JP2020197669A - 加熱装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】均熱部材の表面に形状制御した複数の凹部を形成することで、経時にわたってその表面に潤滑剤を保持し、摺動性能を維持する。【解決手段】加熱装置は、回転可能に設けられた無端状の第１部材と、第１部材を加熱する熱源と、第１部材の外側に設けられ、第１部材に対向する第２部材と、第１部材の内側に設けられ、第１部材と第２部材との間にニップ部を形成するニップ形成部材と、ニップ形成部材の第１部材に対向する面を覆い、第１部材の長手方向に熱を移動する均熱部材とを備える。第１部材の内周面に対向する均熱部材の表面に複数の凹部が形成され、複数の凹部のそれぞれは、均熱部材の長手方向に延びる第１中心線、及び第１部材の進行方向の断面における第２中心線に対し、略線対称な形状を有し、均熱部材と第１部材の内周面との間に、潤滑剤が塗布される。【選択図】図５

Description

本発明は、加熱装置、定着装置及び画像形成装置に関する。

近年、低熱容量でフィルム状に薄い無端ベルトを定着熱源により直接加熱する構成とし、高生産の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得ることができる定着装置（加熱装置の一例）が提案されている（例えば、特許文献１など）。

この定着装置では、無端状の定着ベルトの外周側に配置された回転部材と定着ベルトの内部（ループ内）に固定配置された支持部材（ニップ形成部材）とが定着ベルトを介して圧接することによって定着ニップを形成している。さらに、ニップ形成部材に熱伝導性の高い金属材料からなる均熱部材を介することで、定着ベルトの均熱化を図り、連続通紙時の端部温度上昇を低減できる。

このような定着装置において、定着ベルトとニップ形成部材との間の摺動抵抗（トルク）を低減するため、シリコーングリスなどの潤滑剤を含侵させたＰＴＦＥなどの繊維からなるシート材（摺動シート）をニップ形成部材表面に配置する構成が知られている。しかし、その摺動シート自体が断熱部材となり、定着ベルトの均熱効果が減少するおそれがあった。

これに対し、摺動シートの代わりに、均熱部材表面に摺動性のあるコーティングを直接施し、コーティング層の表面に適切な表面粗さを形成することで、グリスの保持機能を付与する構成も提案されている。

他にも、例えば特許文献２には、ニップ部に配置された面上ヒータを支持する支持部材の搬送上流側に、潤滑剤の流れを制御する目的で、溝や凸が形成された部分を有する構成が開示されている。また、特許文献３には、潤滑剤の流れを制御する目的で、加圧部材側に配置された摺動シート表面に傾斜を持った構成が開示されている。

ところで、コーティング層の表面に形成される表面粗さは、例えば、表面粗さＲａ１．５程度のものが望ましいとされており、その表面粗さＲａが低すぎるとグリスの介在量が低下して摺動トルクの上昇となる。一方、表面粗さＲａが高すぎると、微少な凹凸が摩耗し易くなる。そのため経時で表面粗さが低下し、摺動トルクが顕著に上昇するおそれもあった。

均熱部材に施すコーティング層の表面粗さＲａを最適な範囲にすることは、製造コストの増加につながる。また、最適な範囲にしたとしても、使用条件（例えば、高速機などで長期にわたり使用するなど）によっては、結局磨耗が進み、摺動トルクの上昇もあり得る。

そこで本発明は、均熱部材の表面に形状制御した複数の凹部を形成することで、経時にわたってその表面に潤滑剤を保持し、摺動性能を維持できる加熱装置の提供を目的とする。

上記課題は、回転可能に設けられた無端状の第１部材と、前記第１部材を加熱する熱源と、前記第１部材の外側に設けられ、前記第１部材に対向する第２部材と、前記第１部材の内側に設けられ、前記第１部材と前記第２部材との間にニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材の前記第１部材に対向する面を覆い、前記第１部材の長手方向に熱を移動する均熱部材とを備え、前記第１部材の内周面に対向する前記均熱部材の表面に複数の凹部が形成され、前記複数の凹部のそれぞれは、前記均熱部材の長手方向に延びる第１中心線、及び前記第１部材の進行方向の断面における第２中心線に対し、略線対称な形状を有し、前記均熱部材と前記第１部材の前記内周面との間に、潤滑剤が塗布される加熱装置によって、解決される。

また上記課題は、回転可能に設けられた無端状の第１部材と、前記第１部材を加熱する熱源と、前記第１部材の外側に設けられ、前記第１部材に対向する第２部材と、前記第１部材の内側に設けられ、前記第１部材と前記第２部材との間にニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材の前記第１部材に対向する面を覆い、前記第１部材の長手方向に熱を移動する均熱部材とを備え、前記第１部材の内周面に対向する前記均熱部材の表面に複数の凹部が形成され、前記複数の凹部のそれぞれは、前記均熱部材の前記表面上で直交する２方向の中心線、及び前記直交する２方向の断面における中心線に対し、略線対称な形状を有し、前記均熱部材と前記第１部材の前記内周面との間に、潤滑剤が塗布される加熱装置によっても、解決される。

本発明の加熱装置は、均熱部材の表面に形状制御された複数の凹部が形成されているため、経時にわたってその表面に潤滑剤を保持し、摺動性能を維持できる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。 定着装置の一実施形態を示す概略的な断面構成図である。 定着装置の一方の端部を示す概略的な斜視図である。 ニップ形成ユニットを構成するニップ形成部材、支持部材、均熱部材を示す分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る均熱部材を示す斜視図である。 （ａ）は均熱部材に形成された凹部（ディンプル）形状の具体例を示す平面図であり、（ｂ）はそれら凹部を矢印Ａ方向から見た断面図である。 （ａ）は、第２実施形態の均熱部材を示す模式平面図であり、図７（ｂ）は、α部分の構成を示す部分拡大図である。 定着ベルトの進行方向と列のなす角度θを説明する模式図である。 （ａ）は第２実施形態の凹部（ディンプル）形状の具体例を示す平面図であり、（ｂ）はそれら凹部を２方向から見た断面図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す概略図である。
この画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、そのプリンタ本体の中央には、中間転写ベルト３０の展張方向に沿って４つの作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが並置して設けられている。各作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容する以外は、同じ構成である。

具体的に、それぞれ画像ステーションを構成する各作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８などを備えている。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに色用符号を付し、その他の作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍにおいては符号を省略している。

作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。

作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、転写体としての中間転写ベルト３０と、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６とを備える。さらに、転写装置３は二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３、テンションローラ３４、及びベルトクリーニング装置３５を備えている。

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、プリンタ本体の電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。

二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にもプリンタ本体の電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋと各現像装置７との間には、周知のように補給路が設けられ、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。

一方、プリンタ本体の下部には、記録材としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１などが設けられている。ここで、記録材には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙など）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシートなどが含まれる。また、周知のように、手差し給紙機構が設けられていてもよい。

プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ１２が配設されている。

また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けられている。

本実施形態に係るプリンタの基本的動作は次のようである。作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋにおける各感光体５が図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。各感光体５の表面は、その後、除電され、表面電位が初期化される。

画像形成装置１の下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１２によってタイミングを計られ、二次転写ローラ３６と二次転写バックアップローラ３２との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。

その後、中間転写ベルト３０の周回走行に伴って、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、そのニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーはプリンタ本体内に置かれた廃トナー収容器へと搬送され、回収される。

その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。

以上の説明は、用紙Ｐ上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

続いて、本発明の一実施形態に係る定着装置について説明する。これは、加熱装置を定着装置として用いた例であるが、本発明の加熱装置はこれに限るものではない。周知慣用されている加熱装置の用途（例えば、ラミネータなど）にも用いることができる。

図２は、定着装置２０の一実施形態を示す概略的な断面構成図である。
定着装置２０は、薄肉で可撓性を有する筒状の定着部材である無端状の定着ベルト２１と、この定着ベルト２１の外周側から当接する加圧部材である加圧ローラ２２とを有している。定着ベルト２１は、その内部（ループ内）に配された複数の熱源（定着熱源）としてのヒータ２３Ａ、２３Ｂの輻射熱によって加熱される。熱源としては、ハロゲンヒータが一般的であるが、誘導加熱装置であってもよいし、抵抗発熱体、カーボンヒータなどであってもよい。

なお、定着ベルト２１は加熱装置における第１部材の一例であり、加圧ローラ２２は加熱装置における第２部材の一例である。

さらに定着ベルト２１の内部には、定着ベルト２１を介して加圧ローラ２２とで定着ニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４を支持するステー部材２５（支持部材）とが配されている。定着ベルト２１の幅方向に渡って配されたニップ形成部材２４が、ステー部材２５によって固定支持されることで、加圧ローラ２２からの圧力によってニップ形成部材２４に撓みが生じることを防止し、加圧ローラ２２の軸方向（長手方向）に渡って均一なニップ幅が得られるようになっている。

なお、ニップ形成部材２４は、機械的強度が高く耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材、特に耐熱性樹脂、例えばポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、それらをガラス繊維で強化したもので構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材２４の変形を防止し、安定した定着ニップ部Ｎの状態を確保し、出力画質の安定化を図っている。また、ステー部材２５やヒータ２３Ａ、２３Ｂは、その長手方向両端を、定着装置２０の側板あるいは別途設けられたホルダに固定保持されている。

定着ベルト２１の長手方向における熱移動を容易にする熱移動補助部材とも称される均熱部材２７が、ニップ形成部材２４の定着ベルト２１の内周面に対向する面を覆うように配されており、小サイズ紙通紙時に定着ベルト２１の端部領域に熱が留まることを防止して、積極的に定着ベルト２１の幅方向、即ち、均熱部材２７の長手方向に熱を移動させて、長手方向の温度不均一を解消させる。そのため、均熱部材２７は短時間で熱移動が可能となる熱伝導率の高い材料、例えば銅やアルミニウムなどで形成されている。

図２の描写では、均熱部材２７の定着ベルト２１の内周面に対向する面が定着ベルト２１に直接接触する面であり、ニップ形成面となっており、平坦状に形成されているが、凹形状やその他の形状であってもよい。凹形状のニップ形成面であると、用紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上してジャムの発生が抑制される。

また、定着ベルト２１と均熱部材２７との低摩耗化を図るために、潤滑剤としてフッ素化合物を含むフッ素オイルやフッ素グリスが定着ベルト２１の内周面に塗布されている。この潤滑剤は、フッ素粒子を増ちょう剤とするフッ素グリス又はシリコーングリスであってもよい。

周知のように、定着ベルト２１の外周側の適切な位置、例えば定着ニップ部Ｎのベルト回転方向上流側には、ベルト温度を検知する温度センサ２９が設けられており、定着装置２０の用紙搬送方向下流側には、定着ベルト２１から用紙Ｐを分離する分離部材４０が配されている。さらに、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する解除可能な加圧手段も設けられている。

低熱容量化を図るため、フィルムのように薄肉で小径化した無端状の定着ベルト２１は、ニッケルやＳＵＳなどの金属材料やポリイミドなどの樹脂材料で形成された内周側の基材と、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などで形成された外周側の離型層によって構成されている。基材と離型層の間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、あるいはフッ素ゴムなどのゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。この弾性層の厚さを１００μｍ程度にすれば、未定着トナーを押し潰して定着させるときに弾性層の弾性変形により、ベルト表面の微小な凹凸を吸収でき、光沢ムラの発生を回避できる。

低熱容量化の観点から、定着ベルト２１は、全体として厚さ１ｍｍ以下に、直径２０〜４０ｍｍに設定されている。そして、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さは、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定されている。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよく、直径は３０ｍｍ以下とするのが望ましい。

断面Ｔ字状のステー部材２５は定着ニップ部Ｎ側と反対側が起立した起立部２５ａを有しており、定着熱源としてのヒータ２３Ａ、２３Ｂが起立部２５ａによって隔てられるように配置されている。ヒータ２３Ａ、２３Ｂは、一方が小サイズ紙に対応した長手方向中央部に発熱領域を有するものであり、他方が大サイズ紙に対応して長手方向両端部に発熱領域を有するものである。

ヒータ２３Ａ、２３Ｂは、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、定着ベルト２１の外周に設けられた温度センサ２９によるベルト表面の温度検知結果に基づいて行われる。このようなヒータの出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。

また、ステー部材２５とヒータ２３Ａ、２３Ｂの間には反射部材２８Ａ、２８Ｂが配され、ヒータ２３Ａ、２３Ｂの定着ベルト２１に対する加熱効率を上げるとともに、ヒータ２３Ａ、２３Ｂからの輻射熱によりステー部材２５が加熱されることによる無駄なエネルギー消費を抑制できる。反射部材２８Ａ、２８Ｂを備える代わりに、ステー部材２５表面に断熱若しくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。

加圧ローラ２２は、芯金と、芯金の表面に設けられた発泡性シリコーンゴムやフッ素ゴムなどから成る弾性層と、弾性層の表面に設けられたＰＦＡやＰＴＦＥなどから成る離型層によって構成されている。バネなどの加圧手段により加圧ローラ２２が定着ベルト２１に押し付けられ定着ベルト２１と圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層が押し潰されることで、所定幅の定着ニップ部Ｎが形成されている。

加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられたモータなどの駆動源によって回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力が定着ニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転するようになっている。定着ベルト２１は定着ニップ部Ｎで挟み込まれて回転し、定着ニップ部Ｎ以外では両端部に配された側板フランジにガイドされ、走行する。

本実施形態では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータなどの熱源を配設してもよい。弾性層はソリッドゴムでもよいが、加圧ローラの内部に熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。

図３は、定着装置２０の一方の端部を示す概略的な斜視図である。定着ベルト２１の両端には、フランジ４５が設けられる。図３はその片側を示す。

フランジ４５は、軸方向両側を開口させた中空形状をなし、軸方向に延びる受け部４６と、受け部４６から半径方向に突出する顎部４７とを一体に有する。受け部４６は、周方向の一部領域に切り欠き４８を有する部分円筒状に形成されている。この切り欠き４８で形成された空間に、ニップ形成部材２４及び均熱部材２７が挿入されている。

受け部４６は、定着ベルト２１の長手方向にベルト寄りが発生した際、定着ベルト２１の端部と接触し、定着ベルト２１の長手方向への移動を規制する。顎部４７は、定着装置２０の本体側板に固定される。また、定着ベルト２１の端部と受け部４６との間に定着ベルト２１に対して摺動性の良い材質のリング状プレートをさらに設けてもよい。

図４は、ニップ形成ユニットを構成するニップ形成部材、支持部材、均熱部材を示す分解斜視図である。

図４に示すように、ニップ形成部材２４の定着ニップ側に配された均熱部材２７は略直方体状のニップ形成部材２４の、定着ベルト２１の内周面に対向する面を覆うように嵌め合わされて一体化される。均熱部材２７とニップ形成部材２４の一体構成は爪などを設けて噛み合わせればよいが、接着などを用いてもよい。

均熱部材２７の定着ベルト２１の内周面に対向する面はベルト摺接面２７ａとして構成される。ニップ形成部材２４の定着ニップと反対側の面は、ステー部材２５の定着ニップ側の面に支持される。この際、接触する面にボスとピンのような凸形状を形成し、ニップ形成部材２４とステー部材２５の接触領域を小さくすることが望ましい。

続いて、本発明の特徴的構成について説明する。

（第１実施形態）
図５は、本発明の第１実施形態に係る均熱部材を示す斜視図である。図５に示すように、均熱部材２７の表面（定着ベルト２１の内周面に対向する均熱部材２７の表面）に、複数の凹部（ディンプル）１００が形成されている。これら複数の凹部１００は、例えば、切削加工、プレス加工、レーザー加工、エッチング、ブラスト処理、及びその他の方法を用いて形成できる。

これら複数の凹部１００は、均熱部材２７と定着ベルト２１との間に潤滑剤を循環させるとともに、摺動面に油膜を形成することを目的としている。そのため、さらに次のような特徴を有する。

図６（ａ）は均熱部材に形成された凹部（ディンプル）形状の具体例を示す平面図であり、図６（ｂ）はそれら凹部を矢印Ａ方向から見た断面図である。図６において、矢印Ａは均熱部材２７の長手方向であり、矢印Ｂは定着ベルト２１の進行方向である。なお、定着ベルト２１の進行方向は、均熱部材２７の長手方向に対し直交する。

本実施形態の凹部（ディンプル）１００は、図６（ａ）の凹部１００ａ〜ｄで示すように、均熱部材２７の平面視で矢印Ａに平行な第１中心線１０２に対し、略線対称な形状を有する。また、図６（ｂ）に示すように、定着ベルト２１の進行方向（均熱部材２７の短手方向）の断面における第２中心線１０４に対し、略線対称な形状を有する。

なお、ここでいう「略線対称な形状」とは、数学の定義における線対称ではなく、凹部（ディンプル）の加工時における寸法許容差、及び／又は誤差を加味した上での線対称な形状を意味する。これは、「実質的に線対称な形状」と言い換えることができる。

これら凹部１００の寸法の一例を、図６（ｂ）の凹部１００ａに示す。凹部１００ａの直径Ｒは、約２００μｍ〜１０００μｍであり、凹部１００ａの深さＤは、約５μｍ〜３０μｍである。なお、図６（ｂ）の凹部１００ｄのように、その角部を削って角面や丸面などの形状に加工してもよい。

このように構成された均熱部材２７を有する定着装置２０において、定着ベルト２１が通常動作（矢印Ｂ方向に移動）すると、潤滑剤も同様に矢印Ｂ方向に移動する。その際、均熱部材２７に形成された複数の凹部（ディンプル）１００は、潤滑剤に対し、その入口、出口の形状が略同じになる。そのため、潤滑剤が凹部１００内に容易に進入／排出されるとともに、その凹部内に一定量の潤滑剤が充填され、潤滑剤をニップ面（均熱部材２７と定着ベルト２１の内周面との間）に案内できる。

また、紙詰まりなどにより定着ベルト２１が定着逆転動作（矢印Ｂの反対方向に移動）しても、通常動作時と同様に潤滑剤をニップ面に案内できる。

そして、金属製の均熱部材２７に形成された複数の凹部（ディンプル）１００は、コーティング層に付与された表面粗さに比べ、摩耗（摩滅）しにくい。したがって、本実施形態の定着装置２０は、経時にわたってニップ面に潤滑剤を保持（案内）でき、摺動性能を維持できる。

（変形例）
本実施形態の均熱部材２７の最表面に、フッ素化合物やグラファイトなどの固体潤滑剤を含む摺動性コーティングを施してもよい。均熱部材２７の表面に複数の凹部１００が形成されているため、その摺動性コーティングに表面粗さといった潤滑剤保持機能を持たせる必要がない。したがって、摺動性コーティングの高度な生産管理は不要で、安価に摺動性を一層向上できる。

（第２実施形態）
先の第１実施形態では、形状制御された複数の凹部（ディンプル）１００を均熱部材２７に形成することを説明した。第２実施形態では、それら複数の凹部（ディンプル）１００を、定着ベルト２１の進行方向に対して角度をなして延びる、複数の列１０５に沿って形成（配置）する。

図７（ａ）は、第２実施形態の均熱部材を示す模式平面図であり、図７（ｂ）は、α部分の構成を示す部分拡大図である。また、図８は、定着ベルトの進行方向と列のなす角度θを説明する模式図である。

図７に示すように、複数の凹部１００は、それぞれ均熱部材２７上に複数の列１０５に沿って形成され、それら複数の列１０５は、定着ベルト２１の進行方向（矢印Ｂ方向）に進むにつれて均熱部材２７の中央部に向かう方向に傾いている。この傾いている角度θは、定着ベルト２１の進行方向に対し０度以上９０度未満の角度であり、好ましくは、０度以上４５度未満の角度である（図８参照）。

このように複数の凹部（ディンプル）１００が列状に並べられているため、定着ベルト２１が通常動作（矢印Ｂ方向に移動）する際、潤滑剤が均熱部材２７の中央部に寄せられながら循環することになる。これより、定着ベルト２１の端部（開放部）から潤滑剤が漏れ出すことを防止でき、長期に亘って安定した油膜を形成できる。

ところで、複数の凹部１００を、このような列状に並べると、紙詰まり時の定着逆転動作（矢印Ｂの反対方向に移動）の際、逆に潤滑剤が定着ベルト２１の端部へ寄せられることになる。しかし、定着逆転動作は通常動作にくらべて非常に短時間であるため、凹部形状の入口、出口形状が適切であれば、並び（配列）による影響はほぼ無視できる程度である。

また、これに対し、例えば均熱部材２７の端部付近では、複数の列１０５の角度を定着ベルト２１の進行方向に対し略０度とし、均熱部材２７の中央部に向かうにつれて、徐々にその角度を４５度近くまで傾かせてもよい。このように、均熱部材２７の中央部に向かうにつれて角度θを大きくする（又は、均熱部材２７の両端部に向かうにつれて角度θを小さくする）ことで、定着ベルト２１の端部（開放部）からの潤滑剤の漏れをより確実に防止できる。

（第３実施形態）
第１実施形態において、凹部（ディンプル）１００は、均熱部材２７の平面視で矢印Ａに平行な第１中心線１０２に対し、略線対称な形状を有することを説明した。これに対し、本実施形態では、複数の凹部（ディンプル）を、均熱部材２７の平面上で任意の角度に回転した形状で形成する。

図９（ａ）は第２実施形態の凹部（ディンプル）形状の具体例を示す平面図であり、（ｂ）はそれら凹部を２方向から見た断面図である。図に示すように、凹部（ディンプル）１００ｅ、１００ｆは、均熱部材２７の表面上で直交する２方向の中心線１０６、１０８に対して略線対称である。また、直交する２方向の断面における中心線１１０に対しても、略線対称な形状を有する。

このような形状の凹部（ディンプル）１００ｅ、１００ｆは、第１中心線１０２に対し線対称な形状ではないが、第１中心線１０２で分割される凹部の体積は略等しくなる。したがって、凹部１００ｅ、１００ｆ内に進入／排出される潤滑剤の流量は略等しくなる。そのため、定着ベルト２１が通常動作又は定着逆転動作したとしても、潤滑剤の移動は略等しくなる。

なお、本実施形態の凹部（ディンプル）１００ｅ、１００ｆを、第２実施形態のように、定着ベルト２１の進行方向に対して角度をなして延びる、複数の列に沿って形成（配置）してもよい。

以上の構成を用いることで、均熱部材の摺動性能を維持できる定着装置（加熱装置）を実現できる。この定着装置を備える画像形成装置を構成すれば、長期にわたって定着ユニットトルクの上昇を防止できる製品を提供できる。

以上、実施形態を用いて本発明を詳細に説明した。この実施形態は一例であり、要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して使用できる。例えば、実施形態１〜３を任意に組み合わせて実施してもよい。また、上記実施形態では、ニップ形成部材２４と均熱部材２７とをそれぞれ別部材としている。これに代えて、均熱部材にニップ形成部材としての役割（機能）をもたせて、一部材としてもよい。

１ 画像形成装置
２ ボトル収容部
２Ｃ、２Ｋ、２Ｍ、２Ｙ トナーボトル
３ 転写装置
４Ｃ、４Ｋ、４Ｍ、４Ｙ 作像部
５ 感光体
６ 帯電装置
７ 現像装置
８ クリーニング装置
９ 露光装置
１０ 給紙トレイ
１１ 給紙ローラ
１２ レジストローラ
１３ 排紙ローラ
１４ 排紙トレイ
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ 加圧ローラ
２３Ａ、２３Ｂ ヒータ
２４ ニップ形成部材
２５ ステー部材
２５ａ 起立部
２７ 均熱部材
２７ａ ベルト摺接面
２８Ａ、２８Ｂ 反射部材
２９ 温度センサ
３０ 中間転写ベルト
３１ 一次転写ローラ
３２ 二次転写バックアップローラ
３３ クリーニングバックアップローラ
３４ テンションローラ
３５ ベルトクリーニング装置
３６ 二次転写ローラ
４０ 分離部材
４５ フランジ
４６ 受け部
４７ 顎部
４８ 切り欠き
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 用紙
θ 角度

特開２０１７−１２５９２２号公報 特許第３２５４１１７号明細書 特許第４２５１０４８号明細書

Claims (9)

1. 回転可能に設けられた無端状の第１部材と、
   前記第１部材を加熱する熱源と、
   前記第１部材の外側に設けられ、前記第１部材に対向する第２部材と、
   前記第１部材の内側に設けられ、前記第１部材と前記第２部材との間にニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記ニップ形成部材の前記第１部材に対向する面を覆い、前記第１部材の長手方向に熱を移動する均熱部材と
   を備え、
   前記第１部材の内周面に対向する前記均熱部材の表面に複数の凹部が形成され、
   前記複数の凹部のそれぞれは、前記均熱部材の長手方向に延びる第１中心線、及び前記第１部材の進行方向の断面における第２中心線に対し、略線対称な形状を有し、
   前記均熱部材と前記第１部材の前記内周面との間に、潤滑剤が塗布される加熱装置。
2. 回転可能に設けられた無端状の第１部材と、
   前記第１部材を加熱する熱源と、
   前記第１部材の外側に設けられ、前記第１部材に対向する第２部材と、
   前記第１部材の内側に設けられ、前記第１部材と前記第２部材との間にニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記ニップ形成部材の前記第１部材に対向する面を覆い、前記第１部材の長手方向に熱を移動する均熱部材と
   を備え、
   前記第１部材の内周面に対向する前記均熱部材の表面に複数の凹部が形成され、
   前記複数の凹部のそれぞれは、前記均熱部材の前記表面上で直交する２方向の中心線、及び前記直交する２方向の断面における中心線に対し、略線対称な形状を有し、
   前記均熱部材と前記第１部材の前記内周面との間に、潤滑剤が塗布される加熱装置。
3. 前記複数の凹部は、前記第１部材の進行方向に進むにつれて前記均熱部材の中央部に向かう方向に角度を有する複数の列に沿って形成され、
   前記角度は、前記第１部材の前記進行方向に対し０度以上９０度未満であることを特徴とする請求項１又は２に記載の加熱装置。
4. 前記角度は、前記第１部材の前記進行方向に対し０度以上４５度未満であることを特徴とする請求項３に記載の加熱装置。
5. 前記角度は、前記均熱部材の前記中央部に向かうにつれて大きくすることを特徴とする請求項３又は４に記載の加熱装置。
6. 前記第１部材の前記内周面に対向する前記均熱部材の前記表面に、摺動性コーティングが施されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の加熱装置。
7. 前記複数の凹部は、複数のディンプルであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の加熱装置。
8. 請求項１乃至７のいずれか一項に記載の加熱装置を備え、
   前記第１部材は、定着ベルトであり、
   前記第２部材は加圧部材であり、
   前記ニップ部に未定着画像を担持した記録材を通して、前記記録材上の前記未定着画像を定着させることを特徴とする定着装置。
9. 請求項８に記載の定着装置を備える画像形成装置。

Images