JP2004361612A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト定着装置において、補助加圧部材で発生する圧力むらに起因する光沢むらの発生を低減し、安定して良好な定着画像が得られる定着装置、及び該定着装置を有する画像形成装置を提供する。
【解決手段】補助加圧部材の定着ベルトとの接触面側に不織繊維集成体からなる弾性部材を設け、弾性部材の支持部材との接合面には、支持加圧ローラの回転軸とほぼ平行な溝部を設ける。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられるベルト式の定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられている定着装置として、弾性層を有して所定の温度に維持された定着ゴムローラと、定着ゴムローラに圧接し、弾性層を有する加圧ゴムローラとによって、未定着のトナー画像が形成された転写材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ定着方式のローラ定着装置が多用されている。
【０００３】
しかしながら、この種のローラ定着装置では、定着ゴムローラの熱抵抗や熱容量が大きいため、ウォーミングアップ時間が長くなると共に、弾性層内側の温度が高くなり、定着ゴムローラの寿命を短くしていた。
【０００４】
また、カラー画像ではベタ面積が大きい画像が多く、ベタ画像は光沢むらなどがあると目立つ。上記の定着ゴムローラの代わりにハードローラを用いる場合は、転写材（記録紙）やトナー層の凹凸に応じ、光沢むらが生じるため、画像品位が低下するという不具合などがあった。
【０００５】
これら光沢むらなどの不具合を解消するために、定着部材として無端状のベルト部材（定着ベルト）を用い、複数のローラ部材により定着ベルトを支持張架するもので、定着ベルト内部の定着ローラ（支持加圧ローラ）と、定着ベルトを挟んで支持加圧ローラと対向する外部加圧ローラと、内部に定着ベルトを加熱する発熱体を有る加熱部材（支持加熱ローラ）とを設け、定着ベルトの回転方向で、支持加圧ローラの上流側あるいは下流側に、ステンレスコアにシリコーンゴムの発泡体からなる弾性部材を被覆した補助加圧ローラと外部加圧ローラとの間に設けられる補助ニップ部と、支持加圧ローラと外部加圧ローラとの間に設けられる主ニップ部とにて記録紙上のトナー像を定着するベルト定着装置が知られている（特許文献１参照）。
【０００６】
また、前記補助加圧ローラに代えて、板状の支持部材の上にシリコンゴムや耐熱性のスポンジからなる弾性部材を被膜した固定部材により補助ニップ部が設けられ、支持加圧ローラと外部加圧ローラとの間に設けられる主ニップ部とにて記録紙上のトナー像を定着するベルト定着装置が知られている（特許文献２および特許文献３参照）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平８−１６６７３４号公報
【０００８】
【特許文献２】
特開平１０−３０７４９３号公報
【０００９】
【特許文献３】
特開平１０−２２８１９９号公報
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記のようなシリコンゴムや耐熱性のスポンジからなる弾性部材で被覆した補助加圧ローラや補助パッドを備えるベルト定着装置にあっては、弾性部材の製造時に発生した材料密度の不均一や、補助加圧ローラや補助パッド組立時に発生した歪みの影響により、補助ニップ部において圧力むらが発生していた。また、弾性部材をステンレスコアや支持部材に貼り付ける際に、該弾性部材を曲面に曲げることで弾性部材内で発生する歪みにより、補助加圧ローラ表面や補助パッドの摺擦面にシワが発生し、補助ニップ部における圧力むらの原因となっていた。そして、この圧力むらは、記録紙上の画像においてはドット状あるいは筋状の光沢むらとなって現れ、不具合の解消としては不十分なものであった。
【００１１】
また、補助パッドは幅広い補助ニップ部を得るために有効であったがその反面、定着ベルトとの当接面積も大きくなるため、補助ニップ部全面に亘って均一な当接を維持することがより困難になる。
【００１２】
さらに、ベルト定着装置においてシリコンゴムや耐熱性のスポンジからなる弾性部材は、長期に亘って加圧された状態で加熱・冷却が繰り返し行われるため、経時とともに徐々に初期の弾性が失われ、圧力むら発生はより顕著なものとなっていた。特に、弾性部材で支持部材を被覆した補助パッドが定着ベルトに摺擦されながら定着ベルトと転写材とを挟持する場合、弾性部材には継続的に押圧されるため、変形や歪みにより発生する圧力むらは顕著であった。
【００１３】
本発明は、上記問題点を解決して、補助加圧部材で発生する圧力むらに起因する光沢むらの発生を低減し、安定して良好な定着画像が得られる定着装置、及び該定着装置を有する画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下記構成により達成することができる。
【００１５】
（１）転写材上の未定着トナー像を定着ベルトと外部加圧部材との間で加圧加熱して固定するベルト定着装置において、
加熱ローラと、
前記加熱ローラに巻き掛けられた定着ベルトと、
前記定着ベルトと前記転写材とを挟持搬送する支持加圧ローラと、
前記定着ベルトと前記転写材とを挟持する補助加圧部材とを有し、
前記補助加圧部材の少なくとも一部に、不織繊維集成体からなる部材が設けられたことを特徴とする定着装置。
【００１６】
（２）前記補助加圧部材は、少なくとも支持部材を有し、かつ前記定着ベルトに摺擦されながら前記定着ベルトと前記転写材とを挟持し、
前記不織繊維集成体からなる部材は、前記支持部材の前記定着ベルトとの対向面側に設けられたことを特徴とする（１）に記載の定着装置。
【００１７】
（３）転写材上の未定着トナー像を定着ベルトと外部加圧部材との間で加圧加熱して固定するベルト定着装置において、
加熱ローラと、
前記加熱ローラに巻き掛けられた定着ベルトと、
前記定着ベルトと前記転写材とを挟持搬送する支持加圧ローラと、
前記定着ベルトと前記転写材とを挟持する補助加圧部材とを有し、
前記補助加圧部材の少なくとも一部に、アルミナを主成分とする部材が設けられたことを特徴とする定着装置。
【００１８】
（４）前記補助加圧部材は、少なくとも支持部材を有し、かつ前記定着ベルトに摺擦されながら前記定着ベルトと前記転写材とを挟持し、
前記アルミナを主成分とする部材は、前記支持部材の前記定着ベルトとの対向面側に設けられたことを特徴とする（３）に記載の定着装置。
【００１９】
（５）転写材上の未定着トナー像を定着ベルトと外部加圧部材との間で加圧加熱して固定するベルト定着装置において、
加熱ローラと、
前記加熱ローラに巻き掛けられた定着ベルトと、
前記定着ベルトと前記転写材とを挟持搬送する支持加圧ローラと、
前記定着ベルトに摺擦されながら前記定着ベルトと前記転写材とを挟持する補助加圧部材とを有し、
前記補助加圧部材は支持部材と、前記支持部材の前記定着ベルトとの対向面側に接合する弾性部材とからなり、
前記支持部材の前記定着ベルトとの対向面は、凹形状を有し、
前記弾性部材の前記支持部材との接合面には、前記支持加圧ローラの回転軸とほぼ平行な溝部が設けられていることを特徴とする定着装置。
【００２０】
（６）（１）〜（５）の何れか１項に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【００２１】
（１）の発明は、補助加圧部材の定着ベルトとの接触面側に不織繊維集成体からなる部材が設けられていることにより、歪みや変形を繊維間の微小なずれで吸収できるので、長期間に亘って加圧下で加熱・冷却を繰り返しても、補助加圧部材の変形ならびに弾性の経時劣化が起こりにくく、長期に亘って光沢むらのない安定した画像を供給することが可能となる。
【００２２】
（２）及び（４）の発明は、特に、変形や歪みが発生しやすい、弾性部材で支持部材を被覆した補助パッドを補助加圧部材として使用する場合に、光沢むらのない安定した画像を供給することが可能となる。
【００２３】
（３）の発明は、補助加圧部材の定着ベルトとの接触面側に、断熱性ならびに耐熱性に優れたアルミナを主成分とする部材が設けられていることにより、長期に亘って圧力むらが発生しにくいものとなり、光沢むらのない安定した画像を供給することが可能となる。また、断熱性が向上することにより、ウォームアップ時等における定着装置の昇温時間を短縮することが可能となる。
【００２４】
（５）の発明は、弾性部材の支持部材との接合面に、支持加圧ローラの回転軸とほぼ平行な溝部が設けられていることにより、弾性部材に発生する歪みが該溝部断面の変形によって軽減されて、圧力むらが発生しにくいものとなり、光沢むらのない安定した画像を供給することが可能となる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を限定するものではない。
【００２６】
本発明にかかわる補助加圧手段を有する定着装置、および該定着装置を備える画像形成装置について、図１にて以下に述べる。
【００２７】
図１において、画像形成装置ＧＳは、画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。
【００２８】
画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、ベルト状の中間転写体６と給紙搬送手段及び後述する定着装置１７とからなる。
【００２９】
画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。この際、原稿台上から搬送される原稿Ｄは、光沢レベル選択手段として用いられる光沢度レベル検出センサＰＫａにより、原稿画像の光沢度、および原稿画像のモノクロ、カラーの判別や両面画像の判別が行われる。
【００３０】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、画像書き込み部（露光手段）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに信号を送る。
【００３１】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体としての感光体ドラム１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体としての感光体ドラム１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像担持体としての感光体ドラム１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像担持体としての感光体ドラム１Ｋ、帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを有する。帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。
【００３２】
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の、小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する現像装置である。
【００３３】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ及び１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ及び７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された転写材としての記録紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置１７に形成され、定着位置に先立って位置した補助ニップ部Ｎａ（図２参照、図１には不図示）、および定着装置１７に形成される主ニップ部Ｎｂ（図２参照、図１には不図示）において記録紙Ｐが挟持され、熱と圧力とを加えることにより記録紙Ｐ上のカラートナー像（或いはトナー像）が定着されて記録紙Ｐ上に固定され、排紙経路側の排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００３４】
両面画像形成時には、一方の面（表面）にカラー画像（カラートナー像）が形成され、定着装置１７から排出された記録紙Ｐは、分岐手段２６によりシート排紙路から分岐され、それぞれ給紙搬送手段を構成する、下方の循環通紙路２７Ａを経て、再給紙機構（ＡＤＵ機構）である反転搬送路２７Ｂにより表裏を反転され、再給紙搬送部２７Ｃを通過して、給紙ローラ２２Ｄにおいて合流する。反転搬送（循環反転搬送）された記録紙Ｐは、タイミングローラ２３を経て、再度２次転写ローラ７Ａに搬送され、記録紙Ｐの他方の面（裏面）上にカラー画像（カラートナー像）が一括転写される。カラー画像が転写された記録紙Ｐは、定着装置１７により定着処理され、排紙経路側の排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００３５】
一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００３６】
なお、上記画像形成装置の説明においては、カラー画像形成にて説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。
【００３７】
本発明にかかわる補助加圧部材を備える定着装置について、図２を用いて以下に説明する。
【００３８】
本発明にかかわる定着装置１７は、図２に示す構成となっていて、無端状のベルト部材からなる定着ベルト２７と、定着ベルト２７の内周面の一方において定着ベルト２７を支持張架する支持加圧ローラ１７ａと、定着ベルト２７の内周面の他方において定着ベルト２７を支持張架し、内部に発熱体としてのハロゲンヒータＨＬａを有する加熱ローラとしての支持加熱ローラ１７ｃと、定着ベルト２７を挟んで支持加圧ローラ１７ａと当接し、内部に発熱体としてのハロゲンヒータＨＬａを有し、支持加圧ローラ１７ａを押圧（加圧）する外部加圧部材としての外部加圧ローラ１７ｂと、定着ベルト２７の内周面において、外部加圧ローラ１７ｂを押圧（加圧）する補助加圧部材としての補助パッドＨＰとを備えるものである。
【００３９】
定着ベルト２７を挟んで支持加圧ローラ１７ａと外部加圧ローラ１７ｂとの間に定着ニップ部Ｎｂを形成すると共に、定着ニップ部Ｎｂの上流で（定着ニップ部Ｎｂに先行して）、定着ベルト２７と外部加圧ローラ１７ｂとが対向して、定着ベルト２７を外部加圧ローラ１７ｂに巻きかける補助ニップ部Ｎａを形成して、該補助ニップ部Ｎａと定着ニップ部Ｎｂとを通して加熱と加圧とにより記録紙Ｐ上のトナー像（或いはカラートナー像）を固定定着するものである。また、定着ベルト２７を張架するためのガイド部材としての案内枠ＧＢａが設けられる。
【００４０】
支持加熱ローラ１７ｃに巻き掛けられた定着ベルト２７としては、基体として内径６０〜１５０ｍｍ程度で、厚さが２０〜８０μｍ程度のニッケル電鋳ベルト、或いは厚さが５０〜２００μｍ程度のポリイミド等の耐熱性樹脂ベルトを基体として用い、該基体の外側（外周面）に、厚さ１００〜５００μｍ程度のシリコンゴムを被覆したものに、離型層として表面に厚さ３０〜５０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）やＰＴＦＥコーティング加工を施し、或いはＰＦＡチューブを被覆したものを用いる。
【００４１】
支持加圧ローラ１７ａは、例えばＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼管）等のスチール材を用いた、肉厚２〜５ｍｍ程度の円筒状の金属パイプ１７１ａと、該金属パイプ１７１ａの外周面に厚さ０．５〜５ｍｍのシリコンゴム層１７２ａを設け、さらに該シリコンゴム層１７２ａの外側に厚さ３０〜７０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブ１７３ａとからなる、外径２０〜５０ｍｍ程度のソフトローラとして構成される。
【００４２】
外部加圧ローラ１７ｂは、例えばＳＴＫＭ（機械構造用炭素鋼管）等のスチール材やアルミ材を用いた、肉厚２〜５ｍｍ程度の円筒状の金属パイプ１７１ｂと、該金属パイプ１７１ｂの外周面に厚さ１〜３ｍｍのシリコンゴム層１７２ｂを設け、さらに該シリコンゴム層１７２ｂの外側に厚さ２０〜５０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）チューブを用いた離型層１７３ｂとからなる、外径４０〜８０ｍｍ程度のソフトローラとして構成される。
【００４３】
支持加熱ローラ１７ｃは、基体として例えばアルミ材を用いた、肉厚１〜２ｍｍ程度の円筒状の金属パイプ１７１ｃと、該金属パイプ１７１ｃの外周面に厚さ１０〜３０μｍ程度のＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）コーティング１７２ｃとを形成した、外径４０〜８０ｍｍ程度のローラ部材として構成される。
【００４４】
補助パッドＨＰは、外部加圧ローラ１７ｂの回転軸と平行に設けられ、加圧切換手段２００により、補助ニップ部Ｎａでの外部加圧ローラ１７ｂへの荷重が変更可能あるいは押圧解除可能となっている。加圧切換手段２００は、不図示の駆動モータ、バネ受けＳＰＡ、補助パッドＨＰ側の保持部材ＨＧ、押圧バネＳＰａによって構成されており、駆動モータ偏芯軸を中心として回転される偏芯カム（不図示）の回転により、バネ受けＳＰＡを移動せしめて、バネ受けＳＰＡと補助パッドＨＰ側の保持部材ＨＧとの間に設けられ、補助パッドＨＰを押圧する押圧バネＳＰａの押圧力を変更する。上記バネ受けＳＰＡには、加圧切換手段２００による記録紙Ｐへの圧力を検知する圧力センサＰＳａが設けられる。
【００４５】
案内枠ＧＢａは、定着ベルト２７の移動を案内するもので、定着ベルト２７と摺擦されている。また、案内枠ＧＢａは、補助パッドＨＰと係合しており、補助パッドＨＰによる補助ニップＮａでの加圧のための強度確保部材を兼ねるため、金属あるいは樹脂を用いて機械的強度を確保している。
【００４６】
定着装置１７による定着動作を以下に説明する。
不図示の駆動モータにより支持加圧ローラ１７ａを回転駆動し、支持加圧ローラ１７ａの回転により定着ベルト２７を支持搬送させて従動回転させる。外部加圧ローラ１７ｂを回転駆動し、外部加圧ローラ１７ｂにより定着ベルト２７を搬送し、定着ベルト２７を従動回転させるようにしてもよい。
【００４７】
トナー層には、定着ベルトのゴム層、もしくはごく薄い離型性を有する層を介して定着ベルトのゴム層が当接されるため、ゴム層が変形して転写材やトナー層の凹凸に追従して、定着ベルトがトナー層が均一に接触し、光沢むらなどのない均一な定着が行われ、トナー画像は適度な光沢を持ち、また定着後、転写材は安定して定着ベルトから分離する。
【００４８】
図２に示すように、定着ベルト２７と外部加圧ローラ１７ｂおよび補助パッドＨＰとの間に形成される補助ニップ部Ｎａと、支持加圧ローラ１７ａと外部加圧ローラ１７ｂとの間に形成させる定着ニップ部Ｎｂとにより、進入ガイド板１７ｓを通して定着領域へ進入される記録紙Ｐ上のトナー像（或いはカラートナー像）を加圧加熱し、記録紙Ｐ上に固定定着させる。
【００４９】
また、支持加熱ローラ１７ｃ及び外部加圧ローラ１７ｂに接触或いは非接触で、温度センサＴＳａを設け、支持加熱ローラ１７ｃ及び外部加圧ローラ１７ｂの温度制御を行う。また、定着ベルト２７にも接触或いは非接触の温度を検知する温度センサを設けて、定着ベルト２７の温度制御を行うようにしてもよい。勿論、温度センサＴは一方のみならず双方に設けることも可能である。
【００５０】
記録材上の画像について高光沢度や低光沢度などの光沢度の選択を可能とする場合、光沢度の選択は、図１にて説明した画像形成装置ＧＳの不図示の操作部、或いは外部のコンピュータ等より行われる。そして、高光沢度を得たい場合には、補助加圧手段である補助パッドＨＰを押圧し、補助ニップ部Ｎａを形成し、さらに定着ベルト２７の制御温度を上げる。また低光沢度の場合には、補助ニップ部Ｎａができないように補助パッドＨＰや外部加圧ローラ１７ｂを移動させると共に、定着ベルト２７の制御温度を下げる。中間的な光沢度を得ることも、温度の高低と補助ニップ部Ｎａの有無を適宜組み合わせることで、可能になる。この際、異なった曲率の面をもつ複数の転写材案内手段であるガイド板５０Ａ及びガイド板５０Ｂを設け、補助ニップの有無に対応して切替を行うことで、記録紙Ｐの適切なカール矯正を行うことが可能となる。
【００５１】
なお、本実施の形態では、定着ニップ部Ｎｂの用紙搬送上流側に補助パッドＨＰを設けたが、定着ニップ部Ｎｂの用紙搬送下流側に補助パッドＨＰを設けても同様な効果が得られることは言うまでもない。
【００５２】
本発明にかかわる補助加圧部材である補助パッドＨＰについて、図３を用いて以下に説明する。
【００５３】
本発明にかかわる補助パッドＨＰは、図３に示す構成となっていて、図２の保持部材ＨＧと当接する支持部材ＨＰ１、弾性部材ＨＰ２、図２の定着ベルト２７と当接する低摩擦シートＨＰ３からなる。
【００５４】
支持部材ＨＰ１は、補助パッドＨＰの機械的強度を主に担うもので、金属や樹脂あるいはそれらの複合材料等により成型されており、補助ニップ部Ｎａにおいて均一な圧力で定着ベルト２７及び記録紙Ｐに当接するために、外部加圧ローラ１７ｂの外周面に沿った曲面に、摺擦部材ＨＰ２及び低摩擦シートＨＰ３及び定着ベルト２７の厚みを加えた曲面に沿った凹形状とされている。支持部材ＨＰ１の幅（紙面水平方向の長さ）は、定着装置１７において形成する補助ニップ部Ｎａの長さに応じて任意の長さとすることができるが、例えば幅８〜１５ｍｍ程度が一般的である。支持部材ＨＰ１の幅（紙面奥行方向の長さ）は、定着装置１７を通過する用紙の最大幅に合わせたものであることが好ましい。
【００５５】
弾性部材ＨＰ２は、耐熱性樹脂もしくは無機材料を主成分とする不織繊維集成体、もしくはアルミナを主成分とする弾性材料で構成されている。ここで不織繊維集成体とは、編繊によらずに繊維あるいは糸の集成体が、化学的、熱的、または機械的に結合されたものをいう。なお、繊維と繊維とが互いに接触することによる摩擦により、或いは互いにもつれ合うことなどにより一定の形状を保っている場合、これも機械的に結合されたことに含める。これに対し、織布とは、一般に定義されるように、縦糸と横糸とが交錯してできた布地を意味する。
【００５６】
耐熱性樹脂としては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）等が挙げられ、無機材料としては、ガラス、セラミック、シリカ、アルミナ、窒化ホウ素、ジルコニア、窒化ケイ素等が挙げられる。
【００５７】
弾性部材ＨＰ２に断熱性ならびに耐熱性に優れたアルミナを主成分とする弾性材料を用いることにより、支持部材ＨＰ１への熱流出を抑えることが可能となり、支持部材ＨＰ１の熱変形により発生する圧力むらを抑制することが可能となる。
【００５８】
弾性部材ＨＰとして最も好ましくは、アルミナ繊維からなる不織断熱材であり、具体的には、イソウールペーパー（イソライト工業（株）製）である。
【００５９】
弾性部材ＨＰ２の厚みは、使用する材料、繊維密度、繊維の太さによって適宜調整されるが、支持部材ＨＰ１に貼り付けた時に歪みが発生しにくく、長期に亘って圧力むらが発生しにくいことから、好ましくは１ｍｍ〜１０ｍｍであり、より好ましくは１〜３ｍｍである。
【００６０】
弾性部材ＨＰ２の支持部材ＨＰ１との接合面（接着面）には、溝部である切れ目ＨＰ４が、外部加圧ローラ１７ｂのローラ軸とほぼ平行（紙面奥行方向）に、複数設けられている。切れ目ＨＰ４の断面は、弾性部材ＨＰ２が支持部材ＨＰ１の曲面に沿って曲げられているので、切れ目底部から開口部に向けて広がるくさび形状に変形している。
【００６１】
切れ目ＨＰ４が設けられることにより、弾性部材ＨＰ２を支持部材ＨＰ１の曲面に貼り付けた際に、曲率により発生する弾性部材ＨＰ２の表裏での圧縮伸張差による歪みが、該切れ目断面の変形によって吸収され、定着ベルト２７と摺擦する面にしわが発生しにくくなり、補助ニップＮａの全面に亘って均一な圧力が付与される。また、補助パッドＨＰを組み立てる際に、切れ目ＨＰ４により弾性部材ＨＰ２の復元力が該切れ目断面の変形によって減衰されるために、弾性部材ＨＰ２の支持部材ＨＰ１の曲面への貼り付けや、保護シートＨＰ３の貼り付け作業を行う際に、設置位置ずれが発生しにくくなり、組み立て作業性が向上し、補助パッドＨＰの不良品発生も低減される。
【００６２】
切れ目ＨＰ４の溝部の形状や深さは、弾性部材の材料、厚み、幅、支持部材の曲面の曲率等によって適宜選択されるが、好ましくは弾性部材の厚みの半分以上の深さ、弾性部材の厚み以下の間隔、より好ましくは弾性部材の厚みと同程度の間隔で設けられている。本実施の形態では、切れ目ＨＰ４は、補助パッドＨＰの幅方向に等間隔に５本の切れ目を入れてある。
【００６３】
低摩擦シートＨＰ３は、必要に応じて、弾性部材ＨＰ２の定着ベルト２７との摺擦面側全面に設けられるフィルム状の部材である。低摩擦シートＨＰ３は、定着ベルト２７との摺動抵抗を低減し、また弾性部材ＨＰ２を構成する繊維の間にゴミ等が入らないように保護するためのものであり、低摩擦係数、高引張強度であることが好ましい。具体的にはフッ素樹脂を主成分とするシートであり、エクセライド（（株）ニチアス製フィラー入り４フッ化エチレン樹脂）、ＫＷＸ（光洋化学（株）製フィラー非含有ポリ４フッ化エチレン樹脂）、チューコーフローファブリック（中興化成工業（株）製テフロン（Ｒ）含浸ガラス繊維シート）等である。低摩擦シートＨＰ３の厚さは、目的に応じて適宜に選択可能であるが、０．１〜１ｍｍ程度であり、弾性部材ＨＰ２を構成する繊維の崩壊が起こらないようにするために、弾性部材ＨＰ２の側面を覆って支持部材ＨＰ１にネジＮｅで固着されている。
【００６４】
【実施例】
図１の画像形成装置と図２のベルト定着装置とを用い、アルミナを主成分とする不織繊維集成体を弾性部材とした補助パッドＨＰの定着性に対する性能テストを行なった。主な画像形成条件及び定着装置の条件は以下の通りである。
【００６５】
記録紙Ｐ：６４ｋｇ／ｍ^２（１０００枚）の紙厚の普通紙
環境条件：温度２５℃、湿度５０％
線速度：２５０ｍｍ／ｓｅｃ
定着装置：定着方式としては図２にて説明した補助パッドＨＰと加圧切換手段２００とを有するベルト方式の定着装置を用いてテストを行った。なお、加圧切換手段２００による押圧力は、１５０Ｎに設定し、支持加圧ローラ１７ｃによる押圧力は７００Ｎに設定した。
【００６６】
具体的構成は下記の如くである。
定着ベルト２７：基体として内径８０ｍｍで厚さ９０μｍのポリイミド樹脂からなるベルトの外側（外周面）に、厚さ１５０μｍの絶縁性のシリコンゴムを被覆したものに、離型層として表面に厚さ３０μｍのフッ素樹脂（ＰＴＦＥ）コーティング加工を施したものを用いた。
【００６７】
支持加圧ローラ１７ａ：アルミ材を用いた肉厚３ｍｍの円筒状の金属パイプと、該金属パイプの外周面にシリコン材を用い、厚さ（肉厚）４ｍｍ厚で、ゴム硬度５０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）のゴム層よりなるゴムローラ層と、ゴムローラ層の表面に５０μｍのフッ素樹脂（ＰＦＡ）チューブを被覆した離型層とを形成した、外径３０ｍｍのハードローラを用い、定着駆動モータにより駆動した。
【００６８】
外部加圧ローラ１７ｂ：アルミ材を用いた肉厚２ｍｍの円筒状の金属パイプと、該金属パイプの外周面にシリコン材を用い、厚さ（肉厚）２ｍｍで、ゴム硬度が１０Ｈｓ（ＪＩＳ、Ａゴム硬度）のゴム層よりなるゴムローラ層と、ゴムローラ層の表面に５０μｍのフッ素樹脂（ＰＦＡ）チューブを被覆した離型層とを形成し、内部にハロゲンヒータを有する外径５０ｍｍのソフトローラを用いた。
【００６９】
支持加熱ローラ１７ｃ：アルミ材を用いた、肉厚２ｍｍの円筒状の金属パイプと、該金属パイプの外周面に厚さ３０μｍのＰＦＡコーティング加工を施した離型層とを形成し、内部にハロゲンヒータを有する外径５０ｍｍのハードローラを用いた。
【００７０】
補助パッドＨＰ：支持部材は、厚さ５ｍｍ、幅９．０ｍｍの鉄材にポリフェニンレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂の成型物を装着して構成し、ＰＰＳ樹脂成型物の、定着ベルトとの対向面側の曲率は、Ｒ２６．６ｍｍとした。弾性部材は、表１に示す材料を用い、厚さを１．６ｍｍ、支持部材との接合面には、深さ１．０ｍｍの長さ方向に平行な５本の切れ目を等間隔で入れた。支持部材に弾性部材を仮止めした後、厚さ０．４ｍｍのエクセライド（（株）ニチアス製フィラー入り４フッ化エチレン樹脂）で定着ベルトとの当接面を被覆して、支持部材にネジ止めした。
【００７１】
【表１】

【００７２】
上記構成により定着ニップ部の幅は６．８ｍｍであり、補助ニップ部の幅は７．５〜９．０ｍｍであった。また、外部加圧ローラの温度は１７５℃の設定温度としてテストを行った。
〈評価〉
ベルト定着装置において以下の評価を行った。その結果を表２に示した。
【００７３】
補助ニップの最大値−最小値（ｍｍ）：補助ニップ部の用紙搬送法線方向に連続して補助ニップ部Ｎａの長さを測定し、その最大幅と最小幅の差を示した。補助ニップ部の長さ、ニップ部の圧力が低いと短く、ニップ部の圧力が高いと長くなることが確認されており、すなわちニップ部の長さの最大値と最小値が大きいということは圧力むらが発生していると判断でき、画像の光沢むらとなって表れる。
【００７４】
光沢むら官能評価：連続プリントテストを行い、初期、連続５万プリント後、連続２０万プリント後それぞれでの画像の光沢むらを目視にて官能評価した。評価は下記のとおりである。
Ａ：光沢むらを判別不可能
Ｂ：５０ｃｍ離れて光沢むらを判別不可能
Ｃ：５０ｃｍ離れて光沢むらを判別可能
なお、Ａ’は上記ＡとＢとの中間の程度を表す。
【００７５】
【表２】

【００７６】
表２から、比較の定着装置に比べて本発明の定着装置は、長期に亘る連続プリント後であっても、光沢むらのない、良好な定着画像が得られることが明らかである。
【００７７】
【発明の効果】
請求項１の発明により、長期間に亘って加圧下で加熱・冷却を繰り返しても、補助加圧部材の変形ならびに弾性の経時劣化が起こりにくいために、長期に亘って光沢むらのない安定した画像を供給することが可能となる。
【００７８】
請求項２の発明により、特に、変形や歪みが発生しやすい、弾性材料で支持部材を被覆した補助パッドを補助加圧部材として使用する場合に、光沢むらのない安定した画像を供給することが可能となる。
【００７９】
請求項３の発明により、長期に亘って圧力むらが発生しにくいものとなり、光沢むらのない安定した画像を供給することが可能となる。
【００８０】
請求項４の発明により、特に、変形や歪みが発生しやすい、弾性材料で支持部材を被覆した補助パッドを補助加圧部材として使用する場合に、光沢むらのない安定した画像を供給することが可能となる。
【００８１】
請求項５の発明により、弾性部材の支持部材との接合面に、支持加圧ローラの回転軸とほぼ平行な溝部が設けられているので、弾性部材に発生する歪みが軽減されて、圧力むらが発生しにくいものとなり、光沢むらのない安定した画像を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかわる定着装置を備える画像形成装置の概要断面構成図である。
【図２】本発明にかかわる補助加圧手段を備える定着装置の概要断面図である。
【図３】本発明にかかわる補助加圧手段を示す図である。
【符号の説明】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ 感光体ドラム
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ 帯電手段
３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ 露光手段
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ 現像装置
１７ 定着装置
１７ａ 支持加圧ローラ
１７ｂ 外部加圧ローラ
１７ｃ 支持加熱ローラ
２６ 分岐手段
２７Ａ 循環通紙路
２７Ｂ 反転搬送路
２７Ｃ 再給紙搬送部
２７ 定着ベルト
５０ 転写材排出経路形成手段
２００ 加圧切換手段
ＨＬａ ハロゲンランプ
ＨＰ 補助パッド
ＨＰ１ 支持部材
ＨＰ２ 弾性部材
ＨＰ３ 低摩擦シート
ＧＳ 画像形成装置
Ｎａ 補助ニップ部
Ｎｂ 主ニップ部
ＰＳａ 圧力センサ
ＴＳａ 温度センサ
Ｐ 記録紙

Claims (6)

1. 転写材上の未定着トナー像を定着ベルトと外部加圧部材との間で加圧加熱して固定するベルト定着装置において、
   加熱ローラと、
   前記加熱ローラに巻き掛けられた定着ベルトと、
   前記定着ベルトと前記転写材とを挟持搬送する支持加圧ローラと、
   前記定着ベルトと前記転写材とを挟持する補助加圧部材とを有し、
   前記補助加圧部材の少なくとも一部に、不織繊維集成体からなる部材が設けられたことを特徴とする定着装置。
2. 前記補助加圧部材は、少なくとも支持部材を有し、かつ前記定着ベルトに摺擦されながら前記定着ベルトと前記転写材とを挟持し、
   前記不織繊維集成体からなる部材は、前記支持部材の前記定着ベルトとの対向面側に設けられたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 転写材上の未定着トナー像を定着ベルトと外部加圧部材との間で加圧加熱して固定するベルト定着装置において、
   加熱ローラと、
   前記加熱ローラに巻き掛けられた定着ベルトと、
   前記定着ベルトと前記転写材とを挟持搬送する支持加圧ローラと、
   前記定着ベルトと前記転写材とを挟持する補助加圧部材とを有し、
   前記補助加圧部材の少なくとも一部に、アルミナを主成分とする部材が設けられたことを特徴とする定着装置。
4. 前記補助加圧部材は、少なくとも支持部材を有し、かつ前記定着ベルトに摺擦されながら前記定着ベルトと前記転写材とを挟持し、
   前記アルミナを主成分とする部材は、前記支持部材の前記定着ベルトとの対向面側に設けられたことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
5. 転写材上の未定着トナー像を定着ベルトと外部加圧部材との間で加圧加熱して固定するベルト定着装置において、
   加熱ローラと、
   前記加熱ローラに巻き掛けられた定着ベルトと、
   前記定着ベルトと前記転写材とを挟持搬送する支持加圧ローラと、
   前記定着ベルトに摺擦されながら前記定着ベルトと前記転写材とを挟持する補助加圧部材とを有し、
   前記補助加圧部材は支持部材と、前記支持部材の前記定着ベルトとの対向面側に接合する弾性部材とからなり、
   前記支持部材の前記定着ベルトとの対向面は、凹形状を有し、
   前記弾性部材の前記支持部材との接合面には、前記支持加圧ローラの回転軸とほぼ平行な溝部が設けられていることを特徴とする定着装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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