JP2007017909A - 定着装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着圧力の偏りを防止しつつ支持部材と定着ベルトとの摺動抵抗を低減させることができ、画像品質の向上、定着ベルトの耐久性の向上並びに駆動トルクの安定化を実現することができる定着装置を提供する。
【解決手段】定着装置は、定着ベルトと、定着ベルトの内側に配置される支持部材８と、定着ベルトを挟んで支持部材８に対向して配置され前記定着ベルトとともにニップ部を形成する加圧手段とを有しており、支持部材８の表面には複数の凹溝１２が形成され、その表面粗さＲａは１〜５０μｍである。
【選択図】図４

Description

本発明は、支持部材を内側に配置した定着ベルトとこの定着ベルトを挟んで支持部材に対向する加圧手段とでニップ部を構成した定着装置、およびその定着装置を備えた画像形成装置に関する。

従来から、複写機、プリンタ、ファックス、およびこれらの複合機等の画像形成装置の分野においては、用紙にトナーを定着させるための定着装置に、定着ベルトを採用したものが周知である。

また、このような定着ベルトの内側には支持部材が配置され、定着ベルトと挟んで支持部材と対向する加圧手段とで搬送用紙を挟持（ニップ）するニップ部が形成されている。

この際、回転起動時のトルクの増加を抑えるため、支持部材に凹凸部を設けた定着装置が知られている（特許文献１参照。）。
特開２００２−２９９００７号公報

ところが、上記の如く構成された定着装置にあっては、支持部材に設けた凹凸部が規則正しく形成されていると、画像品質の劣化、定着ベルトの耐久性の低下並びに駆動トルクの増大といった問題が生じていた。

すなわち、凹部が規則正しく配置されていると、凹部は平坦部分に比べて定着圧力が低くなり、凹部で光沢が低下して光沢ムラが発生する。また、凹部で定着剥離強度が低くなるという画像品質の劣化が発生する。

また、凹部が設けられていない部位では定着ベルトの内表面の削れが大きくなって内表面積に差が発生し、これに伴う熱容量の差が搬送用紙への熱の伝わりの差となって光沢ムラの発生要因となる。また、これと同時に、定着ベルトの幅方向での動きが規制され、定着ベルトに発生した微小な蛇行が増幅されて劣化や破損の要因となってしまう。この際、凹部に潤滑剤を設けた場合でもその潤滑剤が凹部以外の平坦な部位に行き渡り難く、凹部以外の平坦な部位での駆動トルクが大きくなるという問題が発生してしまう。

本発明は、上記従来技術の有する問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、定着圧力の偏りを防止しつつ支持部材と定着ベルトとの摺動抵抗を低減させることができ、画像品質の向上、定着ベルトの耐久性の向上並びに駆動トルクの安定化を実現することができる定着装置を提供することにある。

本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
（１）定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配置される支持部材と、前記定着ベルトを挟んで前記支持部材に対向して配置され前記定着ベルトとともにニップ部を形成する加圧手段とを有し、前記支持部材の表面には複数の凹溝が形成され、その表面粗さＲａが１〜５０μｍであることを特徴とすることを特徴とする定着装置。
（２）前記複数の凹溝は、その延在方向に規則性がないことを特徴とする上記（１）に記載の定着装置。
（３）前記複数の凹溝は、その平均配向角度が前記定着ベルトの回動移動方向を０°として−４５°〜４５°の範囲であることを特徴とする上記（１）または（２）に記載の定着装置。
（４）前記複数の凹溝は、その延在方向の長さと幅とが均一でないことを特徴とする上記（１）〜（３）のいずれか１つに記載の定着装置。
（５）前記複数の凹溝は、隣接若しくは近接するもの同士で互いに交差していることを特徴とする上記（１）〜（４）のいずれか１つに記載の定着装置。
（６）前記複数の凹溝は、前記ニップ部の途中で途切れていることを特徴とする上記（１）〜（５）のいずれか１つに記載の定着装置。
（７）前記支持部材の表面に潤滑剤が設けられる場合に前記支持部材の両端部近傍に位置する前記複数の凹溝によって前記定着ベルトの回動移動方向に向って内向きに前記潤滑剤が案内される形状に、前記支持部材の両端部近傍に位置する前記複数の凹溝を形成したことを特徴とする上記（１）〜（６）のいずれか１つに記載の定着装置。
（８）上記（１）〜（７）のいずれか１つに記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

本発明によれば、支持部材の表面に複数の凹溝が形成され、その表面粗さＲａを１〜５０μｍとしたので、定着圧力の偏りを防止しつつ支持部材と定着ベルトとの摺動抵抗を低減させることができ、画像品質の向上、定着ベルトの耐久性の向上並びに駆動トルクの安定化を実現することができる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施形態である定着装置を備えた画像形成装置の当該定着装置付近の概略断面図、図２は、本発明の定着装置の斜視図である。

図１に示すように、画像形成装置１は、図示しない画像形成部から供給された画像形成後の用紙の搬入口２から、定着後の用紙の排出口３に至る搬送経路４の中途部に定着装置５が設けられている。

定着装置５は、ハロゲンランプなどの加熱源となる加熱ヒータ６（図１にのみ図示）を内蔵した加熱ローラ７と、この加熱ローラ７から離間して配置された支持部材８と、加熱ローラ７と支持部材８との間に掛け渡された無端ベルト状の定着ベルト９と、この定着ベルト９を挟んで支持部材８と対向する加圧ローラ１０とを備えている。

トナーが転写された用紙（図示せず）は、図１中白抜き矢印方向に送られて、定着ベルト９および加圧ローラ１０の間に形成されるニップ部に導かれると、両者の間においてトナーが加熱および加圧させられて用紙上に定着させられる。

加熱ローラ７は、画像形成装置１の大きさや処理能力（例えば、処理速度等）によって任意であるが、その外径は１０〜５０ｍｍが望ましい。また、その材質としては鉄・アルミ等の金属が用いられており、その厚さは材質等によって任意であるが、０．５〜５ｍｍが望ましい。また、加熱ローラ７の表面にはフッ素系やニッケル等の摺動性並びに耐浸性に優れた表面処理が施されている。この際、表面処理の膜厚は１〜１００μｍが望ましい。

支持部材８は、ポリフェニレンスルファルドやポリイミド等の樹脂、アルミや鉄などの金属、或いはセラミック等から形成され、フッ素系やシリコーン系のゴム或いは樹脂等による表面処理（表層）を施すことも可能である。また、表層の厚さは５〜５００μｍ程度が望ましい。さらに、表層と基材との間に中間層を設けても構わない。この際、中間層としては、シリコーン系ゴムやフッ素系ゴム等の弾性を備えると同時に耐熱性の高い材質が望ましい。また、中間層の厚さも任意であるが０．１〜１０ｍｍ程度が望ましい。尚、支持部材８に熱源を配置して加熱ローラ７を単なるローラとしても良い。

定着ベルト９は、ポリイミド、ニッケル、鉄などの基材からから構成されていて、その両端を接続することにより無端状としたもので、その外径は任意であるが２０〜１００ｍｍが望ましい。また、定着ベルト９の表面には、フッ素材等からなるチューブやコーティングによる表層が形成されており、離型性が付与されている。尚、表層は、導電性の場合もあるが、その厚さは５〜１００μｍ程度が望ましい。さらに、表層と基材との間に中間層を設けても構わない。この際、中間層としては、シリコーン系ゴムやフッ素系ゴム等の弾性を備えると同時に耐熱性の高い材質が望ましい。また、中間層の厚さも任意であるが１０〜５００μｍ程度が望ましい。

加圧ローラ１０は、表層と芯金とから構成され、その外径は任意であるが２０〜５０ｍｍが望ましい。表層にはフッ素材等からなるチューブやコーティングによる離型性が付与されている。尚、表層は、導電性の場合もあるが、その厚さは５〜１００μｍ程度が望ましい。さらに、表層と芯金との間に中間層を設けても構わない。この際、中間層としては、シリコーン系ゴムやフッ素系ゴム等の弾性を備えると同時に耐熱性の高い材質が望ましい。また、中間層の厚さも任意であるが１〜２０ｍｍ程度が望ましい。芯金はアルミや鉄等の金属製が望ましく、円柱形状で厚さは０．１ｍｍ〜５ｍｍ程度が望ましい。尚、加圧ローラ１０は中空の円柱形状である必要は無く、中実の円柱形状、或いは断面三矢形状などの異形でも構わない。さらに、加圧ローラ１０は、ローラ状ではなく無端ベルト状やパッド形式であっても良い。

図３は、本発明の支持部材の斜視図である。

一方、支持部材８の一部は、図３に示すように、加圧ローラ１０の外周面の一部と略一致した湾曲状の凹面８ａが形成されており、この凹面８ａと定着ベルト９を挟んで加圧ローラ１０と対向することによりニップ部１１を形成している。

図４は、本発明の凹溝の一例を示す支持部材の正面図（図３の左斜め下から見た図）である。

凹面８ａには、定着ベルト９の搬送方向に沿うニップ幅Ｗに跨るように、複数の凹溝１２が形成されており、凹面８ａの表面粗さＲａは１〜５０μｍとなっている。つまり、複数の凹溝１２は、定着ベルト９と接触する支持部材８の表面に形成されている。

また、複数の凹溝１２は、その延在方向には規則性がなく、その平均配向角度は定着ベルト９の回動移動方向を０°として−４５°〜４５°の範囲で形成されている。また、複数の凹溝１２は、その延在長さと幅とは均一でなく、しかも、隣接若しくは近接するもの同士で互いに交差していても良い。

さらに、複数の凹溝１２は、その全てがニップ幅Ｗの全幅に跨る必要は無く、ニップ部１１の途中で途切れていても良い。尚、複数の凹溝１２の長さは１〜５０ｍｍ、溝幅は０．１μｍ〜３ｍｍ程度、溝深さは０．１μｍ〜３ｍｍとされている。

このように本実施形態によれば、支持部材８の表面に複数の凹溝１２が形成され、その表面粗さＲａを１〜５０μｍとしたので、定着圧力の偏り（部分的なばらつき）を防止しつつ支持部材８と定着ベルト９との摺動抵抗を低減させることができ、画像品質の向上、定着ベルトの耐久性の向上並びに駆動トルクの安定化を実現することができる。

また、支持部材８の少なくとも凹面８ａの表面にグリス等の潤滑剤を設けることもできる。この場合、支持部材８の端部から潤滑剤が漏れるのを防止するための形状に、複数の凹溝１２を形成すると良い。

例えば、図５に示すように、支持部材８の両端部近傍に位置する複数の凹溝１２によって定着ベルト９の回動移動方向に向って内向きに潤滑剤が案内されるように、支持部材８の両端部近傍に位置する複数の凹溝１２を延在させることも可能である。具体的には、図５に示すように、両端付近の凹溝１２を、定着ベルト９の回動移動方向に向って内向きとなる斜め方向に形成する。

あるいは、図６に示すように、支持部材８の両端付近の凹溝１２の形成数を中央付近に比べて多くして、密度を上げても良い。あるいは、図７に示すように、支持部材８の両端付近の凹溝１２の溝幅を中央付近に比べて幅広くしても良い。あるいは、図示しないが、支持部材８の両端付近の凹溝１２の溝深さを中央付近に比べて深くしても良い。

本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、特許請求の範囲内において、種々改変することができる。

なお、本発明の定着装置を適用可能な画像形成装置としては、モノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファックス、およびＭＦＰ（Ｍｕｌｔｉ−Ｆｕｎｃｔｉｏｎ Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ）と呼ばれる多機能のデジタル複合機が挙げられる。

本発明の一実施形態である定着装置を備えた画像形成装置の当該定着装置付近の概略断面図である。 本発明の定着装置の斜視図である。 本発明の支持部材の斜視図である。 本発明の凹溝の一例を示す支持部材の正面図である。 本発明の凹溝の変形例を示す支持部材の正面図である。 本発明の凹溝の他の変形例を示す支持部材の正面図である。 本発明の凹溝のさらに他の変形例を示す支持部材の正面図である。

符号の説明

５ 定着装置、
８ 支持部材、
９ 定着ベルト、
１０ 加圧ローラ、
１２ 凹溝。

Claims (8)

1. 定着ベルトと、
   前記定着ベルトの内側に配置される支持部材と、
   前記定着ベルトを挟んで前記支持部材に対向して配置され前記定着ベルトとともにニップ部を形成する加圧手段とを有し、
   前記支持部材の表面には複数の凹溝が形成され、その表面粗さＲａが１〜５０μｍであることを特徴とすることを特徴とする定着装置。
2. 前記複数の凹溝は、その延在方向に規則性がないことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記複数の凹溝は、その平均配向角度が前記定着ベルトの回動移動方向を０°として−４５°〜４５°の範囲であることを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
4. 前記複数の凹溝は、その延在方向の長さと幅とが均一でないことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の定着装置。
5. 前記複数の凹溝は、隣接若しくは近接するもの同士で互いに交差していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の定着装置。
6. 前記複数の凹溝は、前記ニップ部の途中で途切れていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載の定着装置。
7. 前記支持部材の表面に潤滑剤が設けられる場合に前記支持部材の両端部近傍に位置する前記複数の凹溝によって前記定着ベルトの回動移動方向に向って内向きに前記潤滑剤が案内される形状に、前記支持部材の両端部近傍に位置する前記複数の凹溝を形成したことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の定着装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１つに記載の定着装置を備えていることを特徴とする画像形成装置。

Images