JP2006047769A - 定着装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 押圧パッド3の基部3aは、加圧ロール2が押圧されたときの変形が無視できる程度に大きな剛性を有する材料からなるものとし、この基部の定着ベルト1に押圧される面に凹凸を設ける。そして、この凹凸をほぼ等厚で被覆する摺動層3bを設ける。摺動層は、摩擦が小さくなる材料、例えばフッ素樹脂を用いることができる。上記凸部3cと凹部3dとの高低差は、上記摺動層の厚さより大きく設定する。
【選択図】 図4
Description
特許文献4に記載の装置は、固定支持された押圧パッド(摺動部材)に摺動層としてガラスコート層を設けている。さらにそのガラスコート層に凹凸が形成されている。この凹凸は複数の溝状もしくは複数の穴状となっており、押圧パッドと定着ベルトとの摺動部における接触面積を少なくし、摺動摩擦抵抗を低減しようとするものである。また、定着ニップ部における押圧パッドと定着ベルトとの間に潤滑剤を介在させることも記載されており、潤滑剤を押圧パッドの摺動部に設けられた溝部もしくは凹部内に保持し、潤滑剤による摺動摩擦抵抗の低減効果を長期にわたって維持するものとなっている。
特許文献4又は特許文献5に記載の装置では、押圧パッドの定着ベルトと摺動する部分にはガラスコート層が形成されており、定着ベルトが摺動されることによって定着ベルトの内周面が削られ、異音を発生するおそれがある。定着ベルトを構成する一般的な材料はポリイミド等の耐熱性樹脂であり、ガラスより硬度が小さく、繰り返し摺動されることによって徐々に削られることになる。そして、長期間の使用によって定着ベルトが損傷することも考えられる。
しかしながら、滑りシートを用いる構成では部品点数が多くなり、滑りシートを固定するための構造、押圧パッドを固定するための構造等、定着ベルトの内側の構成が複雑になってしまう。
図1は、本願に係る発明の一実施形態である定着装置の断面図である。また、図2は同じ定着装置の正面図である。
この定着装置は、加熱(定着)部材として電磁誘導発熱性を備えた無端状(円筒状)の定着ベルトを用い、これを回転駆動される加圧ロールに無張架の状態で押圧し、従動回転させるものである。
上記パッド基体3aは、加圧ロール2の弾性層2bより十分に弾性係数が大きい材料からなり、定着ベルト1と加圧ロール2とを押し付けるものであり、加圧ロール2の弾性層30bが変形して、定着ベルト1と加圧ロール2との間にニップ部が形成される。このパッド基体3aの材料としては、弾性係数が大きいことからアルミニウムや鉄などの金属を用いることができるが、本実施例のように、定着ベルト1を電磁誘導加熱装置5により直接発熱させる方式においては、定着ベルト1以外の部材への熱移動を極力小さくすることで加熱効率が良くなる。このため、パッド基体3aの材料としてはできるだけ熱伝導率の小さいものが望ましい。例えば、PES(ポリエーテルサルフォン)、ガラス入りPPS(ポリフェニレンサルファイド)、LCP(液晶ポリマー)などを好適に用いることができる。
パッド基体3aの凸部3cは高さ10μm以上であることが好ましく、より好ましくは50μm〜300μmである。高さ50μm以上とすることで、押圧パッド3と定着ベルト1内面との摺動抵抗を有効に低減することができ、300μm以上としても効果は変わらず、加工等が困難になる。また、凸部3cのピッチは、100μm〜1mmであることが好ましく、より好ましくは300μm〜600μmである。このピッチを上記範囲とすることで、押圧パッド3と定着ベルト1内面との摺動抵抗をより好適に低減することができるとともに、定着ベルトが凹凸に規制されて波打つように変形が生じるのを防止することができる。ここで、凸部3cの高さとは、凹部3dの最下点と凸部cの頂点との高低差であり、ピッチとは、各凸部の頂点間の面方向の距離である。
イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの4色のトナーによるトナー像Tが画像信号に基づいて形成され、図示しない転写装置により被記録材Pに転写される。これらのトナーは、熱可塑性樹脂を主成分とするバインダに着色顔料を含有させることによって構成されている。
そして、定着ベルト1は、ニップ部の出口付近でこの状態から解放されることによって周回方向に大きな曲率で移動する。これに対し、定着ベルト1と加圧ロール2との間で搬送される被記録材Pは、ニップ部の出口付近で圧接力が低減され、被記録材P自身の剛性によって曲率が小さくなる方向へ進行しようとし、定着ベルト1から引き離される。また、被記録材Pの先端が定着ベルト1から剥離されると、該被記録材Pは剥離補助部材8に接触し、この剥離補助部材8に案内されて確実に定着ベルト1から引き離される。
この実験は、本願発明の実施例である定着装置と、この定着装置で用いられる押圧パッド3に代えて従来から知られている押圧パッドを用いた定着装置とについて、定着ベルトの駆動トルクを時間の経過を追って測定したものである。
1)本発明の実施例
ポリエーテルサルフォン(PES)からなるパッド基体の表面に上記実施の形態と同じ凹凸を設け、その上にフッ素樹脂(PTFE)の摺動層(20μm)を設けたもの。
2)比較例1
PESからなるパッド基体にガラスコートを施し、該ガラスコートに凹凸を設けたもの。
3)比較例2
PESからなるパッド基体の平滑な表面上に滑りシートを設けたもの。滑りシートは、ガラス繊維を織ったシートにフッ素樹脂(PTFE)のコーティングを施したものを用いる。
本発明の実施例である定着装置では、回転駆動開始時の駆動トルクが0.15N・mであり、時間が経過しても大きなトルク変動は無く、100時間経過後も初期トルクを維持していることがわかる。それに対して、比較例1の定着装置では、初期トルクは0.18N・mとやや高く、時間の経過とともにトルクは上昇していく。80時間後に0.28N・mまで上昇し、その後は安定している。つまり、比較例1では、押圧パッドの表面に凹凸が設けられているが、定着ベルトの内周面に接触する材料が硬いガラスであるため、初期トルクとしても本発明の実施例より高くなる。そして、時間が経過するとガラスと定着ベルトとが摺動することで定着ベルトの内周面が削れ、削れた粉がシリコーンオイルと混合することで潤滑剤としての機能が低下し、駆動トルクが高くなっていくと考えられる。
また、比較例2では、初期トルク、100時間後のトルクともに本発明の実施例とほぼ同じであることから、本実施例における押圧パッドは滑りシートを用いた装置とほぼ同等の機能を備えることが分かる。
この定着装置は、無端状となった定着ベルト21と、この定着ベルトに圧接される加圧ロール22と、上記定着ベルト21の内周面に当接され、加圧ロール22との間に定着ベルト21を挟持する押圧パッド23と、定着ベルト21の周回移動をガイドするとともに、押圧パッド23を支持するガイド部材27と、定着ベルト21の内側で押圧パッドを背面側から加熱するハロゲンランプ25と、ガイド部材を支持する加圧ステイ24とを備えている。
上記基層、弾性層及び表面離型層は、図3に示す定着ベルトと同じ材料を用いることができ、それぞれの層厚もほぼ同じ程度に設定することができる。また、加圧ロール22も、図1に示す定着装置と同じものを用いることができる。
実験条件は、総荷重を294N(30kgf)、定着ベルトの回転速度を140mm/sとし、ハロゲンランプに1000Wを投入して常温から加熱したときの、定着ニップ部における定着ベルトの温度を測定した。
比較例とした滑りシート用いた定着装置は、押圧パッドの摺動面を平滑に形成し、滑りシートを被覆したものを用いた。滑りシートは、ガラス繊維を織ったシートにフッ素樹脂(PTFE)のコーティングを施したものを用いる。
本実施形態における押圧パッドを用いたときは、ハロゲンランプへの電力投入開始から8秒後に定着ベルトの温度が約180℃まで上昇しているのに対して、従来例のように滑りシートを用いると、同じく8秒後の定着ベルト温度は約160℃までしか上昇していない。この結果から、滑りシートを用いないことで、良好な摺動性を確保しつつ、装置の立ち上がり時間を短縮できることがわかる。
Claims (4)
- 周回移動が可能に支持された無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外周面に当接され、軸線回りに回転駆動される加圧ロールと、
前記定着ベルトの内周面に対して摺擦されるように当接され、該定着ベルトと前記加圧ロールとの間に押圧力を作用させる押圧部材とを有し、
前記定着ベルトと前記加圧ロールの周面との周回移動により、これらの間に形成された定着ニップ部を通過する記録媒体上の未定着トナー像を加熱及び加圧して定着像とする定着装置であって、
前記押圧部材の基部は、前記押圧力が作用したときの変形が無視できる程度に大きな剛性を有する材料からなり、
該基部の前記定着ベルトに当接される面には、凹部と凸部とが形成されており、
上記凹部及び凸部が形成された表面を低摩擦材料でほぼ等厚に被覆する摺動層が形成されていることを特徴とする定着装置。 - 前記凹部と凸部との高低差は、前記摺動層の厚さより大きく設定されていることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
- 前記凸部は、凹部を囲むように連続した頂部を有するものであり、
前記凹部に潤滑剤が保持されていることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の定着装置。 - 前記凸部は、前記記録媒体が搬送される方向に対して傾斜した2方向に軸線を有する網目状に形成されていることを特徴とする請求項3に記載の定着装置。
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