる画像定着装置用摺動シート材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、トナー像を記録紙に定着させる画像定着装置においては、加熱された定着ロールと加圧ロールを用いるロール定着法が一般に用いられてきた。通常、定着ロールには表層に弾性層が設けられており、この弾性層が加圧ロールに押されて変形することにより、定着ロールと加圧ロールとが面接触するニップ部が形成される。そして、このニップ部をトナー像が転写された記録紙を通過させることにより、当該記録紙に熱と圧力が加えられてトナー像の定着が行われる。
【０００３】
このような画像定着装置では、記録紙の通過方向におけるニップ部の長さ、いわゆるニップ幅が大きくとれれば、記録紙の搬送速度を大きくしたり、トナーに十分な熱を与えたりすることができるようになり、画像形成装置の高速化や高画質化を図ることが可能になる。
【０００４】
ところが、ニップ幅を大きくとるには、弾性層の厚みをある程度厚くする必要があり、定着ロールに吸収される熱量の増大を招いてしまう。定着ロールに吸収される熱量が大きいと、定着ロールを室温から定着可能温度に上昇させるまでの時間（立ち上げ時間）が長くかかるため、効率が悪いという問題がある。
【０００５】
そこで、前記問題を解決するために、特許文献１では、ベルトニップ方式の画像定着装置が提案されている。この画像定着装置は、表層が弾性変形する回転可能な加熱定着ロールと、加熱定着ロールに接触したまま走行可能なエンドレスベルトと、エンドレスベルトの内側に配置された押圧部材（加圧パッド）とを具備している。押圧部材は、エンドレスベルトを加熱定着ロールに向けて押圧するものであり、これによりエンドレスベルトと加熱定着ロールとが面接触するベルトニップ部が形成され、このベルトニップ部をトナー像が転写された記録紙が通過させられる。
【０００６】
また、押圧部材におけるエンドレスベルトを押圧する押圧面には、エンドレスベルトを摺動させるための低摩擦シート（摺動シート材）としてポリテトラフルオロエチレン（以下、「ＰＴＦＥ」という。）ディスパージョンを含浸させたガラス繊維シート（ＰＴＦＥ含浸ガラスクロス）が配設されている。
【０００７】
この画像定着装置では、エンドレスベルトを用いることによりある程度大きなニップ幅を得ることが容易であり、従来のロール定着法と比較して熱損失を低減し、立ち上げ時間を短縮することが可能である。しかし、長時間運転すると、低摩擦シート上を摺動するエンドレスベルトの表面が荒れてそれらの間の摺動抵抗が増大し、記録紙のスリップによる画像のずれ（定着不良）が発生したり、加熱定着ロールのギア受け部にかかる応力が増大してギアの破損を引き起こしたりする。
【０００８】
この現象は、ＰＴＦＥ含浸ガラスクロスを用いた場合、長時間の使用によりＰＴＦＥが摩耗してガラスクロスが露出することにより、エンドレスベルトの表面が荒らされて摺動抵抗が急激に増大することが原因で起こっていた。
【０００９】
特許文献２では、かかる問題を解決するために、ガラスクロスにＰＴＦＥディスパージョンを塗布し焼成したシート材に、親油性処理を施したフッ素樹脂を塗布するか、もしくは親油化剤をフッ素樹脂と併用するという方法により、オイル保持性を改善することが提案されている。しかしながら、この方法においても、エンドレスベルトとの連続的な摩擦により生ずるガラスクロスの露出は抑えることができず、結果的にエンドレスベルトの表面が傷つけられることになる。
【特許文献１】特開平８−２６２９０３号公報
【特許文献２】特開２００１−２４９５５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、このような事情に鑑み、耐摩耗性に優れた画像定着装置用摺動シート材およびこの摺動シート材を備えた画像定着装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の発明者は、鋭意研究を重ねた結果、アラミドフィルム（全芳香族ポリアミドフィルム）に摩擦係数が小さくかつ耐摩耗性に優れた特性があることを見出した。
【００１２】
本発明は、このような観点からなされたものであり、画像定着装置の押圧部材に取り付けられて、走行するエンドレスベルトに押し付けられる摺動シート材であって、少なくとも前記エンドレスベルトと接触する側の面にアラミドフィルムが露出している画像定着装置用摺動シート材を提供する。
【００１３】
また、本発明は、エンドレスベルトと、このエンドレスベルトの内側に配置された押圧部材と、この押圧部材に取り付けられた、前記の画像定着装置用摺動シート材とを備えた画像定着装置を提供する。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、アラミドフィルムを採用することにより、摩擦係数が小さくかつ耐摩耗性に優れた摺動シート材とすることができる。そして、この摺動シート材を画像定着装置に用いれば、長期間に亘ってエンドレスベルトがスムーズに走行できるようになり、定着不良やギアの破損を長期的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１６】
図１に示すように、本発明の一実施形態に係る画像定着装置用摺動シート材１４（以下、単に「シート材１４」という。）を用いた画像定着装置１は、図略のモータにより回転される加熱定着ロール１１と、加熱定着ロール１１の回転に合わせて走行するエンドレスベルト１２と、エンドレスベルト１２の内側に配置され、エンドレスベルト１２を加熱定着ロール１１に向けて押圧してエンドレスベルト１２と加熱定着ロール１１とが面接触するベルトニップ部１５を形成するための押圧部材１３とを備えている。そして、押圧部材１３におけるエンドレスベルト１２を押圧する押圧面にシート材１４が取り付けられていて、シート材１４がエンドレスベルト１２に押し付けられている。
【００１７】
加熱定着ロール１１は、ハロゲンランプなどの加熱源５３が内部に配置された金属スリーブ５４の外周面に、シリコーンゴムなどの耐熱性を有する弾性体からなる弾性層５５が配置された構造を有する。
【００１８】
エンドレスベルト１２は、通常、ポリイミドなどの耐熱性の樹脂からなる。エンドレスベルト１２における加熱定着ロール１１と接触する外表面には、シリコーン樹脂、フッ素樹脂などからなる離型層が形成されていることが好ましい。本実施形態では、エンドレスベルト１２は、その内側に配設されたフレーム５２に固定されたベルトガイド５１にガイドされていて、加熱定着ロール１１に従動して走行するようになっている。ただし、エンドレスベルト１２を走行させる機構を別途設けてもよいし、ベルトガイド５１を設ける代わりにエンドレスベルト１２を複数のローラに掛け渡すようにしてもよい。
【００１９】
押圧部材１３は、シリコーンなどの弾性体からなり、例えばパッド状の形状を有している。この押圧部材１３の前述した押圧面は、加熱定着ロール１１の外周面に沿った曲面となっている。なお、図１に示す例では、押圧部材１３がフレーム５２に直接固定されているが、金属ばねなどの付勢部材を介してフレーム５２に固定されていてもよい。
【００２０】
摺動シート材１４は、図２に示すように、アラミドフィルム２２と、このアラミドフィルム２２の変形を防止する耐熱織布２１とが接着されたものであり、耐熱織布２１が押圧部材１３の押圧面上に載置されていて、エンドレスベルト１２と接触する側の面にアラミドフィルム２２が露出している。この摺動シート材１４の全体の厚みは、５０〜５００μｍであることが好ましい。厚みが５０μｍ未満では十分な変形防止が得られず、５００μｍ超では定着不良が発生するおそれがあるからである。ハンドリング性、強度、柔軟性、コストなどの観点から、特に好ましい厚みは１００〜３００μｍであり、この範囲内の厚みでは極めて良好な画像を得ることができる。
【００２１】
アラミドフィルム２２としては、パラ系アラミドを液製膜で作製したシートを用いることができる。また、市販品として出回っている各種のものを用いることも可能である。例えば、帝人アドバンストフィルム社製のアラミカＲＣ、東レ社製のミクトロンＧＱなどである。
【００２２】
また、アラミドフィルム２２の厚みは、変形を防止する耐熱織布２１による凹凸付与性および摺動シート材の柔軟性の観点から、４〜２０μｍの範囲内にあることが好ましい。
【００２３】
耐熱織布２１の例としては、ガラスクロス、ＰＴＦＥ含浸ガラスクロス、アラミド織布、カーボン織布などが挙げられる。このような耐熱織布は表面に凹凸があるため、アラミドフィルム２２に耐熱織布を積層すれば、アラミドフィルム２２の表面（摺動面）に凹凸を付与することができる。アラミドフィルム２２の表面に凹凸が付与されると、潤滑オイルなどの潤滑剤を併用する場合に、潤滑剤の保持性が良好となり、エンドレスベルト１２を走行させるのに必要な力の経時的な増加を抑制できる。
【００２４】
本実施形態のシート材１４では、アラミドフィルム２２を採用することにより、摩擦係数が小さくかつ耐摩耗性に優れたシート材１４とすることができる。そして、この摺動シート材１４を画像定着装置１に用いれば、エンドレスベルト１２との連続的な摩擦によってもアラミドフィルム２２の磨耗が少ないために耐熱織布２２が露出するまでに膨大な時間がかかるため、長期間に亘ってエンドレスベルト１２がスムーズに走行できるようになり、定着不良やギアの破損を長期的に抑制することができる。
【００２５】
なお、本実施形態では、アラミドフィルム２２に耐熱織布２１が積層されているが、アラミドフィルム２２のみでシート材１４を構成することもできる。この場合、アラミドフィルム２２は、押圧部材１３の押圧面側にも露出することになる。
【実施例】
【００２６】
以下、実施例を挙げて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれら実施例に何ら制限されるものではない。
【００２７】
（実施例１）
アラミドフィルムとして市販の帝人アドバンストフィルム社製アラミカ０４２ＲＣ（厚さ４．２μｍ）を用い、このアラミドフィルムに市販のシリコーンゴムペースト（信越シリコーン社製ＫＥ−１８４２）をアプリケータで厚さ２０μｍに塗布し、その上に市販の厚さ１３０μｍのガラスクロス（有沢製作所社製ＥＰＣ１３０）を積層した。その後、全体を温度１２０℃、圧力３ＭＰａで１時間プレスしてアラミドフィルムとガラスクロスを接着し、厚さ１５４μｍの摺動シート材を得た。
【００２８】
（実施例２）
アラミドフィルムとして市販の帝人アドバンストフィルム社製アラミカ０６５ＲＣ（厚さ６．５μｍ）を用い、このアラミドフィルムに市販のシリコーンゴムペースト（信越シリコーン社製ＫＥ−１８４２）をアプリケータで厚さ２０μｍに塗布し、その上に市販の厚さ１３０μｍのガラスクロス（有沢製作所社製ＥＰＣ１３０）を積層した。その後、全体を温度１２０℃、圧力３ＭＰａで１時間プレスしてアラミドフィルムとガラスクロスを接着し、厚さ１５６μｍの摺動シート材を得た。
【００２９】
（実施例３）
アラミドフィルムとして市販の帝人アドバンストフィルム社製アラミカ１６０ＲＣ（厚さ１６μｍ）を用い、このアラミドフィルムに市販のシリコーンゴムペースト（信越シリコーン社製ＫＥ−１８４２）をアプリケータで厚さ２０μｍに塗布し、その上に市販の厚さ１３０μｍのガラスクロス（有沢製作所社製ＥＰＣ１３０）を積層した。その後、全体を温度１２０℃、圧力３ＭＰａで１時間プレスしてアラミドフィルムとガラスクロスを接着し、厚さ１６６μｍの摺動シート材を得た。
【００３０】
（比較例１）
市販の厚さ１３０μｍのＰＴＦＥ含浸ガラスクロス（日東電工社製Ｎｏ．９７０−４ＵＬ）をそのまま摺動シート材として用いた。
【００３１】
（比較例２）
市販の東レデュポン社製カプトン５０Ｈ/Ｖ（厚さ１２．５μｍ）のポリイミドフィルムを用い、このポリイミドフィルムに市販のシリコーンゴムペースト（信越シリコーン社製ＫＥ−１８４２）をアプリケータで厚さ２０μｍに塗布し，その上に市販の厚さ１３０μｍのガラスクロス（有沢製作所社製ＥＰＣ１３０）を積層した。その後、全体を温度１２０℃、圧力３ＭＰａで１時間プレスしてポリミドフィルムとガラスクロスを接着し、厚さ１６２μｍの摺動シート材を得た。
【００３２】
（試験）
実施例１〜実施例３、ならびに比較例１および比較例２の摺動シート材に対して、往復動摩擦試験およびテーバー磨耗試験を行った。
【００３３】
往復動磨耗試験は、バウデン−レーベン法により行った。定盤上に摺動シート材を置き、摺動シート材上で、表面にポリイミドフィルムを貼り付けた直径１０ｍｍの鋼球を、荷重１．９６Ｎ、ストローク長５０ｍｍ、移動速度１５０ｍｍ／分で往復運動させ、動摩擦係数を測定した。
【００３４】
テーバー磨耗試験は、ＪＩＳ  Ｋ  ７２０４に準拠して行った。磨耗試験機には東洋精機社製５１３０ＡＢＲＡＳＥＲを、磨耗輪にはＣＳ−１７を用い、荷重は４．９Ｎ、回転数は５００回とした。試験の前後において摺動シート材の重量を電子天秤で測定し、磨耗量を求めた。
【００３５】
試験の結果は、表１に示す通りであった。
【００３６】
【表１】
2009042285.tif 000003
【００３７】
表１から、ＰＴＦＥ含浸ガラスクロスのみを用いた比較例１では摩擦係数が小さいもののテーバー磨耗量が大きく、ポリイミドフィルムを用いた比較例２ではテーバー磨耗量が小さいものの摩擦係数が大きいのに対し、アラミドフィルムを用いた実施例１〜実施例３では摩擦係数が小さくかつ耐摩耗性に優れていることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像定着装置用摺動シート材が用いられた画像定着装置の模式的な断面図である。
【図２】図１の画像定着装置用摺動シート材の断面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１    画像定着装置
１２  エンドレスベルト
１３  押圧部材
１４  画像定着装置用摺動シート材
２１  耐熱織布
２２  アラミドフィルム
【図１】
2009042285.tif 000004
【図２】
2009042285.tif 000005