JP2002148970A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【解決課題】 ベルトニップ方式の定着装置において、
定着ベルトと圧力付与部材を被覆するシート状部材との
摩擦を長期にわたって低減することができ、当該シート
状部材の磨耗等に伴う画像ずれの発生を防止し、二次的
には、定着ベルトと圧力付与部材を被覆するシート状部
材との摩擦増大に伴う加熱定着ロールのエッジの磨耗や
紙しわの発生を防止することが可能な定着装置を提供す
ることを課題とする。 【解決手段】 圧力付与部材と無端ベルトの摺動抵抗を
軽減するため前記圧力付与部材を被覆するシート状部材
を備えた定着装置において、前記シート状部材は、耐熱
性および耐磨耗性を有する材料からなり、表面に大きな
凹凸が形成されるように構成して課題を解決した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電子写真方式を
採用した複写機やプリンター、あるいはファクシミリ等
の画像形成装置において、未定着トナー像を加熱定着す
る定着装置に関し、特に、加熱源を有する定着部材に定
着ベルトを加圧部材により圧接させるベルトニップ方式
の定着装置において、前記定着ベルトと加圧部材との摺
動抵抗を軽減させるため、前記加圧部材を被覆する部材
の改良に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、上記電子写真方式を採用した複写
機やプリンター、あるいはファクシミリ等の画像形成装
置において、未定着トナー像を加熱定着する定着装置と
しては、種々の方式のものが提案されてきており、実際
に製品化されている。かかる定着装置としては、例え
ば、加熱源を有する定着ロールに、定着ベルトを加圧部
材により圧接させるベルトニップ方式のものがある。

【０００３】このベルトニップ方式の定着装置として
は、例えば、本出願人が提案する特開平９−３４２９１
号公報に開示されているように、表面付近に弾性体層を
有し、回転可能に支持された加熱定着ロールと、外周面
が前記加熱定着ロールに押圧され、トナー像を担持した
記録シートが前記加熱定着ロールとの間に挟み込まれる
ニップを形成するエンドレスベルトと、前記エンドレス
ベルトの内面側に当接され、前記加熱定着ロールの表面
に沿って前記エンドレスベルトを押圧する圧接面を備え
た圧力付与部材とを有するように構成したものがある。

【０００４】しかし、上記ベルトニップ方式の定着装置
の場合には、エンドレスベルトの内面に、表面がゴムで
形成された圧力付与部材が圧接しているため、当該エン
ドレスベルトと圧力付与部材との摺動抵抗が大きくなる
と、像ずれ、ギア破損、モータ消費電力アップ等
が発生するという問題点を有していた。

【０００５】そこで、上記ベルトニップ方式の定着装置
において、エンドレスベルト内面の磨耗を抑制するため
に、圧力付与部材の表面を、ガラス繊維製のシートにフ
ッ素樹脂（ＰＦＡ）をコーティングしたシート状部材に
よって被覆するとともに、前記エンドレスベルトの内面
にシリコンオイル等の潤滑油を塗布するように構成した
ものが、既に提案され、実際に使用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術の場合には、次のような問題点を有している。す
なわち、上記従来のベルトニップ方式の定着装置の場合
には、圧力付与部材の表面を、ガラス繊維製シートにフ
ッ素樹脂（ＰＦＡ）をコーティングしたシート状部材に
よって被覆するように構成したものであるが、定着時
に、エンドレスベルトの裏面と圧力付与部材が摺動する
と、シート状部材にコーティングされたフッ素樹脂（Ｐ
ＦＡ）が次第に磨耗していく。すると、上記シート状部
材の表面は、フッ素樹脂（ＰＦＡ）コート面の凹凸が磨
耗して、徐々に鏡面化し、この表面が鏡面化したシート
状部材が定着ベルトと摺動すると、当該定着ベルトとシ
ート状部材との接触面積が増大し、摩擦抵抗が急激に増
加する。さらに、上記シート状部材の表面の磨耗が進行
すると、ガラス繊維がシート状部材の表面に露出し、物
理的な接触抵抗が大きくなって、定着ベルトとの摺動抵
抗をさらに増加させることになる。

【０００７】また、上記従来のベルトニップ方式の定着
装置の場合には、上記の如く、シート状部材にコーティ
ングされたフッ素樹脂（ＰＦＡ）が磨耗していくと、磨
耗によって発生した磨耗粉が潤滑油と混合して、粘性物
質へと変化する。すると、この粘性物質は、定着ベルト
を張架する張架ロールや定着ベルトの裏面に付着して、
摺動抵抗を増加させることになる。しかも、上記定着ベ
ルトの裏面に塗布される潤滑油は、磨耗粉と混合されて
粘性物質と変化するため、潤滑油本来の役割を果たさな
くなり、この点からも摺動抵抗を増加させることにな
る。

【０００８】このように、上記従来のベルトニップ方式
の定着装置の場合には、シート状部材と定着ベルトの摺
動抵抗が次第に増加し、図１８に示すように、定着ベル
トを駆動するための駆動モータの消費電流が、加熱定着
ロールの回転数の増加に伴って急激に増加する。なお、
上記定着ベルトは、加熱定着ロール１００に従動回転す
るようになっている。

【０００９】上記定着装置によって定着処理を受ける用
紙の搬送速度は、定着ベルトの移動速度に依存している
ため、加熱定着ロール１００と定着ベルト１０１の間に
速度差が生まれると、図１９に示すように、定着ベルト
１０１によって搬送される用紙１０２よりも、加熱定着
ロール１００に密着しているトナー像１０３の方が速く
移動し、画像ずれが発生するという問題点を有してい
た。

【００１０】また、上記従来のベルトニップ方式の定着
装置の場合には、上記の如く、加熱定着ロール１００と
定着ベルト１０１の間に速度差が生じると、当該定着ベ
ルト１０１によって搬送される用紙１０２の搬送速度
と、加熱定着ロール１００の移動速度との間にも速度差
が生じ、加熱定着ロール１００の同じ所に繰り返し用紙
のエッジが来ると、加熱定着ロール１００の表面が徐々
に損傷していくという二次的な問題点を有していた。ま
た、上記加熱定着ロール１００の表面に傷が発生する
と、当該加熱定着ロール１００によって幅の広い用紙１
０２にトナー像１０３を定着する際に、加熱定着ロール
１００の表面に傷が存在する部分では、定着性が他の部
分と異なり、加熱定着ロール１００の傷に沿って定着ム
ラが発生するという問題点をも有していた。

【００１１】さらに、上記従来のベルトニップ方式の定
着装置の場合には、上記の如く、シート状部材の表面の
磨耗が進行すると、ガラス繊維がシート状部材の表面に
露出し、当該ガラス繊維の目からシリコンオイル等から
なる潤滑油が、圧力付与部材の表面に付着する。このよ
うに、上記圧力付与部材の表面に潤滑油が付着すると、
当該圧力付与部材の表面に設けられたシリコンゴムから
なるパッドに、シリコンオイル等からなる潤滑油が浸透
し、このシリコンゴムからなるパッドが膨潤する。上記
シリコンゴムからなるパッドにオイル膨潤が発生する
と、当該パッドの肉厚の分布が設定値と異なってしま
い、パッドの荷重分布が所期の設定値から変化し、パッ
ドの荷重分布によって決まる用紙の搬送速度がばらつい
て、紙しわ発生の原因となるという二次的な問題点を有
していた。

【００１２】そこで、この発明は、上記従来技術の問題
点を解決するためになされたものであり、その目的とす
るところは、ベルトニップ方式の定着装置において、定
着ベルトと圧力付与部材を被覆するシート状部材との摩
擦を長期にわたって低減することができ、当該シート状
部材の磨耗等に伴う画像ずれの発生を防止し、二次的に
は、定着ベルトと圧力付与部材を被覆するシート状部材
との摩擦増大に伴う加熱定着ロールのエッジの磨耗や紙
しわの発生を防止することが可能な定着装置を提供する
ことにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項１に記
載の発明は、加熱源を有する加熱定着部材と、外周面が
前記加熱定着部材に押圧され、トナー像を担持した記録
媒体が前記加熱定着部材との間に挟み込まれるニップ部
を形成する無端ベルトと、前記無端ベルトの内側面に当
接され、加熱定着部材の表面に沿って前記無端ベルトを
押圧する圧力付与部材と、前記圧力付与部材と無端ベル
トの摺動抵抗を軽減するため前記圧力付与部材を被覆す
るシート状部材を備えた定着装置において、前記シート
状部材は、耐熱性および耐磨耗性を有する材料からな
り、表面に大きな凹凸が形成されるように構成したもの
である。

【００１４】このように、上記シート状部材の表面に大
きな凹凸を形成することにより、当該シート状部材と無
端ベルト内面との接触点を減らし、点接触とすることに
より、シート状部材と無端ベルト内面との摺動抵抗を低
減するためである。また、上記無端ベルトの内面にオイ
ル等の潤滑剤を塗布する場合には、シート状部材表面の
凹凸にオイル等の潤滑剤を保持する効果もあり、この点
からもシート状部材と無端ベルト内面との摺動抵抗の低
減効果が得られる。

【００１５】また、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の定着装置において、前記シート状部材は、耐熱
性および耐磨耗性を有する合成樹脂材料からなることを
特徴とする定着装置である。

【００１６】上記の如く上記シート状部材の表面に大き
な凹凸２８を形成することにより、当該シート状部材と
無端ベルト内面との摺動抵抗を低減することができる
が、当該シート状部材を金属によって形成した場合に
は、この金属製のシート状部材によって、無端ベルトを
張架するロールとの接触面で磨耗が発生する虞れがあ
る。この金属の磨耗粉が加熱定着部材の表面に転移する
と、当該加熱定着部材の表面を傷付け、画質欠陥が発生
する場合がある。

【００１７】そこで、シート状部材を、耐熱性および耐
磨耗性を有する合成樹脂材料から形成することによっ
て、無端ベルトを張架するロールとの接触面で磨耗を防
止できる。

【００１８】さらに、請求項３に記載の発明は、請求項
１に記載の定着装置において、前記シート状部材の表面
に形成される凹凸は、ＷＣ−ａの値が０．８μｍ以上で
あることを特徴とする定着装置である。

【００１９】上記シート状部材の表面に形成される凹凸
の大きさが小さいと、摺動抵抗の低減効果が十分得られ
ない。

【００２０】また更に、請求項４に記載の発明は、請求
項１に記載の定着装置において、前記シート状部材の表
面に形成される凹凸は、先端が鋭利なものを押圧し、凸
部先端を塑性変形させることを特徴とする定着装置であ
る。

【００２１】上記シート状部材の表面に大きな凹凸を形
成しても、当該凹凸の形成の仕方によって、当該シート
状部材の表面に形成された大きな凹凸が消失してしま
い、摺動抵抗の低減効果が、長期間維持できない。

【００２２】さらに、請求項５に記載の発明は、請求項
１に記載の定着装置において、前記シート状部材の表面
に形成される凹凸は、少なくとも無端ベルトの回転方向
と異なる方向に研磨またはエンボス加工して形成される
ことを特徴とする定着装置である。上記シート状部材の
表面に研磨またはエンボス加工によって凹凸を形成する
場合には、研磨またはエンボス加工の方向が、少なくと
も無端ベルトの回転方向と異なる方向に研磨しないと、
摺動抵抗の低減効果が望めない。

【００２３】又、請求項６に記載の発明は、請求項１に
記載の定着装置において、前記シート状部材は、加熱条
件下で凹凸を形成する表面処理を行なうか、又は凹凸を
形成する表面処理後、加熱処理を行うことを特徴とする
定着装置である。

【００２４】上記シート状部材の表面に凹凸を形成する
処理を行ったままの状態では、当該シート状部材の表面
に凹凸を形成する処理を行う際の残留応力が発生し、シ
ート状部材に座屈が生じ、圧力付与部材の荷重分布が所
定の状態から変化し、紙しわ発生の原因となる。

【００２５】そこで、シート状部材は、凹凸を形成する
表面処理後、加熱処理を行うことにより、残留応力を除
去でき、紙しわの発生を防止できる。

【００２６】更に、請求項７に記載の発明は、請求項１
に記載の定着装置において、前記シート状部材の表面に
形成される凸起は、高さが５０μｍ以上であることを特
徴とする定着装置である。

【００２７】上記シート状部材の表面に形成される凹凸
の大きさが小さいと、摺動抵抗の低減効果が十分得られ
ない。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下に、この発明の実施の形態に
ついて図面を参照して説明する。

【００２９】図１はこの発明の実施の形態１に係る定着
装置を示す構成図である。

【００３０】この定着装置１は、加熱源を内蔵した加熱
定着ロール２と、３つの支持ロールに張架され上記加熱
定着ロール２に圧接されるエンドレスベルト３と、この
エンドレスベルト３の内面側に当接され、加熱定着ロー
ル２の表面に沿ってエンドレスベルト３を押圧する圧力
付与部材４とで主要部が構成されている。

【００３１】図１において、１は加熱定着ロールを示す
ものであり、この加熱定着ロール１は、図示しない駆動
源によって矢印方向に沿って所定の速度たとえば２６０
ｍｍ／ｓｅｃの周速で回転駆動されるようになってい
る。上記加熱定着ロール１は、例えば、外径６２ｍｍ、
内径５５ｍｍ、長さ３５０ｍｍの円筒状に形成された金
属製コア５を備えており、この金属製コア５としては、
例えば、アルミニウムやステンレス等からなるものが用
いられる。上記金属製コア５の表面には、弾性体層６と
してＨＴＶシリコーンゴム（ＪＩＳ−Ａのゴム硬度４５
度）が２ｍｍの厚さに被覆されているとともに、この弾
性体層６の表面には、さらにトップコート層７としてフ
ッ素ゴムが５０μｍの厚さにデイップコートされてお
り、このトップコート層７の表面は、鏡面状態に近い状
態に仕上げられている。上記下地弾性体層５のゴム硬度
は、Ｔｅｃｌｏｃｋ社製のスプリングタイプのＡ型硬度
計により、ＪＩＳ Ｋ６３０１に準拠して、荷重１，０
００ｇｆを付加して計測した結果の値である。なお、金
属製コア５としては、アルミニウムやステンレス等以外
にも熱伝導率の高い金属からなるものを使用することが
でき、トップコート層７としては、耐熱性の高い弾性体
であれば他の材料を使用することができる。

【００３２】また、上記金属製コア５の内部には、加熱
源として出力１０００Ｗのハロゲンランプ８が配置され
ており、加熱定着ロール２は、このハロゲンランプ８に
よって表面温度が所定の温度となるよう内部から加熱さ
れるようになっている。上記加熱定着ロール２の表面温
度は、当該加熱定着ロール２の表面に接触する温度セン
サー９によって検出され、加熱定着ロール２の表面温度
が例えば１７５℃となるように、図示しない温度コント
ローラーによって制御されるように構成されている。

【００３３】さらに、上記加熱定着ロール２の表面に
は、離型剤としてアミン変性シリコンオイル粘度３００
ｃｓが、離型剤供給装置１０により均一に供給されてい
る。この離型剤供給装置１０は、オイルパイプ１１ａか
ら滴下される離型剤１２が、オイルウイック１１ｂを介
してッピックアップロール１１ｃに供給され、当該ピッ
クアップロール１１ｃに供給された余剰な離型剤１２
は、メタリングブレード１１ｄで掻き取られ、オイルパ
ン１１ｅから図示しないオイルタンクへ戻される。ま
た、上記ピックアップロール１１ｃの表面に供給された
離型剤１２は、ドナーロール１１ｆを介して加熱定着ロ
ール２の表面に塗布されるようになっている。なお、上
記ピックアップロール１１ｃの表面は、クリーニングブ
レード１１ｇによって付着物が除去される。また、上記
加熱定着ロール２の表面には、当該加熱定着ロール２の
表面を所定のタイミングで外部から加熱する外部加熱ロ
ール１３が設けられている。

【００３４】また、上記加熱定着ロール２の表面には、
耐熱性のエンドレスベルト３が所定のニップ幅に渡って
圧接するように配置されている。このエンドレスベルト
３は、例えば、厚さ７５μｍ、幅３4 ０ｍｍ、周長２１
４ｍｍのポリイミドフィルムによって形成され、３本の
ロール１５、１６、１７により、約５ｋｇｆの張力にて
張架されている。上記３本のロール１５、１６、１７の
直径は、例えば、それぞれ２３ｍｍ、１８ｍｍ、１８ｍ
ｍに設定されている。また、上記３本のロール１５、１
６、１７のうち、加圧ロール１５とインレットロール１
６は、例えば、ステンレス等によってクラウン形状に形
成されているとともに、ステアリングロール１７は、表
面にシリコンゴムコートが施されたステンレス等によっ
て円筒状又は円柱状部材に形成されている。

【００３５】上記加圧ロール１５は、ベルトニップの出
口において、例えば、６０ｋｇｆの圧力で加熱定着ロー
ル２の表面に圧接するように配置されている。なお、エ
ンドレスベルト３は、加熱定着ロール２に圧接した状態
で従動回転するように構成されいてる。このため、加熱
定着ロール２の弾性体層６は変形し、その表面には歪み
εが発生し、記録媒体がそれ自身の剛性により剥離可能
となっている。なお、図中、１８はインレットロール１
６の内部に必要に応じて配置されるエンドレスベルト３
を加熱するためのハロゲンランプを示すものである。ま
た、１９は未定着トナー像２０を担持した記録用紙等の
記録媒体を示すものである。

【００３６】さらに、上記ロール１５とロール１６との
間には、エンドレスベルト３を加熱定着ロール２の表面
に所定の圧力で押圧するための圧力付与部材としてのパ
ッド部材４が配置されている。このパッド部材４は、図
２に示すように、ステンレス等の金属からなるベースプ
レート２１の表面に、ポリフェニレンサルファイド（Ｐ
ＰＳ）等の合成樹脂からなるシム２２を介して、ステン
レス等の金属からなる支持プレート２３上に積層された
弾性体層２４を配置して構成されている。また、上記パ
ッド部材４の表面は、シート状部材としてのパッドシー
ト２５によって全周が被覆されている。上記弾性体層２
４が積層された支持プレート２３は、その長手方向の両
端部に設けられた取り付けネジ２６によって、シム２２
を介してベースプレート２１に固定されている。さら
に、上記パッド部材４は、ベースプレート２１側に配置
された図示しない圧縮コイルスプリングによって、加熱
定着ロール１に向けて例えば５０ｋｇｆの押圧力で圧接
されている。上記ベースプレート２１としては、例え
ば、幅（ベルトの走行方向）２０ｍｍ、長さ（紙面の垂
直方向）３６０ｍｍ、厚さ７．５ｍｍのステンレス鋼製
のものが用いられる。また、弾性体層２４は、ゴム硬度
２０°のシリコーンスポンジ（シリコーンゴムの発泡
体）からなる厚さ５ｍｍのものである。なお、ここでゴ
ム硬度は、高分子科学社製のアスカーＣタイプのスポン
ジ用ゴム硬度計により、荷重３００ｇｆを付加して計測
した結果である。

【００３７】ここで、上記パッド部材４に弾性体層２４
を設けることにより、パッドシート２５のエンドレスベ
ルト３と接触する接触面は、加熱定着ロール２の外周面
と整合可能になっている。すなわち、一定以上の荷重に
よってパッド部材４を加熱定着ロール２に向けて押圧す
れば、弾性体層２４が変形し、パッドシート２５の接触
面が加熱定着ロール２の外周面に沿って圧接されるよう
に変形するようになっている。したがって、パッド部材
４が図示しない圧縮コイルスプリングによって加熱定着
ロール２に押圧されると、エンドレスべルト３は加熱定
着ロール２に隙間なく圧接される。

【００３８】また、上記エンドレスべルト３の内面に
は、図１及び図２に示すように、粘度３００ｃｓのアミ
ン変性シリコンオイルが、フェルト等からなる潤滑剤塗
布部材２７によって塗布されるようになっており、これ
によってエンドレスベルト３とパッドシート２５との間
の摩擦係数が小さくなるようになされている。そして、
アミン変性シリコンオイルを塗布した状態では、エンド
レスベルト３は、加熱定着ロール２の回転に伴って、パ
ッドシート２５上を滑りながら、当該加熱定着ロール２
と等しい速度で走行することが可能となっている。

【００３９】ところで、この実施の形態では、前記圧力
付与部材と無端ベルトの摺動抵抗を軽減するため前記圧
力付与部材を覆うシート状部材を備えており、このシー
ト状部材は、耐熱性および耐磨耗性を有する材料からな
り、表面に大きな凹凸が形成されるように構成されてい
る。

【００４０】すなわち、この実施の形態では、図２及び
図３に示すように、圧力付与部材としてのパッド部材４
の表面が、シート状部材としてパッドシート２５によっ
て被覆されている。このパッドシート２５は、例えば、
厚さ７５μｍ程度のポリイミドフィルム等の耐熱性およ
び耐磨耗性を有する合成樹脂製のフィルムによって、略
円筒状に形成されている。このパッドシート２５を形成
する材料は、耐熱性、耐磨耗性を有するものであれば、
如何なるものでも使用することができる。上記パッドシ
ート２５を形成する材料としては、例えば、ポリイミド
（ＰＩ）、ポリベンズイミダゾール（ＰＢＩ）、ポリベ
ンズオキサゾール（ＰＢＯ）、ポリアイドイミド（ＰＡ
Ｉ）、ピーク（Ｐｅｅｋ）等が挙げられる。

【００４１】また、上記パッドシート２５の表面には、
少なくともエンドレスベルト３の表面に圧接する部分、
及び加圧ロール１５の表面に接触する部分２５ａに、大
きな凹凸２８が形成されている。このパッドシート２５
表面の大きな凹凸２８は、例えば、当該パッドシート２
５を構成するシート材料の表面に、当該特殊なエンボス
加工や、サンディング加工を施すことによって形成され
る。

【００４２】このように、上記パッドシート２５の表面
に大きな凹凸２８を形成することにより、当該パッドシ
ート２５とエンドレスベルト３内面との接触点を減ら
し、点接触とすることにより、パッドシート２５とエン
ドレスベルト３内面との摺動抵抗を低減するためであ
る。

【００４３】更に説明すると、上記パッドシート２５
は、図４に示すように、厚さ７５μｍ程度のポリイミド
フィルム３０に、所定の大きさの凹凸３１を有するエン
ボス加工用のエンボス型３２を用いて、加圧エンボス加
工を施すことにより、当該パッドシート２５の表面に大
きな凹凸２８が形成される。

【００４４】ところで、本発明者らは、図４に示すよう
に、先端が鋭利なエンボス型３２と、先端が丸いエンボ
ス型３２とを用いて、ポリイミドフィルム３０の表面に
所定の大きさの凹凸２８をエンボス加工により形成し
て、当該エンボス加工が施されたポリイミドフィルム３
０によってパッドシート２５を構成して、後述するよう
に、当該パッドシート２５の表面に大きな凹凸２８を形
成することによる摺動抵抗の低減効果を確認する実験を
行ったところ、図５に示すような結果が得られた。

【００４５】その結果、図５に示すように、先端が鋭利
なエンボス型３２を用いて表面に大きな凹凸２８を形成
したパッドシート２５を使用した場合には、摺動抵抗の
低減効果が長期間にわたって維持することができたが、
先端が丸いエンボス型３２を用いて表面に大きな凹凸２
８を形成したパッドシート２５を使用した場合には、摺
動抵抗の低減効果が急速に失われ、摺動抵抗が急激に増
加して、ベルト駆動負荷電流値が早い時期に高い値を示
すことがわかった。

【００４６】これは、パッドシート２５の表面に大きな
凹凸２８を形成するのに、先端が鋭利なエンボス型３２
を用いた場合には、図６に示すように、パッドシート２
５が塑性変形して、凹凸２８形状が長期間維持されるの
に対して、先端が丸いエンボス型３２を用いた場合に
は、パッドシート２５が弾性変形して、凹凸２８形状が
早い時期に失われるか、平面に近い形状に復帰してしま
うためと考えられる。

【００４７】次に、上記の如く表面に大きな凹凸２８が
形成されたパッドシート２５の製造方法について説明す
る。

【００４８】上記パッドシート２５を構成する耐熱性お
よび耐磨耗性を有する合成樹脂製のフィルムとしては、
例えば、厚さ７５μｍのポリイミドフィルム３０（ユー
ピレックス−７５ＲＮ：宇部興産社製、商品名）が用い
られる。このポリイミドフィルム３０は、図７（ａ）に
示すように、まず、所定の長方形状に外形が外抜きされ
ると同時に、取り付け用の穴３５が打ち抜かれる。次
に、上記ポリイミドフィルム３０の表面には、エンボス
成形によって所定の幅にわたって大きな凹凸２８が形成
される。

【００４９】このエンボス成形による大きな凹凸２８の
形成は、図８に示すように、エンボス加工機の下型４０
上に、エンボス加工を施すエンボス型３２を載置し、当
該エンボス型３２の上に、所定の形状に形成されたポリ
イミドフィルム３０を載せ、その上にクッション材とし
て厚さ２．０ｍｍのシリコンゴム４１を介して、上型４
２によって、所定の圧力Ｐ（例えば、６０ｋｇ／ｃ
ｍ² ）で押圧することにより、エンボス型３２によって
ポリイミドフィルム３０にエンボス加工を施す。プレス
時間は、例えば、１．０ｍｉｎ程度に設定され、エンボ
ス加工を施す前に、エンボス加工機の下型４０及び上型
４２を、１７５℃程度に加熱しておくとともに、エンボ
ス加工を施す環境温度も、１７５℃程度に設定される。

【００５０】上記エンボス加工に使用されるエンボス型
３２は、図９に示すように、Ｓ４５Ｃ等の鋼材によっ
て、平面長方形状に形成されており、このエンボス型３
２の表面には、ポリイミドフィルム３０のエンボス加工
を施す幅に応じて、所定の大きさの凹凸３１が一様に形
成されている。上記エンボス型３２表面の凹凸３１は、
例えば、正四角錘状に形成されており、当該凹凸３１の
高さは１２０μｍ〜０．５ｍｍ、凹凸３１の山の間隔は
１．０ｍｍに設定される。また、上記エンボス型３２表
面の凹凸３１が形成された領域の幅は、例えば、５５ｍ
ｍに設定される。

【００５１】次に、図７（ａ）に示すように、上記の如
くエンボス加工が施されたポリイミドフィルム３０を、
図３に示すように、円筒形状に形成するとともに、当該
円筒形状に形成されたポリイミドフィルム３０の重なり
部分に、接着剤を塗布する。

【００５２】その後、上記ポリイミドフィルム３０に塗
布された接着剤を加熱して硬化させる。

【００５３】このようにして、図７（ｂ）に示すよう
に、ポリイミドフィルム３０によって表面に大きな凹凸
２８が形成されたパッドシート２５が製造される。この
パッドシート２５の表面には、図７（ｃ）に示すよう
に、所定の幅にわたって大きな凹凸２８が形成される。
上記パッドシート２５の表面に大きな凹凸２８が形成さ
れた領域２５ａは、図７（ｄ）に示すように、少なくと
も加熱定着ロール２の表面に圧接する部分と、加圧ロー
ル１５の表面に接触する部分にわたるように設定され
る。

【００５４】また、この実施の形態では、上述したよう
に、エンボス加工を１７５℃程度に加熱した環境下で行
うことにより、ポリイミドフィルム３０にエンボス加工
を施すことに伴って、当該ポリイミドフィルム３０を円
筒形状に形成して、パッドシート２５を製造する際に、
当該パッドシート２５に残留応力によって変形が生じる
のを防止するように構成されている。

【００５５】すなわち、上記ポリイミドフィルム３０に
エンボス加工を施すことによって、パッドシート２５を
製造する際に、当該パッドシート２５を構成するポリイ
ミドフィルム３０に残留応力が生じる。そのため、上記
ポリイミドフィルム３０をそのまま円筒状に形成してパ
ッドシート２５を製造した場合には、図１０（ａ）に示
すように、当該ポリイミドフィルム３０の残留応力によ
って、円筒状のパッドシート２５が一方の径方向に競り
上がり、パッドシート２５の軸方向の途中が楕円形状に
変形してしまう。このように変形したパッドシート２５
を、図１に示す定着装置１において使用すると、パッド
シート２５の変形によって、ニップ部内のパッドシート
２５が座屈し、圧力のかからない部分が発生するか、ま
たは、座屈している周りの圧力が上がり、本来の図１１
（ａ）から、図１１（ｂ）に示すように、パッド部材４
の圧力分布がＷ型となり、紙しわの原因となる。

【００５６】そこで、上述したように、エンボス加工を
１７５℃程度に加熱した環境下で行うことにより、ポリ
イミドフィルム３０にエンボス加工を施すことに伴っ
て、当該ポリイミドフィルム３０を円筒形状に形成し
て、パッドシート２５を製造する際に、図１０（ｂ）に
示すように、当該パッドシート２５に残留応力によって
変形が生じるのを防止することができ、パッド部材４の
圧力分布も狙いとする荷重分布を得ることができ、紙し
わの発生を確実に防止することができる。

【００５７】また、この実施の形態では、表面に大きな
凹凸２８が形成されたパッドシート２５を製造する際
に、エンボス加工以外に、サンディング加工によって、
大きな凹凸２８をパッドシート２５の表面に形成するよ
うに構成しても良い。

【００５８】このサンディング加工は、ポリイミドフィ
ルム３０を円筒状に形成した後、当該円筒状に形成され
たポリイミドフィルム３０の表面に施される。更に説明
すると、図１２に示すように、円筒状に形成されたポリ
イミドフィルム３０を、サンディング加工を施すための
治具である割りフィックスに挿入し、この割りフィック
スをサンディング機に装着する。そして、このサンディ
ング機によって、連続紙からなるサンディングペーパー
によって研磨することによって、当該円筒状に形成され
たポリイミドフィルム３０の表面に、所定の大きさの凹
凸２８を形成する。このポリイミドフィルム３０の表面
に形成される凹凸２８は、サンディングペーパーの粗さ
を適宜設定することにより、所定の大きさに設定され
る。

【００５９】上記パッドシート２５の表面に形成される
凹凸２８の大きさは、例えば、当該パッドシート２５の
表面粗さに伴ううねり曲線の特性値を表すＷＣ−ａの値
によって評価される。このＷＣ−ａ値は、図２０に示す
ように、ろ波中心線うねりと呼ばれるものであり、ろ波
中心線うねり曲線から中心線の方向に、測定長さＬの部
分を抜取り、この抜取り部分の中心線とろ波中心線うね
り曲線との偏差の絶対値を算術平均した値をいう。

【００６０】次に、本発明者らは、表面に形成された凹
凸２８のＷＣ−ａ値が異なる種々のパッドシート２５を
試作し、初期的に摺動抵抗の低減効果がどのように異な
るかを確認する実験を行った。

【００６１】その際、上記パッドシート２５の表面に図
１３に示すようにサンディング加工を施す際に、当該サ
ンディング加工を施すときの方向性を、図１４（ａ）〜
（ｃ）に示すように、プロセス方向研磨、ラテラル方向
研磨、及びランダム方向研磨と異ならせて、摺動抵抗の
低減効果をそれぞれ評価した。

【００６２】図１５は上記実験の結果を示すものであ
る。

【００６３】この図１５から明らかなように、パッドシ
ート２５の表面に、プロセス方向に沿って研磨を施した
場合には、摺動抵抗の低減効果が不十分であり、摺動抵
抗の増加に伴う像ずれの発生を防止することができな
い。

【００６４】これに対して、パッドシート２５の表面
に、ラテラル方向に沿って研磨を施した場合には、凹凸
２８のＷＣ−ａ値が０．８以上であれば、摺動抵抗の低
減効果が十分得られ、摺動抵抗の増加に伴う像ずれの発
生を防止することができることがわかった。

【００６５】更に、本発明者らは、表面に形成された凹
凸２８のＷＣ−ａ値が異なる種々のパッドシート２５
と、エンボス加工によって表面に形成された凹凸２８の
大きさが異なる種々のパッドシート２５を試作し、当該
パッドシート２５とエンドレスベルト３との摺動抵抗の
低減に伴う、ベルト駆動モータの駆動負荷電流値の変化
を、初期状態と、１００ｋｐｖ（１ｋｐｖ＝１０００
枚）定着後において、測定する実験を行った。

【００６６】図１６及び図１７は上記実験の結果を示す
ものである。

【００６７】これら図１６及び図１７から明らかなよう
に、本発明の実施例１〜８の場合には、所定の荷重分布
を得ることができ、しかも初期状態と、１００ｋｐｖ定
着後ともに、ベルト駆動モータの駆動負荷電流値を、像
ずれが発生する臨界値である０．９０（Ａ）以下に維持
することができ、摺動抵抗の低減効果が十分得られ、摺
動抵抗の増加に伴う像ずれの発生を防止することができ
ることがわかった。

【００６８】また、パッドシート２５と凸起２８は、高
さが５０μｍ以上であれば、摺動抵抗の低減効果が十分
得られることがわかる。

【００６９】これに対して、比較例１〜６の場合には、
図１６及び図１７から明らかなように、比較例５、６が
荷重分布がＷ型となった紙しわが発生し、他の比較例
は、荷重分布は、ＯＫであるものの、いずれも初期状
態、又は１００ｋｐｖ定着後に、ベルト駆動モータの駆
動負荷電流値が、０．９０（Ａ）を越えてしまい、摺動
抵抗の低減効果が十分得られず、摺動抵抗の増加に伴う
像ずれが発生してしまうことがわかった。

【００７０】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ベルトニップ方式の定着装置において、定着ベルト
と圧力付与部材を被覆するシート状部材との摩擦を長期
にわたって低減することができ、当該シート状部材の磨
耗等に伴う画像ずれの発生を防止し、二次的には、定着
ベルトと圧力付与部材を被覆するシート状部材との摩擦
増大に伴う加熱定着ロールのエッジの磨耗や紙しわの発
生を防止することが可能な定着装置を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１はこの発明の一実施の形態に係る定着装
置を示す構成図である。

【図２】 図２はこの発明の一実施の形態に係る定着装
置の要部を示す構成図である。

【図３】 図３はこの発明の一実施の形態に係る定着装
置のパッドシートを示す斜視構成図である。

【図４】 図４はこの発明の一実施の形態に係る定着装
置のパッドシートの加工方法を示す説明図である。

【図５】 図５はエンドレスベルトの空回転数とベルト
駆動負荷電流値との関係を示すグラフである。

【図６】 図６（ａ）（ｂ）はこの発明の一実施の形態
に係る定着装置のパッドシートの加工に使用する型の形
状の違いによる加工形状をそれぞれ示す説明図である。

【図７】 図７（ａ）〜（ｄ）はこの発明の一実施の形
態に係る定着装置のパッドシートの製造工程をそれぞれ
示す説明図である。

【図８】 図８はこの発明の一実施の形態に係る定着装
置のパッドシートのエンボス加工を示す説明図である。

【図９】 図９はパッドシートのエンボス加工に使用す
る型を示す構成図である。

【図１０】 図１０（ａ）（ｂ）はエンボス加工時のパ
ッドシートの加熱処理の有無によるパッドシートの形状
等をそれぞれ示す説明図である。

【図１１】 図１１（ａ）（ｂ）はエンボス加工時のパ
ッドシートの加熱処理の有無によるパッドシートの荷重
分布をそれぞれ示す説明図である。

【図１２】 図１２はこの発明の一実施の形態に係る定
着装置のパッドシートのサンデイング加工を示す説明図
である。

【図１３】 図１３はこの発明の一実施の形態に係る定
着装置のサンデイング加工されたパッドシートを示す斜
視構成図である。

【図１４】 図１４（ａ）〜（ｃ）はサンデイング加工
の方向性をそれぞれ示す説明図である。

【図１５】 図１５はサンデイング加工の方向性による
パッドシート表面の凹凸を示すパラメータとベルト駆動
負荷電流値との関係を示すグラフである。

【図１６】 図１６は実験結果を示す図表である。

【図１７】 図１７は実験結果を示す図表である。

【図１８】 図１８は本発明と従来の定着装置における
エンドレスベルトの空回転数とベルト駆動負荷電流値と
の関係を示すグラフである。

【図１９】 図１９は像ずれの発生メカニズムを示す説
明図である。

【図２０】 図２０はパッドシート表面の凹凸を評価す
るパラメータを示す説明図である。

【符号の説明】

１：定着装置、２：加熱定着ロール、３：エンドレスベ
ルト、４：圧力付与部材、２５：パッドシート（シート
状部材）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 為政 博史 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 中戸川 健司 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 (72)発明者 岡安 孝浩 神奈川県南足柄市竹松1600番地 富士ゼロ ックス株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 AA21 BA11 BA12 BB34

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 加熱源を有する加熱定着部材と、 外周面が前記加熱定着部材に押圧され、トナー像を担持
   した記録媒体が前記加熱定着部材との間に挟み込まれる
   ニップ部を形成する無端ベルトと、 前記無端ベルトの内側面に当接され、加熱定着部材の表
   面に沿って前記無端ベルトを押圧する圧力付与部材と、 前記圧力付与部材と無端ベルトの摺動抵抗を軽減するた
   め前記圧力付与部材を被覆するシート状部材を備えた定
   着装置において、 前記シート状部材は、耐熱性および耐磨耗性を有する材
   料からなり、表面に大きな凹凸が形成されていることを
   特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の定着装置において、 前記シート状部材は、耐熱性および耐磨耗性を有する合
   成樹脂材料からなることを特徴とする定着装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の定着装置において、 前記シート状部材の表面に形成される凹凸は、ＷＣ−ａ
   の値が０．８μｍ以上であることを特徴とする定着装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の定着装置において、 前記シート状部材の表面に形成される凹凸は、先端が鋭
   利なものを押圧し、凸部先端を塑性変形させることを特
   徴とする定着装置。
5. 【請求項５】 請求項１に記載の定着装置において、 前記シート状部材の表面に形成される凹凸は、少なくと
   も無端ベルトの回転方向と異なる方向に研磨またはエン
   ボス加工して形成されることを特徴とする定着装置。
6. 【請求項６】 請求項１に記載の定着装置において、 前記シート状部材は、加熱条件下で凹凸を形成する表面
   処理を行なうか、又は凹凸を形成する表面処理後、加熱
   処理を行うことを特徴とする定着装置。
7. 【請求項７】 請求項１に記載の定着装置において、 前記シート状部材の表面に形成される凸起は、高さが５
   ０μｍ以上であることを特徴とする定着装置。