JP2005338350A - 定着装置及び定着部材へのマーキング方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着スリーブへのレーザーマーキング処理による定着スリーブ耐久性低下を抑える。
【解決手段】 弾性層表面へロット番号等のマーキングを行った後、表面離型層を形成する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンター（ＬＢＰと称す）、プリンター、ファクシミリ、マイクロフィルムリーダプリンター、記録機等の画像形成装置に使用される定着器に関するものである。

さらに詳しくは、電子写真、静電記録、磁気記録等の適時の画像形成プロセス手段により加熱溶融性の樹脂等よりなるトナーを用いて、転写材（紙、印刷紙、転写材シート、エレクトロファックスシート、静電記録シート、ＯＨＴシート、光沢紙、光沢フィルムなど）の面に直接転写方式もしくは間接転写方式で目的の画像情報に対応した未定着トナー画像を形成担持させ、該未定着トナー画像を、該画像を担持している転写材面上に永久固着画像として加熱定着処理する方式の定着装置に関するものである。

本発明は、可撓性を有するエンドレスベルト状の基層上に弾性層、離型層を形成した定着スリーブへのマーキングに関するものである。

近年、プリンターや複写機等の画像形成装置におけるカラー化が進んできている。

このようなカラー画像形成装置に使用される定着装置としては、定着部材に弾性層を有する熱ローラ定着方式に代わり、定着部材として可撓性を有するエンドレスベルト状の基層上に弾性層、離型層を形成した定着スリーブを用いたベルト定着装置が知られている。

このような定着スリーブへ情報（製造ロット番号、加工向き等）を付与する方法として、特開平０６−０６４１１９号公報のようにレーザーマーキング処理によって、対象表面へレーザービームを照射し、対象表面を溶融することで対象表面（定着スリーブの離型層表面）に文字等を書いたり、もっと簡便には定着スリーブ内面へ文字をインクにて記入する方法等が従来知られている。
特開平６−６４１１９号公報

しかしながら、このような従来のマーキング方法では、次のような問題点が有った。

１）レーザーマーキング処理により定着スリーブの離型層表面に文字を記入する方法では、レーザーの熱により離型層に使用されているフッ素樹脂層を溶かして表面に凹凸を付け文字を記入しているため、その部分（凹部）のフッ素樹脂層の厚みが薄くなってしまう。

このため、薄い部分から樹脂層に亀裂が入ったり、バイアス等を印可している場合にはこの部分にて絶縁耐圧が低下しピンホールリーク等が発生する
２）定着スリーブ内面に文字等をインクなどで記入する場合には、定着スリーブの回転に伴い、定着スリーブ内面が摺擦するため、記入した文字が削れにより消えてしまったり、見えにくくなる
など問題があった。

（発明の目的）
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、簡易な方法で、長寿命な定着スリーブへのマーキング方法を提供することを目的とする。

本発明では、基層、弾性層及び表面離型層を順に形成した定着部材を使用する定着装置において、前記弾性層表面へロット番号等のマーキングを行った後、表面離型層を形成することにより課題を解決する。

（作用）
本発明では、ゴム層表面にマーキングを施した後、定着スリーブ表層を形成するため、マーキング部が表層で保護されるため、通紙時等の定着スリーブの削れが発生しても、マーキング部は視認できる状態を維持できる。また、表層部へは、影響ないため、表層部の裂け、キズ、ピンホール等を防止できる。

したがって、本発明によれば、基層、弾性層及び表面離型層を順に形成した定着部材を使用する定着装置において、前記弾性層表面へロット番号等のマーキングを行った後表面離型層を形成することにより、マーキング部が表層で保護されるため、通紙時等の定着スリーブの削れが発生しても、マーキング部は視認できる状態を維持でき、また、表層部へは、影響ないため、表層部の裂け、キズ、ピンホール等を防止でるため、簡易な方法で、長寿命な定着スリーブへのマーキング方法を提供できる。

（実施例１）
図１に本発明の定着装置が使用されるカラー画像形成装置の一例の概略構成図を示す。

本実施例では中間転写体方式のインラインカラー画像形成装置を用いている。

また、定着装置後に公知の自動両面搬送手段である自動両面機構（不図示）を備えており一度定着した転写材を自動的に表裏を反転させ再給紙搬送させることができる。

図１において、実線で示した部分は、自動両面時の一面目の定着動作を行う転写材の搬送経路であり、点線で示した部分は、前述した自動両面機構による２面目定着時の転写材の反転搬送経路である。

以下に本実施系のカラー画像形成装置の構成について説明する。

本実施例では、感光体ドラム（ＯＰＣドラムを本実施例では使用）、帯電手段（不図示）、トナー現像器（不図示）、感光体ドラムのクリーニング手段（クリーニングブレードを本実施例では使用：不図示）等をひとつの容器にまとめた、いわゆるオールインワンＣＲＧ２を使用している。イエロー（Ｙ）トナーを使用しているイエローＣＲＧ ２Ｙ,マゼンタ（Ｍ）トナーを使用しているマゼンタＣＲＧ ２Ｍ,シアン（Ｃ）トナーを使用しているシアンＣＲＧ ２Ｃ、ブラック（Ｋ）トナーを使用しているブラックＣＲＧ ２Ｋ、の４個のＣＲＧを使用している。

上記４色のトナーＣＲＧに対応した、４個の光学系１が設けられており、光学系（レーザー走査露光光学系を本実施例では使用）より画像データに基づいた走査光が、帯電手段（帯電ローラを本実施例では使用）により一様に帯電された感光体ドラム上を露光することにより、感光体ドラム表面に画像に対応する静電潜像が形成される。現像剤であるトナー（非磁性１成分トナーを本実施例では使用）が静電潜像の形成された感光体ドラム表面に供給される。現像ローラに印加される現像バイアスを、帯電電位と潜像（露光部）電位の間の適切な値に設定することで、負の極性に帯電されたトナーが、感光体ドラム上の静電潜像に選択的に付着される、現像が行われる。

感光体ドラム上に現像された単色トナー画像は、該感光体ドラムと同期して略等速で回転する中間転写体３（中間転写ベルトを本実施例では使用）上へ、一次転写ローラ９に印加されるトナーと逆極性である正極性のバイアスにより１次転写される。

一次転写後、感光体上に転写残として残ったトナーは、クリーニング手段（不図示：クリーニングブレードを本実施例では使用）により除去される。

上記工程を中間転写体の回転に同期して、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のＣＲＧに対して順次行い、中間転写体上に各色の１次転写トナー画像を順次重ねて形成していく。単色のみの画像形成時(単色モード)には上記行程は目的の色（例えば黒色）の現像器についてのみ行なわれる。

また、転写材供給部となる転写材カセット13或いは転写材トレイ（ＭＰトレイ）１４にセットされた転写材Ｐは、給送ローラ１２により夫々選択的に給送され、２次転写部に所定のタイミングでレジストローラ対８により中間転写体３と２次転写手段１０とのニップ部に搬送される。

中間転写体３上に形成された一次転写トナー画像は、２次転写手段１０（２次転写ローラを本実施例では使用）に印加されるトナーと逆極性である正極性のバイアスにより転写材Ｐ上に一括転写される。

２次転写後中間転写体上に残った2次転写残トナーは、中間転写体のクリーニング手段（クリーニングブレードを本実施例では使用）４により除去される。

なお、図中、５は中間転写体３の駆動ローラ、６はテンションローラー、７は２次転写対向ローラである。

中間転写体３として使用している中間転写ベルトとしては、厚さ５０μｍ〜２００μｍ、体積抵抗率１０⁸Ωｃｍ〜１０¹⁶Ωｃｍ程度のＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリアミド、ポリイミド、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ポリカーボネート等の樹脂フィルムベルトや０．５ｍｍ〜２ｍｍ厚程度の低抵抗なゴム基層の上に厚さ数十μｍの離型性の良い高抵抗な樹脂層を設けたゴムベルト等を用いることが出来る。

本実施例では、高耐久性とクリーニングブレードによるクリーニングが可能なことから厚み５０〜７５μmｍポリイミドベルトを使用している。

転写材Ｐ上に２次転写されたトナー画像は、定着手段となる定着装置１１を通過することで転写材Ｐ上に溶融定着され、画像形成装置の出力画像となる。

本発明の第一の実施例における定着装置概略を図２に示す。

定着部材である定着スリーブ２５は、本実施例では長さ約３４０ｍｍ、厚み約３５μm、外径φ２４ｍｍの金属（本実施例では、金属の一例としてＳＵＳ３０４を使用）の可撓性を有する円筒状エンドレススリーブを基層２７とし、その上に厚み約３００μｍの弾性層（本実施例では、一例として熱伝導率約1.6*１０^-3ｃａｌ／ｓｅｃ ｃｍ℃、テストピース硬度(ＪＩＳ−Ａ)が約３０°のシリコンゴムを弾性体として使用）を設け、更に離形表面層２１として厚み約３０μｍのフッ素樹脂チューブ層（本実施例では一例としてテトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルエーテル共重合体の樹脂チューブ（以下ＰＦＡチューブと呼ぶ）を使用）を順次形成した定着スリーブを用いている。

定着フィルムの基層としては、耐熱性、高熱伝導性に優れた金属として、ＳＵＳの他にＮｉ、Ｃｕ，Ａｌの単体や合金等を用いても良い。

定着フィルム内には発熱手段であるセラミックヒータ３６が内包されている。本実施例で使用するセラミックヒータ３６の一例を図６に示す。窒化アルミなどのセラミック基板２８上の定着スリーブと接しない面側（裏面）に、銀パラジウム（ＡｇＰｄ）等の抵抗発熱体３４を設け、その上にガラスコートを設け、定着スリーブに接する面には潤滑層としてポリイミド等を約３から１０μｍ程度コーティングしたものを使用している。

セラミックヒータ３６の定着スリーブとの非当接面側には、発熱手段の温度検出手段としてサーミスタ２９が当接されており、該サーミスタにより発熱手段の温度を検知している。

また、定着スリーブの温度検出手段としてサーミスタ２９１が、定着ニップ出口付近の定着スリーブ内面に当接するように設けられている。サーミスタ２９１により定着スリーブの温度が検出され、所望の温度になるように発熱手段への通電が制御され定着スリーブの温調動作が行われる。また、発熱手段自体の温度は、サーミスタ２９により検出され、過高温になった場合には、発熱手段への通電を緊急停止するなど、検出温度結果により必要な動作を行う。

３０はヒータホルダであり、定着スリーブはヒータホルダにより回転自在に支持されている。

また、ヒータホルダに一体的に設けられたセラミックヒータは図示しない加圧機構により加圧部材（加圧ローラを使用）の方向へ本実施例では総圧約１９６Ｎ（約２０ｋｇｆ）の力で押圧されており、これによりヒータホルダに回転自在に支持された定着スリーブが加圧ローラ２６に圧接されている。

加圧ローラ２６は外径約φ１３ｍｍの鉄（本実施例では一例としてＳＵＭ２４Ｌを使用）製芯金３１の上に、厚さ約３．５ｍｍのシリコンゴム弾性層３２および、離形表面層３３として厚さ約６５μｍのＰＦＡやＦＥＰ（テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体／４フッ化エチレン・６フッ化プロピレン共重合樹脂）などのフッ素樹脂チューブ層（本実施例では、ＰＦＡチューブを使用）が順次形成されている。加圧ローラの外径は、略φ２０ｍｍである。
加圧ローラの製品硬度は約６０度(高分子計器株式会社製硬度計ＡＳＫＥＲ−Ｃを用い、総荷重約９．８Ｎ（約１ｋｇｆ）での硬度値)であった。

定着ニップ幅は約５．５〜６．５ｍｍであった。

本実施例では加圧ローラに不図示の駆動手段により回転駆動がかけられ、定着スリーブは従動回転している。

本実施例に用いられるトナーとしては、重合法により製造され、低軟化点物質を５〜３０重量％含み、形状係数ＳＦ−１が１００〜１１０である実質球形トナー（以下単に重合トナーと称す）を用いている。低軟化点物質としては、ＡＳＴＭＤ３４１８−８に準拠し測定された主体極大ピーク値が４０〜９０℃を示す化合物である。重合トナーの極大ピーク値温度の測定は、例えばパーキンエルマー社製ＤＳＣ−７を用いる。装置検出部の温度補正は、インジウムと亜鉛の融点を用い、熱量の補正についてはインジウムの融解熱を用いる。サンプルは、アルミニウム製パンを用い対照用に空パンをセットし、昇温速度1０℃／ｍｉｎで測定を行った。具体的には、パラフィンワックス、ポリオレフィン、フィッシャートロピッシュワックス、アミドワックス、高級脂肪酸、エステルワックス及びこれらの誘導体またはこれらのグラフト／ブロック化合物が利用できる。好ましくは、下記の一般構造式で示す炭素数が１０以上の長鎖エステル部分を一個以上有するエステルワックスである。具体的なエステルワックスの代表的な化合物の構造式を下記に一般構造式（１）、（２）、及び（３）として示す。

本発明で好ましく用いられるエステルワックスは、硬度０．５〜５．０を有するものである。エステルワックスの硬度は、直径２０ｍｍで厚さが５ｍｍの円筒状のサンプルを作成した後、島津製作所製ダイナミック微小硬度計（ＤＵＨ−２００）を用い、ビッカース硬度を測定した値である。測定条件は、０．５ｇの荷重で負荷速度が９．６７ｍｍ／ｓｅｃの条件で１０μｍ変位させた後、15秒間保持し、得られた打痕形状を測定しビッカース硬度を求める。本発明に好ましく用いられるエステルワックスの硬度は、０．５〜５．０の値を示す。具体的化合物の例を下記の化学式（１）、（２）、（３）、（４）に示す。

なお、ここでいう形状係数ＳＦ−１とは、球状物質の球状の丸さの割合を示す数値であり、球状物質を２次元平面上に投影してできる楕円状の図形の最大長ＭＡＸＬＮＧの２乗を図形面積ＡＲＥＡで割って、１００π／４を乗じたときの値で表わされる。つまり、形状係数ＳＦ−１は次式

で定義されるものである。日立製作所ＦＥ−ＳＥＭ（Ｓ−８００）を用いトナー像を無作為に１００個サンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置（Ｌｕｚｅｘ３）に導入し解析を行い上式より算出したものである。

シアントナーは、次のごとくして調整した。高速攪拌装置を備えた２１リットル用四つ口フラスコ中にイオン交換水７１０重量部と０．１モル／リットル−Ｎａ₃ＰＯ₄水溶液４５０重量部を添加し回転数を１２０００回転に調整し、６５℃に加温せしめた。ここに１．０モル／リットル−ＣａＣｌ₂水溶液６８重量部を徐々に添加し、微少な難水溶液性分散剤Ｃａ₃（ＰＯ₄）₂を含む分散媒系を調整した。一方、分散質系は、
スチレン単量体 １６５重量部
ｎ−ブチルアクリレート単量体 ３５重量部
I.ピクメントブルー１５：３０ １４重量部
飽和ポリエステル １０重量部
{テレフタール酸−プロピレンオキサイド変性ビスフェノール Ａ酸価１５、ピーク分子量：６０００}
サリチル酸金属化合物 ２重量部
下記化合物（極大ピーク値５９．４℃） ６０重量部

上記混合物をアトライターを用い３時間分散させた後、重合開始剤である２、２′−アゾビス（２，４−ジメチルバレロニトリル）１０重量部を添加した分散物を分散媒中に投入し回転数を維持しつつ１５分間造粒した。その後、高速攪拌器からプロペラ攪拌羽根に攪拌器を変え、内温を８０℃に昇温させ５０回転で重合を10時間継続させた。重合終了後スリラーを冷却し、希塩酸を添加し分散媒を除去せしめた。更に洗浄し乾燥を行う事でコールターカウンターで測定したシアントナーの重量平均粒径は６．２μｍで個数変動係数が２７％であり、ＳＦ−１が１０４であった。

同様にして、ＳＦ−１が１０４のイエロートナー、マゼンタトナー及びブラックトナーを製造した。なお、着色剤としては、イエロートナーでは、Ｃ．Ｉ．ピグメントイエロー１７、マゼンタトナーでは、Ｃ．Ｉ．ピグメントレッド１２２及びブラックトナーでは、カーボンブラックを用いた。

定着装置１１では、加圧ローラが約１００ｍｍ／ｓｅｃ程度の周速度で回転駆動されると共に、定着ニップ部がトナー画像の定着に適した温度（本実施例では定着スリーブ表面の温度が１８０℃程度）となるようセラミックヒータへの通電が調整される。

２次転写プロセスまでを終えて未定着トナー画像３５をその上に載せた転写材Ｐは定着ニップ部へ導かれ、該定着ニップ部で加えられる圧力と定着スリーブを介してセラミックヒータから伝えられる熱により未定着トナー画像が熱溶融されて転写材Ｐ上に定着画像として定着される。

本実施例の定着装置は、定着スリーブの弾性層を約３００μｍと薄くし、外径をφ２４と小さくして定着スリーブ自体の熱容量を小さくしたので、発熱手段として約９００Ｗ程度の入力を行った場合、ウォームアップタイムを約１０秒程度と短くすることができ、いわゆるオンデマンド定着を行うことが可能である。

本実施例では、定着スリーブへのマーキング方式として、弾性層の表面にレーザーマーキングを行った後に、表層のＰＦＡチューブを被覆する方式を使用している。

本実施例での定着スリーブの製造方法の一例としては、基層金属スリーブ上にビーム塗工法やスプレーコート法などの方法により弾性層をまず形成し、次に、シグマサイバーテック株式会社製レーザーマーキングシステム ＬＹＣＭ−ＬＤ２０ などのレーザーマーキング機を用いて、弾性層表面にレーザー光を照射して弾性層表面を焦がすことで弾性体表面に文字等のマーキングを施す。その後、表層のＰＦＡチューブを被覆する。

このようにして製造した定着スリーブの一例を図３に示す。マーキング部の定着スリーブ断面をみると、表面離型層の下層である弾性層の表面にマーキングが設けられている。

このような方法にて定着スリーブのマーキングを行うことにより、定着スリーブ表層のＰＦＡチューブには何ら影響を加えない状態でマーキングを行うことができるため、従来例のようなＰＦＡチューブの裂けやバイアス印可時のピンホールリーク発生などの問題を防止することが出来る。

また、弾性層の表面にマーキングをした後、表層ＰＦＡチューブを被覆しているため、定着スリーブの回転に伴い定着スリーブ内面が摺擦により削れても、マーキング部は削れないため、従来例のようにマーキング部が削れて消えたり、見えにくくなる問題を防止することが出来る。

本実施例では、カラー画像形成装置としてインランカラー（タンデム）方式のものについて説明したが、他のカラー画像形成方式のものでも良い。

（実施例２）
本発明に関わる実施例２を以下に説明する。

本実施例では、定着スリーブへのマーキング方法として、弾性体層表面に文字等をスタンプ印刷等によりマーキングする方法を用いている。

本実施例における定着スリーブの製造方法としては、基層上に弾性体層を形成後、弾性体層表面に不滅インクスタンプなどによりロット番号などの文字等を捺印しマーキングを施す。

実施例２では、実施例１より、より簡便な方法でマーキングを行うことができる効果が有る。

本発明の定着装置が使用されるカラー画像形成装置の一例の概略説明図である。 本発明に係わる実施例１における定着装置の概略構成図である。 本実施例１における定着スリーブの一例の構成概略図である。

符号の説明

１ 光学系（スキャナ）
２ カートリッジ
３ 中間転写体
４ クリーナ
５ 駆動ローラ
６ テンションローラ
７ ２転対向ローラ
８ レジローラ
９ １次転写ローラ
１０ ２次転写ローラ
１１ 定着装置
１２，１２′ 給紙ローラ
１３ 給紙カセット
１４ 給紙トレイ
Ｐ 転写材
２５ 定着スリーブ
２１ 表面離形層
２７ エンドレスベルト
２８ セラミック基板
２９，２９１ 温度検出手段であるサーミスタ
３４ 抵抗発熱体
２６ 加圧ローラ
３１ 芯金
３２ 弾性層（シリコンゴム層）
３３ 表面離形層
３５ 未定着トナー像
３６ セラミックヒータ

Claims (4)

1. 基層、弾性層及び表面離型層を順に形成した定着部材を使用する定着装置において、前記弾性層表面へロット番号等のマーキングを行った後表面離型層を形成したことを特徴とする定着装置。
2. 定着装置に使用される定着部材であって、基層、弾性層及び表面離型層を順に形成した定着部材において、前記弾性層表面へロット番号等のマーキングを行った後表面離型層を形成したことを特徴とする、定着部材へのマーキング方法。
3. 前記定着部材は、可撓性を有するエンドレスベルトであることを特徴とする、特許請求項１、２記載の定着装置及び定着部材へのマーキング方法。
4. 弾性層表面へのマーキングは、レーザーマーキング処理であることを特徴とする、特許請求項１、２記載の定着装置及び定着部材へのマーキング方法。

Images