JP7467920B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本開示は、シート上の未定着画像を定着させる定着装置および画像形成装置に関する。

プリンターなどの画像形成装置は、加熱された無端状のベルトを加圧ローラーに接触させて定着ニップを形成し、定着ニップをシートが通過することによりシート上のトナーなどの未定着画像を定着させる方式の定着装置を備えているものがある（特許文献１）。

ベルトを用いる定着装置では、通常、ベルトの内側に押圧部材を配置し、押圧部材でベルトを介してベルトの外側に配された加圧ローラーを押圧することで定着ニップに適正な圧力を付与する構成になっている。

さらに、押圧部材とベルト内周面間に、表面に凹凸が形成されたガラスクロスなどからなる摺動用部材を介在させて、ベルト内周面との接触面積を低下させつつ、ベルト内周面に潤滑剤を塗布する塗布部材を設けることで、直接、押圧部材をベルト内周面に当接させる構成よりも押圧により発生する摩擦力（摺動抵抗）を低減させることが行われている。

特開平１０－３１９７７２号公報

上記のようなベルトを用いる定着装置では、プリントの生産性を向上すべく、ベルトの厚みを薄くして低熱容量化を図ってベルトの昇温特性を高めることが主流になってきている。ベルトは、通常、ＰＩ（ポリイミド樹脂）などからなる基層の上にフッ素樹脂などの離型層が積層されてなるが、ガラスクロスなどからなる摺動用部材の方がベルトよりもかなり硬い。このため、ベルトの厚みを薄くするほど、ベルトの内周面が摺動用部材の表面の凹凸に倣って変形し、この変形が大きくなると、定着性の低下、具体的にはグレーや黒色のベタ画像において光沢ムラが生じ易くなる。なぜなら、凹凸変形したベルトの凸の頂部と凹の底部とで微小とはいえ記録シートＳに付与する熱量の差が生じ、この差が定着性に影響を与えて光沢ムラ発生の原因になると考えられる。

また、ベルト内周面は、通常、凹凸形状の表面を有する摺動用部材よりも粗さがかなり小さいので、摺動用部材よりも潤滑剤の離型性がかなり高い。換言すると、摺動用部材は、離型性がかなり低いことを意味し、離型性が低いということは、ベルト内周面に塗布された潤滑剤がベルトから摺動用部材の凹凸内に移動して溜まり気味になり、定着ニップにおける潤滑剤の流れが悪くなり、長期に亘って徐々に摺動抵抗が上がり易くなる。

本開示は、上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ベルトを用いる定着装置においてベルト内周面と押圧部材の間に摺動用部材を介在させて摺動抵抗の低減を図りつつ定着性の低下を従来よりも抑制可能な定着装置およびこれを備える画像形成装置を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために本開示に係る定着装置は、加熱された無端状のベルトと加圧ローラーとの接触により形成された定着ニップをシートが通過することによりシート上の画像を定着させる定着装置であって、前記ベルトの内周面に摺接する状態で設けられ、前記ベルトを前記加圧ローラーに押圧する押圧部材と、前記押圧部材の、前記ベルトに摺接する表面に被着された摺動用部材と、前記ベルトの内周面に潤滑剤を塗布する塗布部材と、を備え、前記ベルトの内周面が前記摺動用部材における前記ベルトの内周面に接する表面よりも粗く、前記摺動用部材が前記ベルトの内周面よりも柔らかい素材で形成されており、前記ベルトの内周面は、複数の凸部が前記ベルトの走行方向とこれに直交する方向に一定間隔を開けて二次元展開されてなる凹凸形状に形成されていることを特徴とする。

また、前記摺動用部材の前記表面は、平滑面であるとしても良い。

さらに、前記摺動用部材の前記表面は、凹凸形状に形成されてなり、前記ベルトの内周面と前記摺動用部材の前記表面とで凸部の平面形状が異なるとしても良い。

また、前記摺動用部材の前記表面は、凹凸形状に形成されてなり、前記ベルトの内周面と前記摺動用部材の前記表面とで凸部の高さが異なるとしても良い。

さらに、前記摺動用部材の前記表面は、凹凸形状に形成されてなり、前記ベルトの内周面と前記摺動用部材の前記表面とで凸部の大きさが異なるとしても良い。

また、前記ベルトの内周面と前記摺動用部材の前記表面とは、摩擦係数が異なるとしても良い。

さらに、前記ベルトの内周面の方が前記摺動用部材の前記表面よりも粗さが粗いことは、算術平均粗さＲａで表される粗さの大きさにより規定されているとしても良い。

また、前記摺動用部材は、シート状であるとしても良い。

さらに、前記摺動用部材は、前記押圧部材に成膜により形成されたコーティング層からなるとしても良い。

また、前記ベルトの内側に配され、周回する前記ベルトの内周面に面接触するガイド面により前記ベルトを案内するガイド部材をさらに備え、前記塗布部材は、前記ガイド面に開けられた凹部に嵌め込まれているとしても良い。

ここで、前記ベルトの内側に配され、前記押圧部材とともに前記ベルトを張架する加熱ローラーをさらに備え、前記ガイド部材は、前記押圧部材よりも前記ベルトの周回方向下流側かつ前記加熱ローラーよりも前記ベルトの周回方向上流側に配置されているとしても良い。

ここで、前記ガイド部材は、前記ベルトの周回方向に前記加熱ローラーよりも前記押圧部材に近い位置に配置されているとしても良い。

本開示に係る画像形成装置は、搬送される記録シート上に形成された未定着画像を定着させる定着部を備える画像形成装置であって、前記定着部として、上記の定着装置を備えることを特徴とする。

上記の構成によれば、ベルトの内周面の方が摺動用部材の表面よりも粗いので、ベルトの内周面の方が摺動用部材よりも離型性が低下してベルトの内周面に潤滑剤が保持され易く、定着ニップにおける潤滑剤の流れが良くなって摺動抵抗の上昇が抑制される。そして、摺動用部材の方がベルトの内周面よりも柔らかい素材で形成されており、摺動用部材がベルト内周面の粗さによる凹凸を吸収するので、ベルトが凹凸変形することが抑制され、定着性の低下を抑制することができる。

プリンターの全体構成を示す概略図である。 プリンターの定着部の概略構成を示す断面図である。 （ａ）は、ベルト内周面を図１の矢印Ｅ方向から見た平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＩ－Ｉ線におけるベルトの矢視断面図であり、（ｃ）は、ベルト内周面に設けられる凸部の平面形状の変形例を示す図である。 支持部材と押圧部材とガイド部材と摺動シートと潤滑剤塗布部材の概略分解斜視図である。 （ａ）は、実施例に係るベルトと摺動シートと押圧部材の縦断面図であり、（ｂ）は、比較例に係るベルトと摺動シートと押圧部材の縦断面図である。 （ａ）は、変形例に係る摺動シートの表面を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＪ－Ｊ線における摺動シートの矢視断面図である。 摺動用部材の変形例を示す図である。

以下、実施の形態に係る定着装置と画像形成装置について、タンデム型のカラープリンター（以下、単に「プリンター」という。）を例に、図面を参照して説明する。

〔１〕プリンターの全体構成
図１は、プリンター１の全体構成を示す概略断面図である。

同図に示すようにプリンター１は、画像形成部１０と、給紙部２０と、定着部３０を備える。

画像形成部１０は、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色に対応する作像ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、中間転写ベルト１３を備える。

作像ユニット１１Ｋは、感光体ドラム１２と、感光体ドラム１２の周方向に沿って配置された帯電部１６、露光部１７、現像部１８及びクリーナー１９を備える。

露光部１７は、レーザーダイオードなどの発光素子及びレンズ等を備え、不図示の制御部からの駆動信号により、レーザー光を変調して感光体ドラム１２上を露光走査する。

感光体ドラム１２は、不図示の駆動源により回転駆動され、上記露光を受ける前にクリーナー１９で表面の残存トナーが除去された後、帯電部１６により一様に帯電されており、このように一様に帯電した状態で、上記レーザー光による露光を受けると、感光体ドラム１２の表面に静電潜像が形成される。

感光体ドラム１２に形成された静電潜像は、現像部１８により現像され、これにより感光体ドラム１２表面にＫ色のトナー像が作像される。このＫ色のトナーは、周回走行する中間転写ベルト１３を介して感光体ドラム１２とは反対側に配された一次転写ローラー１４により感光体ドラム１２から中間転写ベルト１３上に一次転写される。

作像ユニット１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃについても、作像ユニット１１Ｋと同様の構成であり、作像ユニットごとに、対応する色（Ｙ、ＭまたはＣ色）のトナー像が感光体ドラム１２に作像され、一次転写ローラー１４により中間転写ベルト１３上に一次転写される。

各作像ユニット１１Ｙ～１１Ｋにおける作動動作は、そのトナー像が中間転写ベルト１３上の同じ位置に重ね合わせて一次転写されるようにタイミングをずらして実行される。これにより、中間転写ベルト１３上にＹ～Ｋ色のカラートナー像が形成される。

給紙部２０は、記録シートＳを収容する給紙カセット２１と、繰り出しローラー２２と、搬送ローラー２３と、タイミングローラー２４を備える。

繰り出しローラー２２は、給紙カセット２１の最上位の記録シートＳに接触して、これを搬送路２５に繰り出す。搬送ローラー２３は、繰り出しローラー２２により繰り出された記録シートＳをタイミングローラー２４に向けて搬送する。タイミングローラー２４は、不図示の制御部から指示されたタイミングで記録シートＳを下流側に送り出す。

画像形成部１０において中間転写ベルト１３上に多重転写されたカラートナー像は、中間転写ベルト１３の周回走行により、中間転写ベルト１３と二次転写ローラー１５との接触位置である二次転写位置１５ａに移動する。

周回走行する中間転写ベルト１３上のトナー像の移動タイミングに合わせて、給紙部２０のタイミングローラー２４から記録シートＳが搬送路２５上を給送されて来ており、記録シートＳが二次転写位置１５ａを通過する際に二次転写ローラー１５により、中間転写ベルト１３上のカラートナー像が記録シートＳ上に二次転写される。二次転写位置１５ａを通過した記録シートＳは、定着部３０に送られる。

定着部３０は、二次転写ローラー１５から矢印Ｄで示す方向（シート搬送方向）に搬送されて来る記録シートＳを定着ニップ３に通して、記録シートＳ上のカラートナー像（未定着画像）を加熱、加圧により記録シートＳに定着する。

定着部３０を通過した記録シートＳは、排出ローラー２６により機外に排出され、排紙トレイ２７に収容される。

〔２〕定着部の構成
図２は、定着部３０の構成を示す概略断面図である。ここで、同図においてＸ軸方向、Ｙ軸方向は、プリンター１を正面側から見たときの左右方向、上下方向を表し、Ｚ軸方向は、Ｘ軸とＹ軸の双方に直交する方向であり、プリンター１の奥行方向に相当する。同図は、Ｚ軸に直交するＸ－Ｙ平面で定着部３０を切断した場合の横断面図である。

同図に示すように定着部３０は、無端状のベルト３１と、摺動シート３７を介してベルト３１の内周面３１０に接する押圧部材３２と、ベルト３１の内周面３１０に接してベルト３１を案内するガイド部材３３と、押圧部材３２とガイド部材３３とを固定支持する支持部材３４と、ベルト３１を加熱する加熱ローラー３５と、加熱ローラー３５に熱を付与するヒーター３６と、ベルト３１の内周面３１０に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材３８と、ベルト３１の外周面３１３に接する加圧ローラー３９を備える。以下、ベルト３１の内周面３１０をベルト内周面３１０という。

ベルト３１は、押圧部材３２（第１部材）と加熱ローラー３５（第２部材）とガイド部材３３とに巻き掛けられており、加熱ローラー３５が不図示のバネなどの弾性部材により押圧部材３２から離れる方向に付勢されることにより、ベルト３１に一定の大きさの張力が作用するようになっている。

ベルト３１は、ＰＩ（ポリイミド）からなる基層３１１の上に、フッ素チューブおよびフッ素コーティング等の離型性を付与した離型層３１２が積層されてなる。なお、基層３１１の素材は、ＰＩに限られず、他の樹脂でも良いし、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、Ｎｉ（ニッケル）電鋳等の金属でも良い。また、基層３１１と離型層３１２の間に、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱性の高い材料からなる弾性層を介在させる構成としても良い。

ベルト内周面３１０（基層３１１の裏面に相当）は、摺動シート３７の表面３７０（図４）よりも粗面化されている。

図３（ａ）は、ベルト内周面３１０を図１の矢印Ｅ方向から見た平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＩ－Ｉ線におけるベルト３１の矢視断面図である。

図３（ａ）、（ｂ）に示すようにベルト内周面３１０は、微小な凸部３１５が多数個、ベルト走行方向とこれに直交する方向に一定間隔を開けて二次元展開されて配列されてなる凹凸形状になっている。凸部３１５の平面形状は、一辺Ｌａの長さが例えば１００μｍの正方形であり、凹部底面３１７から凸部３１５の頂点３１６までの高さｈａは、例えば１～３０μｍである。ベルト内周面３１０の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）は、ここでは１～４０μｍの範囲内になっている。

なお、凸部３１５の平面形状は、正方形に限られず、長方形や、図３（ｃ）に示すように正六角形などでも良く、また円形や楕円形などでも良い。この粗面化は、ベルト３１を例えば金型で成形する場合、ベルト内周面に接する側の金型キャビティの表面に上記の凹凸面を形成するための凹凸形状を施しておく方法などを用いることができる。他の方法でも良い。例えば、成形後のベルト内周面３１０を研磨する方法などもあり得る。ベルト内周面３１０を粗面化している理由については、後述する。

図２に戻って、加圧ローラー３９は、アルミ、鉄等からなる中実の芯金３９ａに、シリコーンゴムやフッ素ゴム等の耐熱性の高い材料からなる弾性層３９ｂと、フッ素チューブやフッ素系コーティング等の離型性を付与した離型層３９ｃとがこの順に積層されてなる。

加圧ローラー３９は、その回転軸がＺ軸に平行であり、加圧ローラー３９の軸方向両端部が定着部３０の筐体を構成する固定フレーム（不図示：以下、単に「フレーム」という。）に回転自在に支持されるとともに、バネなどの弾性部材（不図示）からの付勢力により、加圧ローラー３９の外周面３９１がベルト３１に押圧される。

加圧ローラー３９は、定着搬送モーター４０の回転駆動力により矢印Ａで示す方向に所定の回転速度で回転駆動される。この加圧ローラー３９の回転により、ベルト３１が矢印Ｂで示す方向（ベルト周回方向）に従動回転（走行）する。なお、芯金３９ａは、中実に限られず、例えば金属製のパイプなどでも良い。

押圧部材３２とガイド部材３３とは、ベルト周回方向に沿って並ぶように配置されており、それぞれが周回するベルト３１とともに回転しない非回転体であり、Ｚ軸方向長さがベルト３１のＺ軸方向長さ（ベルト幅）と略同じ長さになっている。

押圧部材３２は、ベルト３１を挟んでベルトの外側に位置する加圧ローラー３９とは反対側の位置に配されている加圧パッドであり、ベルト内周面３１０に摺接する状態で設けられ、ベルト３１を加圧ローラー３９に押圧する。これにより、加圧ローラー３９の外周面３９１とベルト３１の外周面３１３とが圧接して、ベルト３１と加圧ローラー３９間に定着ニップ３が形成される。

ガイド部材３３は、押圧部材３２よりもベルト周回方向下流側かつ加熱ローラー３５よりもベルト周回方向上流側であり、加熱ローラー３５よりも押圧部材３２に近い位置、ここでは押圧部材３２の近傍の位置に空間４５を介して配置されており、定着ニップ３を通過直後のベルト３１の内周面３１０に面接触するガイド面３３５によりさらにベルト周回方向下流に案内する。ガイド部材３３は、押圧部材３２と加熱ローラー３５に巻き掛けられて張架されるベルト３１の周回経路を滑らかな湾曲形状にするために設けられている。

押圧部材３２とガイド部材３３とは、ここでは同じ材料から形成されている。例えば、ポリフェニレンスルファイド、ポリイミド、液晶ポリマー等の樹脂が用いられ、耐熱性の優れたものが望ましい。また、アルミ、鉄等の金属、セラミック等で構成されても良いし、これらとシリコーンゴムやフッ素ゴム等とを複合したものを用いるとしても良い。また、押圧部材３２とガイド部材３３とを別の材料のものを用いるとしても良い。

支持部材３４は、断面コの字状のアルミ、鉄、ＳＵＳ等の金属製の部材であり、押圧部材３２とガイド部材３３と摺動シート３７を固定支持する。

図４は、支持部材３４と押圧部材３２とガイド部材３３と摺動シート３７と潤滑剤塗布部材３８の概略分解斜視図であり、ベルト３１については図示していない。

同図に示すように支持部材３４は、Ｚ軸方向に長尺状であり、その長手方向両端部がフレームに固定支持されており、上下方向に沿った中央部３４１と、中央部３４１の上端から左方向に延出された上側水平部３４２と、中央部３４１の下端から左方向に延出された下側水平部３４３とを有する。

押圧部材３２は、支持部材３４の中央部３４１の右側面３４５に、摺動シート３７を介して接着等により固定支持されており、ガイド部材３３は、支持部材３４の上側水平部３４２の上面３４６に接着等により固定支持されている。

潤滑剤塗布部材３８は、Ｚ軸方向に長尺であり、ベルト３１のベルト幅と略同じ長さになっており、ガイド部材３３のガイド面３３５に設けられた、Ｚ軸方向に沿った溝部３３９の中に嵌め込まれている。潤滑剤塗布部材３８は、潤滑剤ｇを含有しており、上面３８１がベルト３１の内周面３１１に接触して潤滑剤ｇをベルト内周面３１０に塗布する。

潤滑剤塗布部材３８は、潤滑剤ｇの保持に適した素材、例えばアラミド繊維やフッ素繊維などの繊維状のものやシリコンスポンジ等の多孔質のものが用いられている。ここでは、弾性変形可能なものが用いられるが、これに限られない。潤滑剤ｇとしては、シリコン系またはフッ素系の潤滑剤が用いられるが、他の材料のものであっても良い。

摺動シート３７は、低摩擦シートであり、押圧部材３２の、ベルト３１に摺接する表面に被着、ここでは押圧部材３２の周囲を約１周分に亘って取り囲むように押圧部材３２に巻き付けられており、ベルト３１の素材（ＰＩなど）よりも柔らかい（硬度が低い）素材、ここではＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）高架橋シートが用いられている。この柔らかい素材とは、ロックウェル硬度による。

また、摺動シート３７は、ベルト３１の内周面３１０と接する側の表面３７０が平滑面に加工処理されている。平滑面は、表面粗さＲａをここでは１μｍよりも小さい値とした面をいうが、ベルト内周面３１０よりも粗さを小さくした面を平滑面としても良い。摺動シート３７をベルト内周面３１０よりも柔らかい素材を用いつつ、摺動シート３７の表面３７０を、ベルト内周面３１０よりも粗さが小さい面にしている理由については、後述する。なお、摺動シート３７は、ベルト３１との摺動抵抗を低減できる素材からなる部材であれば良く、ＰＴＦＥ以外の素材、例えばフッ素樹脂シートなどを用いるとしても良い。

図２に戻って、加熱ローラー３５は、アルミやＳＵＳ等の金属製の円筒からなり、その回転軸がＺ軸方向に平行であり、加熱ローラー３５の軸方向両端部がフレームに回転自在に支持される。

ヒーター３６は、加熱ローラー３５の軸方向に沿って長尺のハロゲンヒーターであり、筒状の加熱ローラー３５の内空間に挿通され、不図示の電源からの電力供給により発熱した熱を加熱ローラー３５に付与する。ハロゲンヒーターから加熱ローラー３５への伝熱が効率良く行われるように、加熱ローラー３５の内周面を黒色にすることが望ましい。

上記の構成において、加圧ローラー３９が矢印Ａで示す方向に回転駆動されると、その回転駆動力をベルト３１が受けて矢印Ｂで示す方向に従動して周回走行する。ベルト３１の周回走行により、潤滑剤塗布部材３８によりベルト内周面３１０に塗布された潤滑剤ｇが加熱ローラー３５を経て、定着ニップ３におけるベルト内周面３１０と摺動シート３７の表面３７０との接触領域に至り、ベルト内周面３１０と摺動シート３７の表面３７０間の摺動抵抗が減少する。

加圧ローラー３９の回転駆動中にヒーター３６が通電されると、ヒーター３６から発せられた熱が加熱ローラー３５からベルト３１に伝わり、ベルト３１の周回走行により定着ニップ３に至る。これにより、ヒーター３６の熱が定着ニップ３に供給される。

本実施の形態では、図示していないがベルト３１の表面温度を検出してその検出結果を不図示の制御部に送るセンサーが定着部３０に配置されている。制御部は、センサーの検出温度に基づいて定着ニップ３の温度が定着に必要な定着温度（例えば１７０℃）に維持されるようにヒーター３６の点灯と消灯を切り替える温調制御を行う。

この温調制御により、定着ニップ３の温度が定着温度で安定するようになり、搬送路２５を搬送される記録シートＳが定着ニップ３を通過する際に、記録シートＳ上の未定画像が加熱溶融されると共に加圧されて記録シートＳ上に定着される。

〔３〕ベルト３１と摺動シート３７の粗さと硬さの関係について
図５（ａ）は、実施例に係るベルト３１と摺動シート３７と押圧部材３２の縦断面図であり、図５（ｂ）は、比較例に係るベルト３１９と摺動シート３７９と押圧部材３２の縦断面図である。図５（ａ）、（ｂ）は、それぞれ図２に示すＧ－Ｇ線の矢視断面図に相当する。

図５（ａ）に示すように実施例は、摺動シート３７とベルト３１について表面粗さと素材の硬さとが次の（ｉ）と（ｉｉ）のように規定されている。

（ｉ）摺動シート３７の表面３７０の方がベルト内周面３１０よりも粗さが小さい。具体的には、摺動シート３７の表面３１０が平滑面であるのに対し、ベルト内周面３１０は、表面粗さＲａが１～４０μｍの範囲になるように凹凸加工されている。この粗さの大小関係から、摺動シート３７の表面３７０の方がベルト内周面３１０よりも摩擦係数が小さいという関係になっている。

（ｉｉ）摺動シート３７の表面３７０の方がベルト内周面３１０よりも柔らかい素材で形成されている。具体的には、摺動シート３７の素材がＰＴＦＥであるのに対し、ベルト内周面３１０（つまり基層３１１）の素材は、ＰＴＦＥよりもかなり硬いＰＩである。

表面粗さと素材の硬さの大小関係を実施例のように付けることにより、図５（ａ）の断面部に示すようにベルト内周面３１０の凹凸形状に倣って摺動シート３７の表面３７０が変形しており、この摺動シート３７の変形によりベルト内周面３１０の凹凸が吸収されるので、ベルト３１の外周面３１３にその凹凸が出難くなる。同図の例では、ベルト３１の外周面３１３がＺ軸（加圧ローラー３９の軸方向）に沿って略直線になっており、凹凸変形していない。なお、ベルト３１の周回走行が始まると、ベルト内周面３１０よりも柔らかい方の摺動シート３７がベルト内周面３１０の凹凸形状に倣って凹凸変形しながらベルト内周面３１０を周回方向に案内する。

一方、図５（ｂ）に示すように比較例は、摺動シート３７９としてガラスクロスを用い、ベルト３１９として内周面３１０の粗さがガラスクロスよりも遥かに小さい従来相当のＰＩ製のベルトを用いた例であり、表面粗さと素材の硬さの関係が実施例とは逆になっている。つまり、比較例では、摺動シート３７９の方がベルト内周面３１０よりも粗さが大きくかつ硬い素材で形成されている。

このため比較例では、摺動シート３７９よりも柔らかいベルト３１９の外周面３１３が摺動シート３７９の表面の凹凸形状に倣って凹凸変形している。ベルト３１９の外周面３１３に凹凸変形が生じると、定着ニップ３を記録シートＳが通過する際、ある程度は、記録シートＳもその凹凸変形に倣って変形する。

しかし、ベルト３１９の外周面３１３の凸部３９１が記録シートＳの面に完全に密着するのに対して、凹部３９２の底面では、凸部３９１よりも記録シートＳの面との密着性が下がり、その分、凸部３９１から記録シートＳに付与される熱量よりも凹部３９２の底面から記録シートＳに付与する熱量が少なくなることが生じ易くなる。この熱量の差が上記の「発明の課題が解決しようとする課題」の項で説明した光沢ムラ発生の原因になると考えられる。

また、比較例では、摺動シート３７９の方がベルト内周面３１０よりも表面粗さが大きいので、摺動シート３７９の方がベルト内周面３１０よりも離型性が低く、潤滑剤が保持され易い。このため、定着ニップ３のシート搬送方向上流端３ａ（図２：シート入り口）からシート搬送方向下流端３ｂ（図２：シート出口）までのニップ形成領域をベルト３１９が通過する際に、潤滑剤が摺動シート３７９側に少しずつ保持されていくと、下流端３ｂに近づくに連れてベルト内周面３１０に潤滑剤が残り難くなって供給量が少なくなり、長期に亘って徐々に摺動抵抗が上昇し易くなる。

また、ベルト３１９が定着ニップ３の下流端３ｂを抜けるとき、ベルト内周面３１０に残っていた潤滑剤が摺動シート３７９の下流端３７ｂ（図２）に移り、その下流端３７ｂに溜まることが生じ易い。摺動シート３７９の下流端３７ｂに溜まった潤滑剤は、溜まったままになり、ベルト内周面３１０に再度塗布されることはないので、無駄な潤滑剤になってしまう。

これに対し、図５（ａ）に示す実施例では、摺動シート３７の表面３７０の変形により、ベルト３１の外周面３１３に凹凸形状がほとんど出ておらず、定着ニップ３を通過する記録シートＳに付与する熱量に、その凹凸による差が生じることが現れ難く、この熱量の差が大きく現れる比較例よりも光沢ムラ発生を抑制できる。

また、実施例では、ベルト内周面３１０の方が摺動シート３７の表面３７０よりも表面粗さが大きくなっている。この表面粗さの大小関係により、ベルト内周面３１０の方が摺動シート３７よりも潤滑剤の離型性が低くなる。

つまり、ベルト内周面３１０よりも離型性が高い摺動シート３７には、定着ニップ３において潤滑剤が保持され難くなる。換言すると、ベルト内周面３１０に潤滑剤が保持され易くなり、定着ニップ３におけるシート搬送方向上流端３ａから下流端３ｂまでのニップ領域の全域に潤滑剤が流れ易くなる。また、ベルト３１が定着ニップ３の下流端３ｂを抜けるとき、ベルト内周面３１０に残っていた潤滑剤が摺動シート３７９の下流端３７ｂに移ることがなく、ベルト内周面３１０に残ったまま潤滑剤塗布部材３８まで搬送されるので、無駄になることがない。これにより、比較例よりも長期に亘って摺動抵抗が上昇するのを抑制することが可能になる。

以上説明したように本実施の形態では、摺動シート３７の方がベルト内周面３１０よりも粗さが小さくかつ柔らかい素材で形成されている。これにより、摺動抵抗の低減を図りつつ光沢ムラなどの定着性の低下を抑制することができる。

〔４〕変形例
以上、本開示を実施の形態に基づいて説明してきたが、本開示は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。

（４－１）上記実施の形態では、摺動シート３７の表面３７０を平滑面としたが、これに限られない。潤滑剤の離型性の点から、摺動シート３７の表面３７０の粗さがベルト内周面３１０よりも小さい構成であれば良い。

図６（ａ）は、変形例に係る摺動シート３７の表面３７０を示す平面図であり、（ｂ）は、（ａ）に示すＪ－Ｊ線における摺動シート３７の矢視断面図である。

図６（ａ）、（ｂ）に示すように摺動シート３７の表面３７０は、微小な凸部３７５が多数個、ベルト走行方向とこれに直交する方向に一定間隔を開けて二次元展開されて配列されてなる凹凸形状になっている。

凸部３７５の平面形状は、一辺Ｌｂの長さが例えば１００～３００μｍの正方形であり、凹部底面３７７から凸部３７５の上面３７６までの高さｈｂは、例えば０．５～２０μｍである。Ｌａ＞Ｌｂ、ｈａ＞ｈｂの関係を有する。

摺動シート３７の表面３７０の表面粗さＲａ（算術平均粗さ）は、ここでは０．５～３０μｍの範囲内になっている。なお、凸部３７５の平面形状が正方形に限られず、長方形や正六角形などでも良いことは同じであるが、ベルト３１と摺動シート３７とで形状と高さを異ならせることで所望の表面粗さを形成することができる。また、凸部３７５の個々の大きさや形状、高さが相互に異なっていても良い。このことは、ベルト３１の凸部３１５についても同様である。

（４－２）上記実施の形態では、ベルト３１と押圧部材３２との間に介在する摺動用部材として摺動シート３７を用いる構成例を説明したが、シート形状のものに限られることはない。例えば、図７に示すように押圧部材３２の表面に、摺動用部材としてのコーティング層３７１を成膜する構成をとることもできる。もちろん、コーティング層３７１には、ベルト内周面３１０よりも表面粗さが小さくかつ硬さが柔らかいＰＴＦＥなどの素材が用いられる。摺動シート３７を押圧部材３２に巻き付けたり接着したりする構成をとると、シート自体が波打ったり皺が生じたりすることがあり得るが、コーティングをすることでそのような波打ちや皺の発生を防止できる。コーティング層３７１の厚みは、例えば５～２０μｍとすることができる。

（４－３）上記実施の形態では、ベルト３１を非回転体である押圧部材３２（第１部材）と回転体である加熱ローラー３５（第２部材）とにより張架する構成例を説明したが、第２部材は回転体に限られない。ベルト３１が加圧ローラー３９に従動して周回走行可能であれば、第２部材を、回転体に代えて非回転体、例えば円筒部材の軸方向両端を固定支持したものなどとすることも可能であろう。

（４－４）上記実施の形態では、押圧部材３２が支持部材３４に固定支持され、加圧ローラー３９がベルト３１を介して押圧部材３２を押圧する構成としたが、これに限られない。押圧部材３２は、ベルト３１の周回走行に伴って回転しない非回転体であれば良い。例えば、押圧部材３２がバネなどの付勢部材の付勢力によりベルト３１を介して加圧ローラー３９を押圧する構成でも良い。いずれにしても、加圧ローラー３９と押圧部材３２間に押圧力が作用するので、押圧部材３２が加圧ローラー３９を押圧する構成に含まれる。

（４－５）上記実施の形態では、ベルト３１を加熱するヒーター３６として、ハロゲンヒーターを用いる構成例を説明したが、これに限られない。ハロゲンヒーターに代えて、赤外線ヒーターや電熱線など他の方式のヒーターを用いることもできる。また、ベルト３１を加熱する熱源であれば良く、例えば電力供給により発熱する抵抗発熱体によりベルト３１を形成する構成としても良い。この構成では、抵抗発熱体への通電がベルト３１の加熱になる。また、ベルト３１が電磁誘導により発熱する、いわゆるＩＨ（Induction Heating）方式のものを用いるとしても良い。

（４－６）上記実施の形態では、本開示に係る画像形成装置をタンデム型カラープリンターに適用した場合の例を説明したが、これに限られない。無端状のベルトを有する定着装置およびこれを備える画像形成装置に適用できる。画像形成装置としては、カラー画像形成を実行可能なものやモノクロ画像形成のみが実行可能なものに適用でき、またプリンターに限られず、例えば複写機、ファクシミリ装置、ＭＦＰ（Multiple Function Peripheral）等の画像形成装置に適用できる。

上記の各部材の大きさ、形状、材料、個数などは一例であり、装置構成に応じて適した大きさ、形状、材料、個数等が予め決められる。

また、上記実施の形態及び上記変形例の内容をそれぞれ可能な限り組み合わせるとしても良い。本開示の効果を得られる範囲で、定着部などの各部の機構や各部材を別の機構や別の形状の部材に代えて適用することとしても良い。

本開示は、無端状のベルトを有する定着装置に広く適用することができる。

１ プリンター
３ 定着ニップ
３０ 定着部
３１ ベルト
３２ 押圧部材
３５ 加熱ローラー
３６ ヒーター
３７ 摺動シート
３８ 潤滑剤塗布部材
３９ 加圧ローラー
３１０ ベルト内周面
３７０ 摺動シートの表面
３７１ コーティング層
Ｄ シート搬送方向
ｇ 潤滑剤
Ｓ 記録シート

Claims (13)

1. 加熱された無端状のベルトと加圧ローラーとの接触により形成された定着ニップをシートが通過することによりシート上の画像を定着させる定着装置であって、
   前記ベルトの内周面に摺接する状態で設けられ、前記ベルトを前記加圧ローラーに押圧する押圧部材と、
   前記押圧部材の、前記ベルトに摺接する表面に被着された摺動用部材と、
   前記ベルトの内周面に潤滑剤を塗布する塗布部材と、
   を備え、
   前記ベルトの内周面が前記摺動用部材における前記ベルトの内周面に接する表面よりも粗く、前記摺動用部材が前記ベルトの内周面よりも柔らかい素材で形成されており、
   前記ベルトの内周面は、複数の凸部が前記ベルトの走行方向とこれに直交する方向に一定間隔を開けて二次元展開されてなる凹凸形状に形成されている
   ことを特徴とする定着装置。
2. 前記摺動用部材の前記表面は、平滑面であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記摺動用部材の前記表面は、凹凸形状に形成されてなり、前記ベルトの内周面と前記摺動用部材の前記表面とで凸部の平面形状が異なることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記摺動用部材の前記表面は、凹凸形状に形成されてなり、前記ベルトの内周面と前記摺動用部材の前記表面とで凸部の高さが異なることを特徴とする請求項１または３に記載の定着装置。
5. 前記摺動用部材の前記表面は、凹凸形状に形成されてなり、前記ベルトの内周面と前記摺動用部材の前記表面とで凸部の大きさが異なることを特徴とする請求項１、３または４に記載の定着装置。
6. 前記ベルトの内周面と前記摺動用部材の前記表面とは、摩擦係数が異なることを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載の定着装置。
7. 前記ベルトの内周面の方が前記摺動用部材の前記表面よりも粗さが粗いことは、算術平均粗さＲａで表される粗さの大きさにより規定されていることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の定着装置。
8. 前記摺動用部材は、シート状であることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の定着装置。
9. 前記摺動用部材は、前記押圧部材に成膜により形成されたコーティング層からなることを特徴とする請求項１～７のいずれか１項に記載の定着装置。
10. 前記ベルトの内側に配され、周回する前記ベルトの内周面に面接触するガイド面により前記ベルトを案内するガイド部材をさらに備え、
    前記塗布部材は、前記ガイド面に開けられた凹部に嵌め込まれていることを特徴とする請求項１～９のいずれか１項に記載の定着装置。
11. 前記ベルトの内側に配され、前記押圧部材とともに前記ベルトを張架する加熱ローラーをさらに備え、
    前記ガイド部材は、
    前記押圧部材よりも前記ベルトの周回方向下流側かつ前記加熱ローラーよりも前記ベルトの周回方向上流側に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
12. 前記ガイド部材は、
    前記ベルトの周回方向に前記加熱ローラーよりも前記押圧部材に近い位置に配置されていることを特徴とする請求項１１に記載の定着装置。
13. 搬送される記録シート上に形成された未定着画像を定着させる定着部を備える画像形成装置であって、
    前記定着部として、請求項１～１２のいずれかに記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。

Images