JP2009251253A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ウォームアップ時間の短縮が可能でかつ摺動性の優れた定着装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】定着ベルト６０は、厚さが３０〜８０μｍの円筒状に成型された金属層（ＳＵＳ、Ｎｉなど）からなる基体層６６の外周面に、弾性層６８として厚さが２００〜５００μｍのシリコーンゴム層を設け、更に外側に厚さが３０μｍのＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂からなる離型層７０を被覆したものである。定着ベルト６０の厚さを薄くすることにより、定着ベルト６０の熱容量を最小限に抑えている。さらに、定着ベルト６０の内周面（基体層６６の内周面）には、カーボン、ダイヤモンドライクカーボン、二硫化モリブデンのうち少なくとも一種類からなる表層７２（厚さが１〜３０μｍ）が形成されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタなどの定着装置および画像形成装置に関する。

近年、プリンタや複写機などの画像形成装置には省エネルギーの観点から、さらなるウォームアップ時間の短縮化が求められている。それを達成するため、特許文献１に記載のように、定着装置の加熱部材に薄肉の定着ベルトを用いて熱容量を下げる構成が主流となっている。

特開２００４−６２０５３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成をとる場合、薄肉の定着ベルトだけでは強度がないため、ニップを形成するためのベルトガイドにて定着ベルトの内周面を支持する必要がある。このため、定着ベルトの内周面とベルトガイドの摺接面との摺動が問題になる。さらに、定着ベルトの内周面がベルトガイドと摺動するため、定着ベルトの内周面に従来用いられていた輻射熱吸収部材を塗布することができず、金属基材の定着ベルトで加熱源がランプの場合、定着ベルト内周面がランプからの輻射熱を吸収しにくいという問題もあった。

それゆえに、本発明の主たる目的は、ウォームアップ時間の短縮が可能でかつ摺動性の優れた定着装置および画像形成装置を提供することである。

請求項１に係る発明は、ベルト状の加熱部材と、加熱部材と対向する加圧部材とを備え、加熱部材と加圧部材の圧接で形成される定着ニップ部でトナー画像を担持した用紙を挟持搬送させて加熱する定着装置であって、加熱部材が、定着ベルトと、定着ベルトの内周面に摺接して定着ニップ部を形成するためのベルトガイドと、加熱源のランプとを有し、ベルトガイドと摺接する定着ベルトの内周面に、二硫化モリブデン、カーボン、ダイヤモンドライクカーボンのうち少なくとも一種類からなる表層が設けられていることを特徴とする、定着装置である。

請求項１の発明では、定着ベルトの内周面に設けた二硫化モリブデン、カーボン、またはダイヤモンドライクカーボンからなる表層の輻射熱吸収率が高いため、ランプからの輻射熱が効率良く定着ベルトに吸収される。また、これらの材料は摺動性に優れているため、定着ベルトとベルトガイドの摺接が円滑に行われる。

請求項２に係る発明は、請求項１に係る発明に従属する発明であって、定着ベルトと摺接するベルトガイドの摺接面に、二硫化モリブデン、カーボン、ダイヤモンドライクカーボンのうち少なくとも一種類からなる表層が設けられていることを特徴とする、定着装置である。

請求項２の発明では、ベルトガイドの摺接面に二硫化モリブデン、カーボン、またはダイヤモンドライクカーボンからなる表層が設けられているため、定着ベルトとベルトガイドの摺接がより一層円滑なものとなる。

また、請求項３に係る発明は、請求項１または請求項２に係る発明に従属する発明であって、定着ベルトの内周面もしくはベルトガイドの摺接面に設けられている二硫化モリブデン、カーボン、ダイヤモンドライクカーボンのうち少なくとも一種類からなる表層が、潤滑性フィラーを含有していることを特徴とする、定着装置である。

請求項３の発明では、定着ベルトの内周面もしくはベルトガイドの摺接面に設けられている表層が、潤滑性フィラーを含有している。これにより、定着ベルトとベルトガイドの摺動性を損なうことなく、定着ベルトの基材やベルトガイドの基材と表層との密着性を向上させることができる。

また、請求項４に係る発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに係る発明に従属する発明であって、潤滑性フィラーが、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂のうち少なくとも一種類を含有していることを特徴とする、定着装置である。

請求項４の発明では、潤滑性フィラーが、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂のうち少なくとも一種類を含有しているため、耐熱性に優れた表層となる。

また、請求項５に係る発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする、画像形成装置である。

請求項５の発明では、定着ベルトの内周面に設けた二硫化モリブデン、カーボン、またはダイヤモンドライクカーボンからなる表層が、高い輻射熱吸収率を有しかつ摺動性に優れているため、ウォームアップ時間が短くかつ摺動性の優れた画像形成装置が得られる。

本発明によれば、ベルトガイドと摺接する定着ベルトの内周面に、二硫化モリブデン、カーボン、またはダイヤモンドライクカーボンからなる表層を設けたので、ウォームアップ時間の短縮が可能でかつ摺動性の優れた定着装置や画像形成装置が得られる。

本発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。

図１は本発明に係る定着装置を備えた画像形成装置１を示す概略構成図である。

感光体ドラム２４は駆動手段によって図示矢印の時計回り方向に所定速度で駆動される。感光体ドラム２４の外周近傍には、帯電器３２、現像器２２、転写ローラ２３、摺擦部材３０が設けられている。感光体ドラム２４は帯電器３２にて表面が帯電される。感光体ドラム２４の回転方向における帯電器３２の下流側には、レーザースキャニングユニット２６が配置されている。レーザースキャニングユニット２６から放射されたレーザ光Ｌは、反射ミラー２８を介して感光体ドラム２４上に照射され、静電潜像が形成される。

レーザースキャニングユニット２６の上流側には、現像器２２が配置されている。現像器２２は、ブラックのトナーを感光体ドラム２４に付与するためのものである。現像器２２に対して、トナーカートリッジ２０が配設されている。

現像器２２の下流側には、転写ローラ２３が配置されている。さらに、転写ローラ２３の下流側には、感光体ドラム２４に残ったトナーを除去するための摺擦部材３０が配置されている。

一方、ピックアップローラ４２はブラックトナー像と同期して給紙カセット２から被記録材としての用紙Ｐを引き出し、分離ローラ１８と給紙ローラ４４とを介して給紙する。用紙Ｐには感光体ドラム２４上に形成されたトナー像が転写され、定着装置４６に搬入される。トナー画像を転写された用紙Ｐは、定着装置４６で定着され、印刷物として機外に排出されて排紙トレイ５０上に積載される。

次に、定着装置４６について、図２および図３を参照して説明する。図２は定着装置４６の横断面概略構成図である。定着装置４６は加熱部材５８と加圧部材（加圧ローラ）５９を備え、両者の圧接により定着ニップ部Ｎ（特に、図２参照）を形成させる。そして、加熱部材５８と加圧ローラ５９の圧接で形成される定着ニップ部Ｎで、トナー画像を転写された用紙Ｐを挟持搬送させて加熱する。

加熱部材５８は、加熱源６１ａ，６１ｂ、横断面円弧状樋型のベルトガイド６３、ベルトガイド６３にルーズに外嵌させた、被加熱体としての円筒状の定着ベルト６０、ベルトガイド６３を支持するバックアップ部材６２等の組み立て体である。

図３に示すように、定着ベルト６０は、厚さが３０〜８０μｍの円筒状に成型された金属層（ＳＵＳ、Ｎｉなど）からなる基体層６６の外周面に、弾性層６８として厚さが２００〜５００μｍのシリコーンゴム層を設け、更に外側に厚さが３０μｍのＰＴＦＥなどのフッ素系樹脂からなる離型層７０を被覆したものである。定着ベルト６０の厚さを薄くすることにより、定着ベルト６０の熱容量を最小限に抑えている。

さらに、定着ベルト６０の内周面（基体層６６の内周面）には、カーボン、ダイヤモンドライクカーボン、二硫化モリブデンのうち少なくとも一種類からなる表層７２（厚さが１〜３０μｍ）が形成されている。表層７２は、スプレー塗布法や、二硫化モリブデンなどをイオン化した後バイアスを印加して噴き付ける方法などで形成されている。

加熱源６１ａ，６１ｂとしては、ハロゲンやカーボンなどのランプが用いられる。

バックアップ部材６２にはＳＵＳなどの金属が用いられている。バックアップ部材６２の表面には、加熱源６１ａ，６１ｂのランプの光を反射するようにアルミなどの皮膜が形成されている。

ベルトガイド６３にはＳＵＳやＮｉなどの金属が基材として用いられ、定着ベルト６０の走行をガイドする。定着ベルト６０と摺接するベルトガイド６３の摺接面の表面には、定着ベルト６０との摺動を高めるために、カーボン（硬度５０ＨＳＤ以上）、二硫化モリブデン、またはダイヤモンドライクカーボンのうち少なくとも一種類からなるコーティング層が形成されたり、潤滑剤としてフッ素グリスなどが塗布されたりしている。さらに、定着ベルト６２から熱を奪わないように、ベルトガイド６３の厚さを０．１〜０．３ｍｍにして熱容量を抑えている。

また、定着ベルト６０の内周面に設けられている表層７２、もしくはベルトガイド６３の摺接面に設けられている二硫化モリブデン、カーボン、ダイヤモンドライクカーボンのうち少なくとも一種類からなる表層は、潤滑性フィラーを含有している。これにより、定着ベルト６０とベルトガイド６３の摺動性を損なうことなく、定着ベルト６０の基体層６６と表層７２との密着性やベルトガイド６３の基材と表層との密着性を向上させることができる。

さらに、潤滑性フィラーは、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂のうち少なくとも一種類を含有している。これにより、耐熱性に優れた表層７２となる。なお、ＰＴＦＥ樹脂とポリイミド樹脂の耐熱温度は約２７５℃、ポリアミドイミド樹脂の耐熱温度は約２３０℃、ポリベンゾイミダゾール樹脂の耐熱温度は約４３０℃である。

加圧ローラ５９は、金属製軸８２の上に、シリコーンゴム弾性層８０を設け、更にその上に薄い離型層を設けたものである。加圧ローラ５９はモータ７６の回転駆動力が伝達されることで、回転駆動される。

この加圧ローラ５９の上側に加熱部材５８を配設している。加熱部材５８は加圧ローラ５９と接し、モータ７６の回転駆動力が伝達されることで、加圧ローラ５９と定着ベルト６０の外周面との定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力で従動回転する。その結果、定着ベルト６０が、その内面がガイド部材６３に摺動しながら、ガイド部材６３の外回りを従動回転する。

以上の構成からなる定着装置４６は、定着ベルト６０の内周面に設けた二硫化モリブデン、カーボン、またはダイヤモンドライクカーボンからなる表層７２は黒色をしており、輻射熱吸収率が高いため、加熱源６１ａ，６１ｂからの輻射熱が効率良く定着ベルト６０に吸収される。また、これら二硫化モリブデンなどの材料は摺動性に優れているため、定着ベルト６０とベルトガイド６３の摺接が円滑に行われる。また、これら二硫化モリブデンなどの材料は耐熱性にも優れている。この結果、ウォームアップ時間が短くかつ摺動性の優れた画像形成装置１が得られる。

さらに、ベルトガイド６３の摺接面に二硫化モリブデン、カーボン、またはダイヤモンドライクカーボンからなる表層が設けられているため、定着ベルト６０とベルトガイド６３の摺接がより一層円滑なものとなる。

この画像形成装置１を用いて摺動性および耐久性の評価を行った。定着ベルト６０の表層７２には二硫化モリブデン、カーボン、またはダイヤモンドライクカーボンを用い、ベルトガイド６３の摺接面には二硫化モリブデン、カーボン、またはダイヤモンドライクカーボンを用い、これらを表１に示すように種々組み合わせた（実施例１〜実施例９）。なお、表１には比較のため、従来の定着装置を備えた画像形成装置の評価も併せて記載している（比較例１または比較例２）。

実施例１〜実施例９と比較例１，２を比較することにより、定着ベルトの表面温度が２５℃から１６０℃に到達するのにかかる時間（ウォームアップ時間）が、従来の約１６秒から１２秒台へ短縮できたことが認められる。さらに、実施例１と実施例４を比較することにより、潤滑性フィラーの有無によるウォームアップ時間の変化は極めて小さいことが認められる。膜厚が同じであれば、熱容量はほぼ等しくなり、ウォームアップ時間に対する寄与は少ないからである。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々に変形される。

本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 本発明に係る定着装置を示す横断面概略構成図ある。 図２に示した定着ベルトの層構成を示す断面概略構成図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
４６ 定着装置
５８ 加熱部材
５９ 加圧ローラ
６０ 定着ベルト
７２ 表層
Ｎ 定着ニップ部

Claims (5)

1. ベルト状の加熱部材と、前記加熱部材と対向する加圧部材とを備え、前記加熱部材と前記加圧部材の圧接で形成される定着ニップ部でトナー画像を担持した記録材を挟持搬送させて加熱する定着装置であって、
   前記加熱部材が、定着ベルトと、前記定着ベルトの内周面に摺接して前記定着ニップ部を形成するためのベルトガイドと、加熱源のランプとを有し、前記ベルトガイドと摺接する前記定着ベルトの内周面に、二硫化モリブデン、カーボン、ダイヤモンドライクカーボンのうち少なくとも一種類からなる表層が設けられていることを特徴とする、定着装置。
2. 前記定着ベルトと摺接する前記ベルトガイドの摺接面に、二硫化モリブデン、カーボン、ダイヤモンドライクカーボンのうち少なくとも一種類からなる表層が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の定着装置。
3. 前記定着ベルトの内周面もしくは前記ベルトガイドの摺接面に設けられている二硫化モリブデン、カーボン、ダイヤモンドライクカーボンのうち少なくとも一種類からなる表層が、潤滑性フィラーを含有していることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の定着装置。
4. 前記潤滑性フィラーが、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂のうち少なくとも一種類を含有していることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の定着装置。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の定着装置を備えたことを特徴とする、画像形成装置。

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