JP2006292867A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータ端面エッジと定着スリーブ内面との摺擦の影響が少なく高寿命な定着装置を提供すること。
【解決手段】加熱体と、前記加熱体を固定保持する加熱体保持部材と前記加熱体と摺動する、可撓性を有しエンドレスベルト状の金属基層を有する定着スリーブと、前記定着スリーブを介して前記加熱体とニップを形成する加圧部材とを有し、ニップ部にて定着スリーブと加圧部材との間で被加熱体を狭持搬送させていて定着を行い、前記加熱体は前記加熱体保持部材よりも摺動面側に突出している構成の定着装置において、突出した加熱体の摺動部端面エッジ部の形状が、Ｒ０．２以上であることを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、レーザービームプリンタ（ＬＢＰと称す）、プリンタ、ファクシミリ、マイクロフィルムリーダプリンタ、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。

更に詳しくは、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、光沢フィルム等）の面に直接転写方式若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。

定着装置を更に詳しく述べると、可撓性を有するエンドレスベルト状の金属基層上に弾性層、離型層を形成した定着スリーブを定着部材として使用し、定着部材を加熱する加熱源として、定着スリーブ内部に配置されたセラミックヒータを使用し、セラミックヒータが保持部材より定着ニップ摺動面側に突出している構成の定着装置に関し、定着装置の高寿命化に関するものである。

近年、プリンタ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金属基層上に弾性層、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を使用した定着装置として、特許文献１に提案されている定着装置が従来知られている。

ここで、特許文献１に提案されている従来の定着装置では、加熱体であるセラミックヒータから金属基層を使用した定着スリーブへの熱伝達効率を良くするため、セラミックヒータと定着スリーブとの接触状態が良くなるようにセラミックヒータをヒータ保持部材であるヒータホルダより突出させた構成としている。

又、従来の定着装置に使用されるセラミックヒータは、特許文献２に提案されているセラミックヒータのようにセラミック平板から分割折り曲げ分断して得られた長尺板状ヒータとして製造されたものが使用される。

従来の定着装置に使用されるセラミックヒータの構成の一例としては、セラミック基板として熱伝導率の良い窒化アルミ（ＡｌＮ）基板を使用し、基板の表面（定着ニップ面側）には表面潤滑層としてポリイミドコート層を設け、基板の裏面（定着ニップ面の反対側）には抵抗発熱体、ガラスコート層等を設けた、いわゆる背面加熱方式のセラミックヒータを使用している。このような背面加熱方式のセラミックヒータでは、製造工程数削減の点から、基板裏面へ抵抗発熱体をスクリーン印刷等で形成する際、同時にカット用のマークも行い、発熱体側の面にダイヤモンドカッタ等で溝を設け、折り曲げ分断している。

特開２００４−０９３８４２号公報 特開２００１−２８４０２２号公報

しかしながら、このような従来の定着装置では、次のような問題があった。

１）従来の定着装置で使用されるセラミックヒータでは、背面側に溝を付け折り曲げ分断するため、定着ニップ面側の端面エッジは折り曲げ分断された際のバリや欠け、鋭いエッジ等を有する。又、従来の定着装置では、定着スリーブの回転軌道のばらつきやヒータ保持部材からのヒータ突出量の公差ばらつき等により、ヒータエッジ端面が定着スリーブ内面と摺擦することが有った。

このようなヒータエッジ端面と定着スリーブ内面とが摺擦すると、定着スリーブ内面の金属基層が削れて磨耗粉や削り粉が発生したり、ヒータエッジ部のバリが欠ける等が起こり、これらの発生した異物粉が定着ニップの摺動面に入ってしまう。このような異物粉が定着ニップの摺動面に入るとセラミックヒータ表面に形成されている表面潤滑層であるポリイミドコート層の磨耗が促進され、定着器のトルクがアップしたり、定着スリーブの金属基層の割れ、クラック等が短寿命で発生する問題があった。

又、ヒータエッジと定着スリーブとの摺擦をなくすように、ヒータ保持部材からのヒータ突出量を少なくすると、ヒータと定着スリーブとの接触状態が悪くなり、ヒータから定着スリーブへの伝熱効率が悪くなる問題があった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、金属基層を有する定着スリーブを用い、加熱源としてのセラミックヒータを定着スリーブ内に有し、セラミックヒータ保持部材からセラミックヒータを突出させている構成の定着装置において、ヒータ端面エッジと定着スリーブ内面との摺擦の影響が少なく高寿命な定着装置とこれを備える画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、加熱体と、前記加熱体を固定保持する加熱体保持部材と前記加熱体と摺動する、可撓性を有しエンドレスベルト状の金属基層を有する定着スリーブと、前記定着スリーブを介して前記加熱体とニップを形成する加圧部材とを有し、ニップ部にて定着スリーブと加圧部材との間で被加熱体を狭持搬送させていて定着を行い、前記加熱体は前記加熱体保持部材よりも摺動面側に突出している構成の定着装置において、突出した加熱体の摺動部端面エッジ部の形状が、Ｒ０．２以上であることを特徴とする。

請求項２記載の発明は、加熱体と、前記加熱体を固定保持する加熱体保持部材と前記加熱体と摺動する、可撓性を有しエンドレスベルト状の金属基層を有する定着スリーブと、前記定着スリーブを介して前記加熱体とニップを形成する加圧部材とを有し、ニップ部にて定着スリーブと加圧部材との間で被加熱体を狭持搬送させていて定着を行い、前記加熱体は前記加熱体保持部材よりも摺動面側に突出している構成の定着装置において、突出した加熱体の摺動部端面エッジ部の研磨を行うことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、加熱体と、前記加熱体を固定保持する加熱体保持部材と前記加熱体と摺動する、可撓性を有しエンドレスベルト状の金属基層を有する定着スリーブと、前記定着スリーブを介して前記加熱体とニップを形成する加圧部材とを有し、ニップ部にて定着スリーブと加圧部材との間で被加熱体を狭持搬送させて定着を行い、前記加熱体は前記加熱体保持部材よりも摺動面側に突出している構成の定着装置において、突出した加熱体は平板に溝を設け折り曲げ分断して得られた長尺状基板を有するものであり、溝を付けた面がニップ部の摺動面側になるように配置されたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記端部エッジ部の形状がＲ０．２以上、Ｒ１．０以下であることを特徴とする。

請求項５記載の発明は、請求項１〜４の何れかに記載の発明において、前記定着スリーブは、金属基層上に弾性層及び離型層を設けたものであることを特徴とする。

請求項６記載の発明は、請求項１〜５の何れかに記載の発明において、前記加熱体は、セラミック平板の片面に溝を設け折り曲げ分断されて得られた長尺状基板を使用し、基板の定着ニップ部の摺動する面側にポリイミドコート層等の潤滑層を設け、反対の面側に抵抗発熱体、ガラス等の絶縁層、電極等を設けたセラミックヒータであることを特徴とする。

請求項７記載の発明は、記録材上に未定着画像を形成担持させる作像手段と、記録材上の未定着画像を記録材上に固着させる定着手段を有する画像形成装置において、定着手段が前記請求項１〜６の何れかに記載の定着装置であることを特徴とする。

本発明によれば、突出した加熱体の摺動部端面のエッジ形状について鋭い形状としていないため、定着スリーブ内面と加熱体摺動部端面との摺動による削れ等を軽減することができ、このため加熱体表面の潤滑層の磨耗を少なくすることができるため、高寿命な定着装置とすることができる。

又、突出した加熱体の摺動部端面エッジ部を研磨することで、端面エッジ部のバリ、欠け、鋭いエッジ等を除去することができるので、定着スリーブ内面と加熱体摺動部端面との摺動による削れ等を軽減することができ、このため加熱体表面の潤滑層の磨耗を少なくすることができ、高寿命な定着装置とすることができ。

更に、加熱体の端面エッジ部は、折り曲げ分断された端面エッジ部はそのままではバリ、欠け等が多いのに対して、ダイヤモンドカッタ等で溝を設けた部分のエッジは滑らかであるため、溝を設けた面側を摺動面側とすることで、定着スリーブ内面と加熱体摺動部端面との摺動による削れ等を軽減することができ、このため加熱体表面の潤滑層の磨耗を少なくすることができ、高寿命な定着装置とすることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１に本実施の形態において使用される加熱体の構成概略図を示す。又、図３は本発明の定着装置が使用される画像形成装置の一例の構成概略図である。

本実施の形態では、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。又、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３において、実線で示した部分は、自動両面時の１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。

以下に本実施の形態に係るカラー画像形成装置の構成について説明する。

本実施の形態では、感光体ドラム（本実施の形態ではＯＰＣドラムを使用）、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（本実施の形態ではクリーニングブレードを使用：不図示）等を１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ＣＲＧ２Ｙ、マゼンタ（Ｍ）トナーを使用しているマゼンタＣＲＧ２Ｍ、シアン（Ｃ）トナーを使用しているシアンＣＲＧ２Ｃ、ブラック（Ｋ）トナーを使用しているブラックＣＲＧ２Ｋ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（本実施の形態ではレーザー走査露光光学系を使用）より画像データに基づいた走査光が、帯電手段（本実施の形態では帯電ローラを使用）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（本実施の形態では非磁性１成分トナーを使用）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（本実施の形態では中間転写ベルトを使用）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：本実施の形態ではクリーニングブレードを使用）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われる。

又、転写材供給部となる転写材カセット１３或は転写材トレイ（ＭＰトレイ）１４にセットされた転写材Ｐは、給送ローラ１２によりそれぞれ選択的に給送され、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（本実施の形態では２次転写ローラを使用）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（本実施の形態ではクリーニングブレードを使用）４により除去される。

尚、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１０⁸ Ωｃｍ〜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１０μｍ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できる。

本実施の形態では、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５０〜７５μｍの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。

本発明の実施の形態１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、本実施の形態では長さ約２４０ｍｍ、厚み約３０〜３５μｍ、外径φ２４ｍｍの金属（本実施の形態では、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３０μｍの弾性層（本実施の形態では、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（本実施の形態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加熱体であるセラミックヒータ３６が内包されている。本実施の形態で使用するセラミックヒータ３６の一例を図１に示す。

窒化アルミ（ＡｌＮ）等のセラミック基板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表面潤滑層としてポリイミド等を約３〜１０μｍ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２９により発熱手段の温度を検知している。

又、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。又、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等、検出温度結果により必要な動作を行う。

３０は加熱体保持部材である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。

又、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）の方向へ本実施の形態では総圧約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（本実施の形態では一例として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及び離形表面層３３として厚さ約４５〜６５μｍ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）等のフッ素樹脂チューブ層（本実施の形態では、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。

本実施の形態での定着装置の定着ニップ近傍の構成断面を図４に示す。

本実施の形態では、加熱体から定着スリーブへの伝熱効率を良くするために、接触状態が良くなるよう、加熱体の保持部材であるヒータホルダから加熱体のセラミック基板が突出した構成となっている。

本実施の形態では、突出量は約０．３〜０．５ｍｍ程度である。

定着スリーブと加圧ローラが定着ニップ部で接する幅である、いわゆる定着ニップ幅は約５．５〜６．５ｍｍであり。又、ヒータの通紙方向の幅が約８．７５ｍｍに対し、定着スリーブ内面とヒータ表面潤滑層との接触幅である、いわゆる内面ニップ（ヒータニップ）については、約３〜４ｍｍ程度であった。

本実施の形態では、加圧ローラに不図示の駆動手段により回転駆動が掛けられ、定着スリーブは従動回転している。

本実施の形態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1 ０℃／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又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１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に示す。

尚、ここで言う形状係数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、次のようにして調整した。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、Ｎａ₃ ＰＯ₄ 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こと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。尚、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（本実施の形態では、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。

本実施の形態に係る定着装置は、定着スリーブの弾性層を約３００μｍと薄くし、外径をφ２４ｍｍ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。

本実施の形態での加熱体であるセラミックヒータの製造の一例としては、セラミック平板基板上に抵抗発熱体を厚膜スクリーン印刷等で形成し焼成し、その後、導体パターン部、電極部を形成する。次に、電極以外の部分（抵抗発熱体部等）の上に、絶縁層であるガラス等のオーバーコート層を設ける。次に、セラミック基板の抵抗発熱体と反対の面に表面潤滑層であるポリイミドコート層を形成し、焼成する。

そして、セラミック基板の抵抗発熱体側にダイヤモンドカッタ等で溝を形成し、折り曲げ分断し長尺状のヒータを得る。

ここで得られたヒータの一例の物理的なサイズは、セラミック基板層の厚みが約０．６ｍｍであり、銀・パラジウム（Ａｇ／Ｐｄ）等の抵抗発熱体をセラミック基板層の片面に形成し、その上に絶縁層であるガラスのオーバーコート層を約８０〜１００μｍ程度設けてあり、ガラスコート層と反対側の面には、ポリイミド等の表面潤滑層が約６〜１０μｍ程度設けている。定着スリーブの径が約φ２４ｍｍに対して、ヒータの幅は約８．７５ｍｍとしている。但し、ヒータの各層の厚み、幅等はこの例以外のサイズでも良く、適時のサイズのものを用いれば良い。

このようにして得られた従来のヒータを用いて、定着装置の寿命を評価するため、通紙耐久試験を行った。

本通紙評価では、加圧ローラが周速約１００ｍｍ／ｓｅｃで駆動され、ＬＴＲサイズ（幅８．５インチ×長さ１１インチ）の用紙を毎分連続約１６枚程度のプリントを行うスループットを有する画像形成装置を使用している。

評価モードとしては、実際ユーザーが使用する頻度の多いと思われる少量プリントジョブの繰り返しに近いと想定される、間欠２枚プリントモードにて評価を行った。

間欠２枚プリントの１ジョブ実行に要する時間としては約２３秒程度であった。

通紙耐久試験の結果を図８に示す。

図８においては、横軸に通紙枚数を取り、縦軸に加圧ローラ軸上トルクを取り、プロットしている。

ヒータの保持部材であるヒータホルダからヒータが突出した構成の定着装置にこのような従来のヒータを使用した場合、ヒータの端面エッジ部に分断した際のバリ、欠け、鋭いエッジ等が存在するため、定着スリーブ内面の金属基層とヒータエッジが摺動し磨耗してしまう。

このため、通紙枚数が進むに連れて磨耗粉等が定着ニップ部に入り、ヒータ表面の表面潤滑層の磨耗が進むため、定着装置の加圧ローラ軸上トルクが上昇し、約８万枚程度で定着スリーブのクラックが発生してしまった。

そこで、本発明者は、ヒータ端部エッジ部と定着スリーブ内面との摺動による磨耗が少なくなるように、摺動部のヒータ端部エッジ形状を各種変えて通紙耐久試験を行った。

ヒータ端部エッジ形状を各種変えた通紙耐久試験の結果を同じく図８に示す。

端部エッジ形状がＲ０．１（端部角部の丸みが、ＪＩＳ Ｂ０７０１で定められた丸みＲの値としてＲ０．１である）であるものは鋭いエッジであるため、耐久が進むに連れて磨耗も大きくなり、トルクが大きくなり、通紙枚数約１４万枚で、定着スリーブ金属基層のクラックが発生してしまった。

端部角部の丸みがＲ０．２，０．６，１．０と大きくなると耐久時間でのトルク上昇も小さくなった。

しかし、端部角部の丸みを大きく取ると、同じヒータ幅に対して定着ニップ部のフラット部の幅が狭くなってしまう。

又、セラミック基板厚みに対して端部角部の丸みを大きく取ることは、セラミック基板の薄い部分ができてしまうため、強度上好ましくない。このため、必要以上に端部角部の丸みを大きく取ることは、定着装置構成上、望ましくない。

本実施の形態では、加熱体のセラミック基板の端部エッジ部形状を、Ｒ０．２以上、望ましくはＲ０．２以上Ｒ１．０以下とすることで、高寿命な定着装置を得ることができる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２について説明する。

本実施の形態では、実施の形態１で使用している加熱体と異なる加熱体を使用している。

又、本実施の形態では、従来の加熱体では、分断した端面エッジ部にバリ、欠け、鋭いエッジ等が存在するため、本実施の形態での加熱体は、ヒータ端面エッジ部を砥石等で研磨を行い、最終的なセラミックヒータを得ている。

本実施の形態の加熱体では、ヒータ端面エッジ部を研磨することで、容易に従来例の加熱体のヒータ端面エッジ部でのバリ、欠け、鋭いエッジ等を簡易に除去することができる。

このようにヒータ端部エッジ部を研磨した加熱体を使用した本実施の形態に係る定着装置では、ヒータ端面エッジ部を研磨することで、実施の形態１と同程度の定着装置の高寿命化を簡易に行うことができる。

＜実施の形態３＞
本発明の実施の形態３について、実施の形態１と異なる部分について説明する。

本実施の形態３では、定着装置に使用される加熱体において、加熱体を製造する際に、セラミック基板を折り曲げ分断するために設ける分断溝４０を付けている面が従来例や他の実施の形態と異なる。

分断溝４０を設けている面を説明する図を図７に示す。

従来例や実施の形態１で使用した加熱体では、セラミック基板を折り曲げ分断するための溝（分断溝）を裏面（定着ニップ部で摺動する面の背面側：抵抗発熱体を設けてある面）に付けていた。

これに対し、本実施の形態で使用する加熱体は、折り曲げ分断する溝を表面（定着ニップ部と摺動する面側：表面潤滑層を設けてある面）に付け折り曲げ分断して製造したものを使用している。

本実施の形態で使用される加熱体の構成概略図を図６に示す。

分断溝の形成は、セラミック基板上にダイシングで浅い溝を設けたり、ダイヤモンドカッタ等で溝を形成している。このため、形成された分断溝部の端面の凹凸は、折り曲げ分断され割られて形成された端部の凹凸に比べて凹凸が小さくきれいな形状をしている。

本実施の形態では、分断溝を表面側に設けている。

このため、このようにして製造された加熱体の表面側の端部エッジ部は、折り曲げ分断するため付けた分断溝部分に当たり、折り曲げ分断され割られた背面側の端部エッジ部に比べ、バリ、欠け、鋭いエッジ等が無い滑らかなエッジとなっている。このため、実施の形態１で使用される加熱対のように端部エッジ部を研磨加工を行わなくても同様の効果が得られる。

研磨を行うセラミック基板は硬く、研磨を行うことは容易ではない。

然るに、本実施の形態によれば、研磨を行わなくても良いため、低コストで高寿命な定着装置を得ることができる。

本発明の実施の形態１に係る定着装置に使用される加熱体の構成概略図である。 本発明に使用される定着装置の一例の構成概略図である。 本発明が使用される画像形成装置の一例の構成概略図である。 本発明が使用される定着装置の一例の定着ニップ近傍構成概略図である。 本発明の実施の形態２に係る定着装置に使用される加熱体の構成概略図である。 本発明の実施の形態３に係る定着装置に使用される加熱体の構成概略図である。 本発明の実施の形態３に係る定着装置に使用される加熱体を製造する際に分断溝を設ける面を説明する図である。 通紙枚数に対する加圧ローラ軸上トルクの変化を示す図である。

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
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
３７ 絶縁層
３８ セラミック基板
３９ 表面潤滑層
４０ 分断溝
Ｐ 転写材

Claims (7)

1. 加熱体と、前記加熱体を固定保持する加熱体保持部材と前記加熱体と摺動する、可撓性を有しエンドレスベルト状の金属基層を有する定着スリーブと、前記定着スリーブを介して前記加熱体とニップを形成する加圧部材とを有し、ニップ部にて定着スリーブと加圧部材との間で被加熱体を狭持搬送させていて定着を行い、前記加熱体は前記加熱体保持部材よりも摺動面側に突出している構成の定着装置において、
   突出した加熱体の摺動部端面エッジ部の形状が、Ｒ０．２以上であることを特徴とする定着装置。
2. 加熱体と、前記加熱体を固定保持する加熱体保持部材と前記加熱体と摺動する、可撓性を有しエンドレスベルト状の金属基層を有する定着スリーブと、前記定着スリーブを介して前記加熱体とニップを形成する加圧部材とを有し、ニップ部にて定着スリーブと加圧部材との間で被加熱体を狭持搬送させていて定着を行い、前記加熱体は前記加熱体保持部材よりも摺動面側に突出している構成の定着装置において、
   突出した加熱体の摺動部端面エッジ部の研磨を行うことを特徴とする定着装置。
3. 加熱体と、前記加熱体を固定保持する加熱体保持部材と前記加熱体と摺動する、可撓性を有しエンドレスベルト状の金属基層を有する定着スリーブと、前記定着スリーブを介して前記加熱体とニップを形成する加圧部材とを有し、ニップ部にて定着スリーブと加圧部材との間で被加熱体を狭持搬送させて定着を行い、前記加熱体は前記加熱体保持部材よりも摺動面側に突出している構成の定着装置において、
   突出した加熱体は平板に溝を設け折り曲げ分断して得られた長尺状基板を有するものであり、溝を付けた面がニップ部の摺動面側になるように配置されたことを特徴とする定着装置。
4. 前記端部エッジ部の形状がＲ０．２以上、Ｒ１．０以下であることを特徴とする請求項１記載の定着装置。
5. 前記定着スリーブは、金属基層上に弾性層及び離型層を設けたものであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の定着装置。
6. 前記加熱体は、セラミック平板の片面に溝を設け折り曲げ分断されて得られた長尺状基板を使用し、基板の定着ニップ部の摺動する面側にポリイミドコート層等の潤滑層を設け、反対の面側に抵抗発熱体、ガラス等の絶縁層、電極等を設けたセラミックヒータであることを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の定着装置。
7. 記録材上に未定着画像を形成担持させる作像手段と、記録材上の未定着画像を記録材上に固着させる定着手段を有する画像形成装置であって、定着手段が前記請求項１〜６の何れかに記載の定着装置であることを特徴とする画像形成装置。

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