ベルト管状体、定着装置、および画像形成装置
【課題】潤滑剤の漏れを抑制するとともに、摺動摩擦を充分に低減させるベルト管状体、良好な画像形成が維持される定着装置および画像形成装置を提供する。
【解決手段】ベルト管状体において、管の形状を有するベルト本体と、上記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、上記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを備えた。また、定着装置および画像形成装置において、上記ベルト管状体を備えた。
【解決手段】ベルト管状体において、管の形状を有するベルト本体と、上記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、上記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを備えた。また、定着装置および画像形成装置において、上記ベルト管状体を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状に形成されたベルトからなるベルト管状体と、未定着トナー像を定着させる定着装置、および記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタやコピー機を中心とする画像形成装置が広く普及している。画像形成装置の中でも電子写真方式を採用している画像形成装置では、記録媒体に対して熱および圧力を加える定着装置が備えられており、こうした画像形成装置では、記録媒体上に未定着トナー像を形成する処理が行われた後に、その未定着トナー像に対して、定着装置を用いて熱および圧力を加える処理が行われて、記録媒体上に未定着トナー像が定着する。定着装置の中には、このような加熱加圧処理を行うため、熱を発生しながら回転する加熱ロールと、加熱ロールと外接しながら加熱ロールの回転とともに従動回転するベルト管状体とを備え、この加熱ロールとベルト管状体との間に、未定着トナー像を有する記録媒体を通過させることで記録媒体上の未定着トナー像に対して熱および圧力が加えられるという方式を採用した定着装置が存在する。このような定着装置では、ベルト管状体と、ベルト管状体を支える部材との間の摺動摩擦のためにベルト管状体と加熱ロールとの間にスリップが生じ、このスリップに起因して画像乱れが発生することがある。このため、ベルト管状体を備えた定着装置では、ベルト管状体が滑らかに回転するように、ベルト管状体の内周面（加熱ロールと接する面とは反対側の面）に、シリコンオイルなどの潤滑剤が塗布されていることが多い。しかし、定着処理が繰り返されるにつれ、潤滑剤がベルト管状体の縁から漏れ出してベルト管状体の内周面において潤滑剤が不足することがある。そこで、ベルト管状体の内周面上に複数の溝を設け、ベルト管状体の回転駆動時には、潤滑剤がベルト管状体の内周面上の溝に沿ってベルト管状体の内周面の中央部に向けて流れやすくすることによって、ベルト管状体の縁から出て行かないように工夫された定着器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１記載の方法では、ベルト管状体の縁からの潤滑剤の漏れを抑制する効果は高いが、潤滑剤が、ベルト管状体とベルト管状体を支える部材との間に介在しにくく、ベルト管状体が回転する際の摺動摩擦が充分には低減されない。このように摺動摩擦が充分に低減されていない状況では、画像乱れが発生して画像形成に不具合が生じ得る。特に、高速の定着処理を行う定着器や、高速の画像形成を行う画像形成装置では、高速度でベルト管状体が回転するため、摺動摩擦による画像乱れの発生は大きな問題となる。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑み、潤滑剤の漏れを抑制するとともに、摺動摩擦を充分に低減させるベルト管状体、良好な画像形成が維持される定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明のベルト管状体は、
管の形状を有するベルト本体と、
上記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、
上記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
ベルト管状体内周面において内周面上を周回する複数の突条を備えたベルト管状体では、ベルト管状体内周面に付着した油などの液体は、ベルト管状体が周回方向に周回移動する際に、隣り合う２本の突条の間にできた溝の中を流れる。
【０００７】
本発明のベルト管状体は、内周面の周回方向に延びている溝の一部を埋める堰止め部材を備えているため、ベルト管状体が周回方向に周回移動する際に、その堰止め部材により溝の中を流れる液体が堰き止められて溢れ、突条の上部にまで広がる。このため、ベルト管状体が周回方向に周回移動する際に、外部の部材と内周面で接触する際には、接触に伴う摺動摩擦を低減することができる。
【０００８】
また、本発明のベルト管状体において、「上記突条は、上記内周面を周回したものである」という形態は、好ましい形態である。
【０００９】
このような形態によれば、ベルト管状体内周面に付着した油などの液体は、ベルト管状体が周回方向に周回移動する際には同じ溝の中を流れ続けることとなり、ベルト管状体の縁から漏れない。
【００１０】
また、本発明のベルト管状体は、上記堰止め部材を、上記溝を横切る方向について一列に並んで複数個備えてもよい。
【００１１】
このような形態によれば、ベルト管状体内周面に付着した油などの液体は、ベルト管状体が周回方向に周回移動する際に、まんべんなくベルト管状体の内周面に広がることとなる。
【００１２】
また、本発明のベルト管状体において、「上記堰止め部材が上記突条の高さ以下の高さを有するものである」という形態は、好ましい形態である。
【００１３】
このような形態によれば、堰止め部材が、外部の部材と接触して摺動摩擦を生じることが回避される。
【００１４】
また、本発明のベルト管状体において、「上記突条は、上記溝として、断面がＶ字型の溝を形成したものであって、上記堰止め部材は、上記溝に嵌合した四面体形状のものである」という形態も、好ましい形態である。
【００１５】
互いに隣り合う２本の突条の間にできた溝の断面がＶ字型の形状となる突条は、もっとも簡単に実現できる突条の形態であり、このような突条に対しては、上記の四面体の形状を有する堰止め部材によって、溝の中を流れる液体が効果的に堰き止められる。
【００１６】
また、本発明のベルト管状体は、上記ベルト本体が、フッ素樹脂を材料とする離型層を外周面に備えたものであってもよい。
【００１７】
上記目的を達成するための本発明の定着装置は、
未定着トナー像を定着させる定着装置において、
回転する回転部材と、
上記回転部材に外接して従動回転するベルト管状体であって、管の形状を有するベルト本体と、上記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、上記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを有するベルト管状体と、
上記ベルト管状体を上記回転部材に該ベルト管状体の内側から押圧することで、上記回転部材と上記ベルト管状体とが接したニップ部を形成し、該ニップ部を、上記未定着トナー像を担持した記録媒体が通過すると該未定着トナー像を該記録媒体上に定着させる押圧部とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の定着装置は、上述したベルト管状体を備えているため、ベルト管状体の内周面上に油などの液体が付着した状態でベルト管状体が周回方向に周回移動する際には、外部の部材との接触で生じる摺動摩擦を低減することができる。このため、上述したスリップが防がれて、良好な定着処理が維持される。
【００１９】
上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記記録媒体上に未定着トナー像を形成するトナー像形成部と、
回転する回転部材と、
上記回転部材に外接して従動回転するベルト管状体であって、管の形状を有するベルト本体と、上記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、上記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを有するベルト管状体と、
上記ベルト管状体を上記回転部材に該ベルト管状体の内側から押圧することで、上記回転部材と上記ベルト管状体とが接したニップ部を形成し、該ニップ部を、上記トナー像形成部で形成された未定着トナー像を担持する記録媒体が通過すると該未定着トナー像を該記録媒体上に定着させる押圧部とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の画像形成装置は、上述したベルト管状体を備えているため、ベルト管状体の内周面上に油などの液体が付着した状態でベルト管状体が周回方向に周回移動する際には、外部の部材との接触で生じる摺動摩擦を低減することができる。このため、上述したスリップが防がれて、良好な画像形成が維持される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、潤滑剤の漏れが抑制されるとともに、摺動摩擦が充分に低減され、良好な画像形成が維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態に相当するフルカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。
【００２４】
図１に示す画像形成装置１は、感光体１０および中間転写ベルト２を備えている。感光体１０は、電子写真方式用の積層型感光体であり、画像形成時には図の矢印Ａ１方向に回転する。中間転写ベルト２は、バックアップロール６０ａ，６０ｂ，６０ｃに張架された、ポリイミド樹脂を主成分とする無端状のベルト部材であり、画像形成時には、感光体１０に従動して図の矢印Ｂ１方向に循環移動する。また、中間転写ベルト２を挟んで感光体１０と対向する位置に１次転写ロール４０ａが配設されており、さらにその下方（図の下側）には、２次転写ロール４０ｂが設けられている。これらは、それぞれ１次転写バイアス電圧印加部４１ａ，２次転写バイアス電圧印加部４１ｂからバイアス電圧の印加を受けている。
【００２５】
感光体１０の周囲には、現像ロータリー５０、帯電器２０、露光器３２、コロトロン４２、クリーニングブレード３１が配設されている。帯電器２０は、感光体１０に接触しながら感光体を帯電する接触型の帯電器である。現像ロータリー５０は、ブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の有色トナーをそれぞれ有する現像剤を収容した現像器５１〜５４が周方向に沿って配置された回転式の複合現像器であり、現像ロータリー５０の回転により、感光体３に近接して現像を行う現像器を切り換えることができる。各有色トナーは負極に帯電する帯電特性を有するものであり、各有色トナーには、潤滑剤や転写助剤やクリーニング助剤といったトナー粒子よりも小さな外添剤粒子が添加されている。露光器３２は、感光体１０の表面１０ｂに向けてレーザ光を照射する役目を担い、クリーニングブレード３１は、感光体１０に当接して感光体１０上のトナーを擦り落とす役目を担っている。また、コロトロン４２は、残留トナーに対して電荷を付与する。
【００２６】
次に、この画像形成装置１における画像形成の動作について説明する。
【００２７】
この画像形成装置１では、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色の画像信号を有する、１つ以上の画像を表した画像情報の入力を受けて画像形成を行う。これらの画像信号が入力されると、感光体１０が回転を開始し、この回転する感光体１０の表面を、帯電器２０が一様に帯電する。そして、入力された４色の画像信号のうち、まずシアンの画像信号に応じたレーザ光が露光器３２から感光体１０に向けて照射され、この照射によって感光体１０の表面に、周囲より電位の高くなった静電潜像が形成される。また、現像ロータリー５０の回転により、シアントナーを収納した現像器５４が感光体１０に近接して、静電潜像をシアントナーで現像する。この静電潜像の現像の際には、シアントナーを収納した現像器５４が、不図示の現像バイアス印加部によりバイアス電圧の印加を受けて、その電位が、静電潜像の電位よりも低く感光体１０の電位よりは高い電位となる。このため、現像器５４のシアントナーは、静電潜像とシアントナーを収納した現像器５４との間の電位差により、現像器５４を離れて静電潜像に付着し、感光体１０上にシアントナー像が形成される。
【００２８】
次いで、形成されたシアントナー像は、１次転写ロール４０ａによって、感光体１０から中間転写ベルト２に１次転写される。この１次転写の際には、１次転写ロール４０ａの電位が、シアントナー像が位置する感光体１０上の電位よりも高い電位となるよう、１次転写ロール４０ａに対して１次転写バイアス電圧印加部４１ａがバイアス電圧の印加を行うことで、上記の１次転写が実現する。
【００２９】
感光体１０の上には、１次転写されずに残った残留トナーがあり、その残留トナーの一部は、１次転写バイアス電圧の印加の際によりプラスに帯電している。プラス帯電した残留トナーに対して、コロトロン４２がマイナスの電荷を付与することで、残留トナーの電荷の中和が行われる。コロトロン４２による中和処理の後、残留トナー粒子や外添剤粒子などの残留物が、クリーニングブレード３１によって感光体１０から削り落とされる。
【００３０】
クリーニングブレード３１による残留物の除去が行われた後、再び、感光体１０の表面が、帯電器２０により一様に帯電され、現像ロータリー５０の回転により、今度はマゼンタトナーを収納した現像器５３が感光体１０に近接し、上述のシアントナー像の形成と同様にしてマゼンタトナー像が形成される。このマゼンタトナー像の形成は、中間転写ベルト２の上のシアントナー像が１次転写後にバックアップロール６０ａ，６０ｂ，６０ｃを通過して１次転写ロール４０ａの位置に戻ってきたときに、形成されたマゼンタトナー像がシアントナー像の上に重ねて１次転写されるように、タイミングを合わせて行われる。マゼンタトナー像がシアントナー像の上に重ねて１次転写された後、イエロートナー像，ブラックトナー像についても同様にして形成されて、マゼンタトナー像およびシアントナー像に重ね合わされる。この結果、中間転写ベルト２には、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックの各色のトナー像が１つに重なり合った多色のトナー像が形成される。
【００３１】
続いて、この多色のトナー像は、２次転写ロール４０ｂとバックアップロール６０ｃとで挟まれた位置において、トレイ６から給紙ロール６１によって送り出されてきた用紙上に２次転写される。この２次転写の際には、２次転写ロール４０ｂの電位が、多色のトナー像が位置する中間転写ベルト２上の電位よりも高い電位となるよう、２次転写ロール４０ｂに対して２次転写バイアス電圧印加部４１ｂがバイアス電圧の印加を行うことで、上記の２次転写が実現する。
【００３２】
多色のトナー像の２次転写を受けた用紙は、図１において２次転写ロール４０ｂの右方向に離れた位置に備えられている定着器６２により、熱および圧力を加えられてトナー像の定着処理が施される。そして、定着処理が施された用紙は、矢印で示すように画像形成装置の右方向に出力される。ここで、定着器６２が、本発明の定着装置の一実施形態に相当する。
【００３３】
次に、図１に示す定着器６２について図２を用いて説明する。
【００３４】
図２は、図１に示す定着器の概略断面図である。
【００３５】
定着器６２は、用紙上のトナーを定着するために熱を発生する加熱部１１と、加熱部１１と接触しながら加熱部１１との間で用紙に圧力をかける加圧部１４とを有している。
【００３６】
加熱部１１は、熱を発生する加熱ヒータ１２、加熱ヒータ１２を取り囲む、外径が例えば２６ｍｍの筒状の加熱ロール１１０を有している。加熱ヒータ１２により発生した熱は、加熱ヒータ１２を取り囲む加熱ロール１１０に伝わってこの熱が用紙上でのトナー定着に用いられる。図２には、この筒状の加熱ロール１１０の断面が表されている。この加熱ロール１１０の円筒の内側は、アルミニウム製の芯金１１１となっており、この芯金１１１の上に、耐熱ゴムの一種であるシリコンゴムからなる弾性層１１２、トナーを加熱ロールから離れやすくするための離型層１１３が設けられている。
【００３７】
加圧部１４は、支持体１４２、スプリング１４３ａ、支持体１４２に取りつけられたベルトガイド１４３、支持体１４２上に装着された弾性体１３１、弾性体１３１の上に被さるシート状部材１３２、潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段１３２ａ、これら支持体１４２、スプリング１４３ａ、ベルトガイド１４３、弾性体１３１、シート状部材１３２、潤滑剤供給手段１３２ａを取り巻くベルト管状体１４１を有している。ここで、支持体１４２、スプリング１４３ａ、ベルトガイド１４３、弾性体１３１、シート状部材１３２を合わせたものが本発明にいう押圧部の一例に相当する。また、ベルト管状体１４１が、本発明のベルト管状体の一実施形態に相当する。
【００３８】
ベルト管状体１４１は、層厚として例えば７０μｍのポリイミドの基体１４１ｂの上に、フッ素樹脂の一種である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（以下ＰＦＡと呼ぶ）を主成分とする層厚として例えば２０μｍの離型層１４１ａが重なった２層構成のベルト管状体であり、ベルト管状体の幅（図２に対して垂直な方向についての長さ）は、例えば３３０ｍｍである。
【００３９】
この実施形態では、このように２層構成のベルト管状体を採用するが、本発明のベルト管状体としては、ポリイミドの基体と離型層との間に、耐熱ゴムで構成された耐熱弾性層が設けられていてもよい。このような耐熱ゴムとしては、シリコンゴムやフッ素ゴムが採用可能であり、液状シリコンゴムが特に好ましい。耐熱弾性層の厚みとしては、２ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下が特に好ましい。
【００４０】
本実施形態のベルト管状体１４１は、定着処理の際には、支持体１４２、スプリング１４３ａ、ベルトガイド１４３、弾性体１３１、シート状部材１３２の周りを回転する。ベルト管状体の内周面（加熱ロール１１０と接する面とは反対側の面）には、ベルト管状体１４１がスムーズに回転するように、潤滑剤供給手段１３２ａから潤滑剤が供給されている。潤滑剤供給手段１３２ａは、潤滑剤が含浸されているフェルトを有しており、このフェルトで定着べルト１１０の内周面に潤滑剤を塗布することで、潤滑剤の供給が行われる。ここで、潤滑剤としては、粘度３００ｃｓのアミノ変性シリコンオイル（信越化成 製）が採用されている。シート状部材１３２は、ベルト管状体と弾性体１３１との間の摺動性を良好にするための、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含浸したシート（中興化成 製）であり、潤滑剤を保持する役割も担っている。
【００４１】
この定着器６２では、シート状部材１３２が被さった弾性体１３１が、ベルト管状体１４１を加熱ロール１１０に押し付けることによってニップ部が形成される。このときスプリング１４３ａは、その弾性力により弾性体１３１を加熱ロール１１０に向けて押し付けて圧接を維持する役割を果たしており、ベルト管状体１４１を加熱ロール１１０に押し付けるときの荷重が例えば３４ｋｇとなるように調節されている。
【００４２】
このように、ニップ部を形成した状態で加熱ロール１１０が、不図示の駆動モータから駆動力を受けて図において矢印Ｂ２で示す方向に回転し、加圧部側では、加熱ロール１１０の回転駆動力を受けたベルト管状体１４１が、ベルトガイド１４３の周りを図で矢印Ａ２で示す方向に従動回転する。図で矢印Ｃ２で示す方向から定着器６２内に搬送されて来た用紙３０は加熱ロール１１０とベルト管状体１４１との間のニップ部を通過し、その際、熱および圧力を受けることで、この用紙３０上の未定着トナー像３０１の定着が行われる。定着後、用紙３０は、図で矢印Ｄ２で示す方向に向けて定着器６２外部へ搬送されていく。
【００４３】
このような未定着トナー像３０１の定着を行う処理が繰り返されるにつれて、ベルト管状体１４１の内周面（弾性体１３１側の面）に塗布された潤滑剤がベルト管状体の縁から漏れ出し、ベルト管状体の内周面において潤滑剤が不足することがある。潤滑剤が不足するとベルト管状体が滑らかに回転しなくなり、ベルト管状体と加熱ロールとの間にスリップが生じて画像乱れが発生する。高速の定着処理を行う際には、高速度でベルト管状体が回転するため、このような摺動摩擦による画像乱れの発生は、特に大きな問題となる。そこで、この定着器６２では、このような問題を回避するため、ベルト管状体１４１の内周面において、潤滑剤の漏れ出しを防ぐための構造が備えられている。以下では、この構造について説明する。
【００４４】
図３は、ベルト管状体１４１の内周面の構造を表した模式図、図４は、図３に示すベルト管状体内周面の断面図である。
【００４５】
図３では、ベルト管状体１４１の内周面の一部が表されており、定着処理が行われる際には、ベルト管状体１４１は図３の右向きの矢印の方向に移動する。すなわち、この右向きの矢印の方向が、図２の矢印Ａ２で示す、ベルト管状体１４１の移動方向に相当する。
【００４６】
ベルト管状体１４１の内周面には、ベルト管状体１４１の移動方向に延びた、複数の突条が設けられており、図３では、この突条の、ベルト管状体１４１の表面上に突き出した最大ピーク部分１４１１が表されている。従って、これら最大ピーク部分１４１１の間は、最大ピーク部分１４１１よりは低くなった溝となっている。
【００４７】
図４には、図３に示すベルト管状体１４１の、左側の点線Ａ３に沿った突条の断面が表されている。この図に示すように、突条の存在により、ベルト管状体内周面の断面は凹凸の繰り返しとなっており、突条の断面である凸部は、三角形の形状となっている。この三角形の頂点が、図３に示す直線状の最大ピーク部分１４１１上の一点に対応し、隣り合う三角形の間の空間が、前述の溝の断面となっている。潤滑剤は、この溝に蓄えられる。ここで、三角形ＡＢＣの底辺の長さＬは３０μｍ、三角形ＡＢＣの高さｈは１０μｍである。
【００４８】
ベルト管状体１４１が図３の右向きの矢印の方向に移動すると、溝に蓄えられた潤滑剤は、ベルト管状体１４１の移動に伴う慣性力のため図３の左方向に向かう力を受けて、溝の中を図３の左方向に流れる。このとき、各溝の両側の突条の存在により、ベルト管状体１４１の縁に向かって広がることが抑制され、ベルト管状体１４１の両縁からの潤滑剤の漏れ出しが防がれている。
【００４９】
このような突条の存在により潤滑剤の漏れ出しは防がれるが、突条が備えられているだけでは潤滑剤が溝の中に留まるだけで、潤滑剤が、図２のシート状部材１３２と直接擦れ合う、突条の最大ピーク部分１４１１の付近に達することが稀になる。このような状態では、突条の最大ピーク部分１４１１が図２に示すシート状部材１３２と接触する際の摺動摩擦が充分に低減することができない。そこで、このベルト管状体１４１では、摺動摩擦を低減させるための工夫が凝らされている。
【００５０】
図５は、溝の中を流れる潤滑剤を堰き止める構造を表した図である。
【００５１】
この図には、図３および図４に示す溝の中に設けられた、潤滑剤堰き止め部材１４１０が表されている。この図５に示すように、潤滑剤堰き止め部材１４１０は、溝を形成する２つの斜面に接する四面体の形状をしており、このような潤滑材堰き止め部材１４１０が、各溝に設けられている。これら潤滑材堰き止め部材１４１０の四面体の稜線のうち、溝の底から最も高い位置になる、図５の水平方向の稜線１４１２が、図３では、ベルト管状体１４１の中央付近に表されている。ベルト管状体１４１が移動する際には、溝の中を流れる潤滑剤は、潤滑材堰き止め部材１４１０によって行く手を阻まれて、これら潤滑材堰き止め部材１４１０の稜線１４１２付近に溢れることとなる。この結果、ベルト管状体１４１の移動とともに、最大ピーク部分１４１１と、図２に示すシート状部材１３２との間に潤滑剤がまんべんなく塗布され、摺動摩擦が充分に低減することとなる。
【００５２】
ここで、潤滑材堰き止め部材１４１０の高さ（溝の最深点から稜線１４１２までの距離）は、最大ピーク部分１４１１の高さ（溝の最深点から最大ピーク部分１４１１までの距離）以下となっている。これは、潤滑材堰き止め部材１４１０の高さが、最大ピーク部分１４１１の高さを越えると、潤滑材堰き止め部材１４１０の稜線１４１２が、図２に示すシート状部材１３２と直接接触することになり、ベルト管状体１４１の移動時の摺動摩擦が大きくなるためである。
【００５３】
次に、ベルト管状体１４１の製造方法について説明する。
外径３０ｍｍ、長さ５００ｍｍのアルミ製円筒を用意し、このアルミ製円筒の外周面に、切削加工によって、図３および図４に示す突条の型になる溝を形成する。さらに、切削加工によって、図５に示すような潤滑材堰き止め部材１４１０の連なりの型となる溝を、アルミ製円筒の外周面に沿って形成する。そして、アルミ製円筒の外周面にシリコン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を塗布し、３００℃で１時間、焼き付け処理を施す。
【００５４】
次に、このアルミ製円筒の外周面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布装置を用いて塗布する。ここで、ポリイミド前駆体溶液として、固形分濃度が１８質量％、粘度が約５Ｐａ・ｓのＮ−メチルピロリドン溶液（商品名；Ｕワニス、宇部興産（株）製）が採用されている。
【００５５】
図６は、アルミ製円筒管の外周面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布する塗布装置を表した断面図である。
【００５６】
図６に示す塗布装置９００は、内径８０ｍｍ、高さ６００ｍｍの円筒容器からなる塗布槽９１０と、円筒状の塗布槽９１０と同心の環状体９２０とを有している。この環状体９２０は、外径６５ｍｍ、内径４０ｍｍ、高さ３０ｍｍのステンレス製円筒９２０ａの内側に、環状となったテフロン（登録商標）製の内張り部材９２０ｂが、ステンレス製円筒９２０ａと同心状に嵌め込まれた構成となっており、図６では、ステンレス製円筒９２０ａの、長方形の形状をした断面と、内張り部材９２０ｂの、三角形の形状をした断面とが示されている。環状体９２０は、不図示の機構により、塗布槽９１０の上部への固定およびその固定の解除が、選択的に実行可能となっている。ここで、この環状体９２０の内孔の半径は、３１．３ｍｍである。
【００５７】
塗布槽９１０には、前述のポリイミド前駆体溶液９３０が満たされており、このポリイミド前駆体溶液９３０の中に、前述のアルミ製円筒９０１を、軸を鉛直にして、環状体の孔を通して５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で挿入する。次いで、環状体９２０の固定を解除する。この状態では、環状体９２０は、ポリイミド前駆体溶液９３０上に浮かんだ状態となっている。そこで、図６に示すように、アルミ製円筒９０１を、１５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げる。この引き上げの際には、環状体９２０は、アルミ製円筒９０１につられて多少は上側に引き上げられるものの、自重により塗布槽９１０内のポリイミド前駆体溶液９３０と共に残る。このときの環状体９２０とアルミ製円筒９０１との相対的な動きにより、ポリイミド前駆体溶液９３０が、アルミ製円筒９０１の外周面に一様に塗布されることとなる。このアルミ製円筒外周面に塗布されたポリイミド前駆体溶液９３０の膜厚は、約６５０μｍである。
【００５８】
次に、外周面にポリイミド前駆体溶液９３０が付着したアルミ製円筒９０１を、すぐに水中に浸漬し、６分間放置した後、水中から引き上げる。次いで芯体周面に付着した水滴を拭き取り、不図示の乾燥炉に入れる。この乾燥炉の設定温度は最初が３０℃であり、１時間後に１００℃になるよう、徐々に温度を上昇させる。乾燥炉による乾燥によって、黄白色であったポリイミド前駆体溶液９３０の塗布膜は透明化する。乾燥後、ポリイミド前駆体溶液９３０が塗布されたアルミ製円筒９０１を室温まで冷却する。
【００５９】
次に、ポリイミド前駆体溶液９３０の塗布膜の表面に、図６に示す塗布装置９００と同様の構成の塗布装置を用いた同様の塗布法により、ＰＦＡの一種であるディスパージョン水性塗料（商品名：ＡＤ−２ＣＲ、ダイキン工業（株）製）を浸漬塗布する。ただし、このときは、アルミ製円筒９０１の引き上げ速度を３００ｍｍ／ｍｉｎにして上記の浸漬塗布を行う。このような浸漬塗布によって、ポリイミド前駆体溶液９３０の塗布膜の表面に膜厚が２０μｍのＰＦＡ塗布膜が形成される。
【００６０】
続いて、ＰＦＡ塗布膜を室温で５分間乾燥させた後、６０℃で１０分間加熱乾燥させて、ＰＦＡ塗布膜から水分を除去する。その後、３８０℃で３０分間加熱することにより、前述のポリイミド前駆体溶液９３０の塗布膜をポリイミド樹脂の皮膜に変性させ、ＰＦＡ塗布膜の焼成を行う。そして、加熱処理後、アルミ製円筒９０１を室温まで冷却し、アルミ製円筒９０１の外周面から、焼成後のＰＦＡ塗布膜が重なった、幅３３０ｍｍのポリイミド樹脂の皮膜を剥離する。このポリイミド樹脂の皮膜が図２に示すポリイミドの基体１４１ｂであり、焼成後のＰＦＡ塗布膜が、離型層１４１ａである。以上説明した作業により、最終的に、膜厚７０μｍのポリイミドの基体の外周面に、膜厚２０μｍのＰＦＡからなる離型層１４１ａが重なった構成を有するベルト管状体１４１が得られる。
【００６１】
以上が、ベルト管状体１４１の製造方法についての説明である。
【００６２】
以上説明したベルト管状体１４１では、図５に示すように、潤滑剤を堰き止める構造として四面体の形状をした部材が採用されているが、潤滑剤を堰き止める部材としては、潤滑剤を堰き止めるのに適した形状であれば、四面体以外の形状の部材であってもよい。以下では、そのような四面体以外の形状の潤滑剤堰き止め部材の例を紹介する。
【００６３】
図７は、上部が平面状となっている潤滑剤堰き止め部材を表した図である。
【００６４】
この図７に示す潤滑剤堰き止め部材１４１０’は、例えば、ベルト管状体内周面上の溝の型となるアルミ製円筒外周面上の突出部分の一部に、底が平坦な窪みを切削加工で形成することで得ることができる。このような形状の潤滑剤堰き止め部材１４１０’も、図５の潤滑剤堰き止め部材１４１０と同様、ベルト管状体の移動時に溝の中を流れる潤滑剤を堰き止めることで、ベルト管状体が移動する際の摺動摩擦を低減する働きをする。このように潤滑剤堰き止め部材の形状が異なる点を除けば、図７のような潤滑剤堰き止め部材を有するベルト管状体、およびこのベルト管状体を備えた、定着器や画像形成装置は、図２に示すベルト管状体、定着器、および図１に示す画像形成装置と同じ構成で実現される。ここでは、これらのベルト管状体、定着器、および画像形成装置についての重複説明は省略する。
【００６５】
図８は、上部が滑らかな曲面となっている潤滑剤堰き止め部材を表した図である。
【００６６】
この図８に示す潤滑剤堰き止め部材１４１０’’は、例えば、ベルト管状体内周面上の溝の型となるアルミ製円筒外周面上の突出部分の一部に、底が滑らかな窪みを切削加工で形成することで得ることができる。このような形状の潤滑剤堰き止め部材１４１０’’も、図５の潤滑剤堰き止め部材１４１０と同様、ベルト管状体の移動時に溝の中を流れる潤滑剤を堰き止めることで、ベルト管状体が移動する際の摺動摩擦を低減する働きをする。このように潤滑剤堰き止め部材の形状が異なる点を除けば、図８のような潤滑剤堰き止め部材を有するベルト管状体、およびこのベルト管状体を備えた、定着器や画像形成装置は、図２に示すベルト管状体、定着器、および図１に示す画像形成装置と同じ構成で実現される。ここでは、これらのベルト管状体、定着器、および画像形成装置についての重複説明は省略する。
【００６７】
以下では、図５に示す潤滑剤を堰き止める構造をベルト管状体の内周面上に備えることにより、実際に摺動摩擦が低減することを、ベルト管状体を定着器に組み込んで駆動させる実験によって検証する。
【００６８】
まず、実験の内容について説明する。
（実施例）ベルト管状体１４１（図５に示す潤滑剤を堰き止める構造有り）を備えた、図２に示す定着器１０を用いて、加熱ロール１２０の表面温度を１９０℃に設定し、ニップ部に用紙を通紙させない状態で、定着器１０を１００時間の間、駆動（空運転）させる。そして、駆動開始直後の時点、駆動開始から２０時間経過した時点、駆動終了の時点（駆動開始から１００時間経過した時点）において、加熱ロール１２０を回転させる駆動モータにかかる負荷トルクを、駆動モータに流れる電流値から算出する。この負荷トルクの算出を、加熱ロール１２０の回転数を２００ｒｐｍに設定した場合と、３５０ｒｐｍに設定した場合とについて、それぞれ行う。一般に、２００ｒｐｍ程度の回転数の定着器は、低速タイプの画像形成装置に搭載される定着器であり、３５０ｒｐｍ程度の回転数の定着器は、高速タイプの画像形成装置に搭載される定着器である。
（比較例）ベルト管状体が図５に示す潤滑剤を堰き止める構造が存在しない点を除けば、実施例１で用いられた定着器１０と同様の構成を有する定着器を用いて、実施例と同じ１００時間の駆動実験を行う。なお、この比較例で採用されているベルト管状体は、図５の潤滑材堰き止め部材１４１２に対する型が存在しないアルミ製円筒が用いられる点を除き、上述したベルト管状体の製造方法と同じ製造方法によって、製造される。
下記表１に、加熱ロールの回転数を２００ｒｐｍに設定した場合の負荷トルクの時間変化を示し、下記表２に、加熱ロールの回転数を３５０ｒｐｍに設定した場合の負荷トルクの時間変化を示す。
【００６９】
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
加熱ロール１２０の回転数を２００ｒｐｍに設定した場合には、表１に示すように、実施例および比較例ともに１００時間の駆動の間、負荷トルクが０．３２Ｎ・ｍ〜０．３４Ｎ・ｍの間に留まっており、図２に示すシート状部材とベルト管状体との摺動摩擦の増加は、ほとんどみられない。従って、駆動中には、充分な量の潤滑剤がシート状部材とベルト管状体との間に介在しているものと考えられる。
【００７２】
加熱ロール１２０の回転数を３５０ｒｐｍに設定した場合には、表２に示すように、比較例では、駆動開始直後の０．５３Ｎ・ｍであった負荷トルクが、駆動終了時（駆動開始から１００時間経過時）には、０．７８Ｎ・ｍまで増加しており、ベルト管状体と加熱ロールとの間のスリップの発生が危惧される状況となっている。この比較例の結果に対し、実施例では、１００時間の駆動の間、負荷トルクが０．５２Ｎ・ｍ〜０．５３Ｎ・ｍの間に留まっており、シート状部材とベルト管状体との摺動摩擦の増加は、ほとんどみられず、駆動中には、充分な量の潤滑剤がシート状部材とベルト管状体との間に介在しているものと考えられる。
【００７３】
以上の表１および表２の結果から、高速度の定着処理を行うことが必要となる定着器や
、画像形成装置では、図５に示す潤滑剤を堰き止める構造を備えたベルト管状体を採用することで、ベルト管状体が滑らかに回転する状態が長期間維持されるということがわかり、信頼性の高い定着器および画像形成装置が実現するということが結論できる。
【００７４】
なお、以上の説明では、図５の潤滑剤堰き止め部材は、図の横方向に一列に並んでいたが、潤滑剤堰き止め部材は溝のどこかに備えられていればよく、必ずしも一列に並んでいなくてもよい。また、潤滑剤堰き止め部材は各溝に少なくとも１つ以上設けることが好ましいが、本発明では、例えば、コスト低減のために、溝３本に１つの割合で潤滑剤堰き止め部材が設けられている形態も採用可能である。
【００７５】
また、以上の説明では、加熱ロール１１０において、アルミニウム製の芯金１１１を用いたが、芯金の材質は、機械的強度に優れて伝熱性が良好であればよく、アルミニウムの他には、例えば、ＳＵＳ、鉄、銅等の金属、合金、セラミックス、ＦＲＭなどが挙げられる。また、加熱ロール１１０の弾性層１１２の材料として、シリコンゴムが採用されたが、この他にも、公知の耐熱ゴム、例えば、フッ素ゴムであってもよい。また、本発明では、加熱ヒータにより加熱ロールに熱を伝える形態の他に、ベルト管状体を、ベルト管状体内周面側から加熱する形態も採用可能である。
【００７６】
また、潤滑剤としては、アミノ変性シリコンオイルの他にも、劣化しにくいヒンダードアミンオイル、ジメチルシリコンオイル、メルカプト変性シリコンオイル、酸化防止剤入りのアミノ変性シリコンオイルであるヒンダードアミンオイルなどが使用可能である。
また、以上の説明では、ベルト管状体がロールなどに張架されずに回転移動する形態が採用されたが、本発明では、ベルト管状体が、ロールなどに張架されて回転移動する形態でも採用可能である。
【００７７】
また、以上の説明では、ベルト管状体の構成としてポリイミドの基体の上に、ＰＦＡの離型層が重なった２層構成を用いたが、本発明のベルト管状体は、単層構造のものであってもよい。また、ベルト管状体の基体の材料としては、上記ポリイミドの他にも、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール等などを用いてもよく、また、ステンレスやニッケルなどの薄い膜状の金属を採用してもよい。基体の厚さは、強度の観点から２０μｍ以上必要であり、可とう性や熱容量の観点から２００μｍ以下が好ましく、更には、５０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。ベルト管状体の離型層の材質としては、上記のＰＦＡの他にも、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＦＥＰ）、ポリエチレン・テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロ三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂などが挙げられる。フッ素系樹脂を用いる場合には、厚さを２μｍ以上３０μｍ以下にすることが好ましい。また、ベルト管状体の離型層には、耐久性や静電オフセットの向上のために、カーボン等の無機フィラーを分散含有させてもよい。
【００７８】
シート状部材の材質としては、金属、セラミックス、樹脂等各種材料を採用することができる。具体的には、耐熱性樹脂であるポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の他、６−ナイロンあるいは６，６−ナイロンや、これらにカーボンやガラス繊維等を添加した材料を用いることができる。
【００７９】
また、感光体の帯電器としては、図１の画像形成装置で採用された接触型の帯電器以外に、コロトロンやスコロトロンといった非接触型の帯電器が用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態に相当するフルカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す定着器の概略断面図である。
【図３】ベルト管状体の内周面の構造を表した模式図である。
【図４】ベルト管状体の内周面の断面図である。
【図５】溝の中を流れる潤滑剤を堰き止める構造を表した図である。
【図６】アルミ製円筒管の外周面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布する塗布装置を表した断面図である。
【図７】上部が平面状となっている潤滑剤堰き止め部材を表した図である。
【図８】上部が滑らかな曲面となっている潤滑剤堰き止め部材を表した図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…画像形成装置、
１０…感光体、
２…中間転写ベルト、
２０…帯電器、
３１…クリーニングブレード、
３２…露光器、
４０ａ…１次転写ロール、
４０ｂ…２次転写ロール、
４１ａ…１次転写バイアス電圧印加部、
４１ｂ…２次転写バイアス電圧印加部、
４２…コロトロン、
５０…現像ロータリー、
５１，５２，５３，５４…現像器、
６０ａ，６０ｂ，６０ｃ…バックアップロール、
６…トレイ、
６１…給紙ロール、
６２…定着器、
１１…加熱部、
１２…加熱ヒータ、
１１０…加熱ロール、
１１１…芯金、
１１２…弾性層、
１１３…離型層、
１３１…弾性体、
１３２…シート状部材、
１３２ａ…潤滑剤供給手段、
１４１…ベルト管状体、
１４１０，１４１０’，１４１０’’…潤滑材堰き止め部材、
１４１１…最大ピーク部分、
１４１２…稜線、
１４１ａ…離型層、
１４１ｂ…基体、
１４２…支持体、
１４３…ベルトガイド、
１４３ａ…スプリング、
１４…加圧部、
３０…用紙、
３０１…未定着トナー像、
９００…塗布装置、
９０１…アルミ製円筒、
９１０…塗布槽、
９２０…環状体、
９２０ａ…ステンレス製円筒、
９２０ｂ…内張り部材、
９３０…ポリイミド前駆体溶液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管状に形成されたベルトからなるベルト管状体と、未定着トナー像を定着させる定着装置、および記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、プリンタやコピー機を中心とする画像形成装置が広く普及している。画像形成装置の中でも電子写真方式を採用している画像形成装置では、記録媒体に対して熱および圧力を加える定着装置が備えられており、こうした画像形成装置では、記録媒体上に未定着トナー像を形成する処理が行われた後に、その未定着トナー像に対して、定着装置を用いて熱および圧力を加える処理が行われて、記録媒体上に未定着トナー像が定着する。定着装置の中には、このような加熱加圧処理を行うため、熱を発生しながら回転する加熱ロールと、加熱ロールと外接しながら加熱ロールの回転とともに従動回転するベルト管状体とを備え、この加熱ロールとベルト管状体との間に、未定着トナー像を有する記録媒体を通過させることで記録媒体上の未定着トナー像に対して熱および圧力が加えられるという方式を採用した定着装置が存在する。このような定着装置では、ベルト管状体と、ベルト管状体を支える部材との間の摺動摩擦のためにベルト管状体と加熱ロールとの間にスリップが生じ、このスリップに起因して画像乱れが発生することがある。このため、ベルト管状体を備えた定着装置では、ベルト管状体が滑らかに回転するように、ベルト管状体の内周面（加熱ロールと接する面とは反対側の面）に、シリコンオイルなどの潤滑剤が塗布されていることが多い。しかし、定着処理が繰り返されるにつれ、潤滑剤がベルト管状体の縁から漏れ出してベルト管状体の内周面において潤滑剤が不足することがある。そこで、ベルト管状体の内周面上に複数の溝を設け、ベルト管状体の回転駆動時には、潤滑剤がベルト管状体の内周面上の溝に沿ってベルト管状体の内周面の中央部に向けて流れやすくすることによって、ベルト管状体の縁から出て行かないように工夫された定着器が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００５−３７８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１記載の方法では、ベルト管状体の縁からの潤滑剤の漏れを抑制する効果は高いが、潤滑剤が、ベルト管状体とベルト管状体を支える部材との間に介在しにくく、ベルト管状体が回転する際の摺動摩擦が充分には低減されない。このように摺動摩擦が充分に低減されていない状況では、画像乱れが発生して画像形成に不具合が生じ得る。特に、高速の定着処理を行う定着器や、高速の画像形成を行う画像形成装置では、高速度でベルト管状体が回転するため、摺動摩擦による画像乱れの発生は大きな問題となる。
【０００４】
本発明は、上記事情に鑑み、潤滑剤の漏れを抑制するとともに、摺動摩擦を充分に低減させるベルト管状体、良好な画像形成が維持される定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するための本発明のベルト管状体は、
管の形状を有するベルト本体と、
上記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、
上記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを備えたことを特徴とする。
【０００６】
ベルト管状体内周面において内周面上を周回する複数の突条を備えたベルト管状体では、ベルト管状体内周面に付着した油などの液体は、ベルト管状体が周回方向に周回移動する際に、隣り合う２本の突条の間にできた溝の中を流れる。
【０００７】
本発明のベルト管状体は、内周面の周回方向に延びている溝の一部を埋める堰止め部材を備えているため、ベルト管状体が周回方向に周回移動する際に、その堰止め部材により溝の中を流れる液体が堰き止められて溢れ、突条の上部にまで広がる。このため、ベルト管状体が周回方向に周回移動する際に、外部の部材と内周面で接触する際には、接触に伴う摺動摩擦を低減することができる。
【０００８】
また、本発明のベルト管状体において、「上記突条は、上記内周面を周回したものである」という形態は、好ましい形態である。
【０００９】
このような形態によれば、ベルト管状体内周面に付着した油などの液体は、ベルト管状体が周回方向に周回移動する際には同じ溝の中を流れ続けることとなり、ベルト管状体の縁から漏れない。
【００１０】
また、本発明のベルト管状体は、上記堰止め部材を、上記溝を横切る方向について一列に並んで複数個備えてもよい。
【００１１】
このような形態によれば、ベルト管状体内周面に付着した油などの液体は、ベルト管状体が周回方向に周回移動する際に、まんべんなくベルト管状体の内周面に広がることとなる。
【００１２】
また、本発明のベルト管状体において、「上記堰止め部材が上記突条の高さ以下の高さを有するものである」という形態は、好ましい形態である。
【００１３】
このような形態によれば、堰止め部材が、外部の部材と接触して摺動摩擦を生じることが回避される。
【００１４】
また、本発明のベルト管状体において、「上記突条は、上記溝として、断面がＶ字型の溝を形成したものであって、上記堰止め部材は、上記溝に嵌合した四面体形状のものである」という形態も、好ましい形態である。
【００１５】
互いに隣り合う２本の突条の間にできた溝の断面がＶ字型の形状となる突条は、もっとも簡単に実現できる突条の形態であり、このような突条に対しては、上記の四面体の形状を有する堰止め部材によって、溝の中を流れる液体が効果的に堰き止められる。
【００１６】
また、本発明のベルト管状体は、上記ベルト本体が、フッ素樹脂を材料とする離型層を外周面に備えたものであってもよい。
【００１７】
上記目的を達成するための本発明の定着装置は、
未定着トナー像を定着させる定着装置において、
回転する回転部材と、
上記回転部材に外接して従動回転するベルト管状体であって、管の形状を有するベルト本体と、上記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、上記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを有するベルト管状体と、
上記ベルト管状体を上記回転部材に該ベルト管状体の内側から押圧することで、上記回転部材と上記ベルト管状体とが接したニップ部を形成し、該ニップ部を、上記未定着トナー像を担持した記録媒体が通過すると該未定着トナー像を該記録媒体上に定着させる押圧部とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
本発明の定着装置は、上述したベルト管状体を備えているため、ベルト管状体の内周面上に油などの液体が付着した状態でベルト管状体が周回方向に周回移動する際には、外部の部材との接触で生じる摺動摩擦を低減することができる。このため、上述したスリップが防がれて、良好な定着処理が維持される。
【００１９】
上記目的を達成するための本発明の画像形成装置は、
記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
上記記録媒体上に未定着トナー像を形成するトナー像形成部と、
回転する回転部材と、
上記回転部材に外接して従動回転するベルト管状体であって、管の形状を有するベルト本体と、上記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、上記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを有するベルト管状体と、
上記ベルト管状体を上記回転部材に該ベルト管状体の内側から押圧することで、上記回転部材と上記ベルト管状体とが接したニップ部を形成し、該ニップ部を、上記トナー像形成部で形成された未定着トナー像を担持する記録媒体が通過すると該未定着トナー像を該記録媒体上に定着させる押圧部とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明の画像形成装置は、上述したベルト管状体を備えているため、ベルト管状体の内周面上に油などの液体が付着した状態でベルト管状体が周回方向に周回移動する際には、外部の部材との接触で生じる摺動摩擦を低減することができる。このため、上述したスリップが防がれて、良好な画像形成が維持される。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、潤滑剤の漏れが抑制されるとともに、摺動摩擦が充分に低減され、良好な画像形成が維持される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
【００２３】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施形態に相当するフルカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。
【００２４】
図１に示す画像形成装置１は、感光体１０および中間転写ベルト２を備えている。感光体１０は、電子写真方式用の積層型感光体であり、画像形成時には図の矢印Ａ１方向に回転する。中間転写ベルト２は、バックアップロール６０ａ，６０ｂ，６０ｃに張架された、ポリイミド樹脂を主成分とする無端状のベルト部材であり、画像形成時には、感光体１０に従動して図の矢印Ｂ１方向に循環移動する。また、中間転写ベルト２を挟んで感光体１０と対向する位置に１次転写ロール４０ａが配設されており、さらにその下方（図の下側）には、２次転写ロール４０ｂが設けられている。これらは、それぞれ１次転写バイアス電圧印加部４１ａ，２次転写バイアス電圧印加部４１ｂからバイアス電圧の印加を受けている。
【００２５】
感光体１０の周囲には、現像ロータリー５０、帯電器２０、露光器３２、コロトロン４２、クリーニングブレード３１が配設されている。帯電器２０は、感光体１０に接触しながら感光体を帯電する接触型の帯電器である。現像ロータリー５０は、ブラック（ＢＫ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）及びシアン（Ｃ）の有色トナーをそれぞれ有する現像剤を収容した現像器５１〜５４が周方向に沿って配置された回転式の複合現像器であり、現像ロータリー５０の回転により、感光体３に近接して現像を行う現像器を切り換えることができる。各有色トナーは負極に帯電する帯電特性を有するものであり、各有色トナーには、潤滑剤や転写助剤やクリーニング助剤といったトナー粒子よりも小さな外添剤粒子が添加されている。露光器３２は、感光体１０の表面１０ｂに向けてレーザ光を照射する役目を担い、クリーニングブレード３１は、感光体１０に当接して感光体１０上のトナーを擦り落とす役目を担っている。また、コロトロン４２は、残留トナーに対して電荷を付与する。
【００２６】
次に、この画像形成装置１における画像形成の動作について説明する。
【００２７】
この画像形成装置１では、イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの４色の画像信号を有する、１つ以上の画像を表した画像情報の入力を受けて画像形成を行う。これらの画像信号が入力されると、感光体１０が回転を開始し、この回転する感光体１０の表面を、帯電器２０が一様に帯電する。そして、入力された４色の画像信号のうち、まずシアンの画像信号に応じたレーザ光が露光器３２から感光体１０に向けて照射され、この照射によって感光体１０の表面に、周囲より電位の高くなった静電潜像が形成される。また、現像ロータリー５０の回転により、シアントナーを収納した現像器５４が感光体１０に近接して、静電潜像をシアントナーで現像する。この静電潜像の現像の際には、シアントナーを収納した現像器５４が、不図示の現像バイアス印加部によりバイアス電圧の印加を受けて、その電位が、静電潜像の電位よりも低く感光体１０の電位よりは高い電位となる。このため、現像器５４のシアントナーは、静電潜像とシアントナーを収納した現像器５４との間の電位差により、現像器５４を離れて静電潜像に付着し、感光体１０上にシアントナー像が形成される。
【００２８】
次いで、形成されたシアントナー像は、１次転写ロール４０ａによって、感光体１０から中間転写ベルト２に１次転写される。この１次転写の際には、１次転写ロール４０ａの電位が、シアントナー像が位置する感光体１０上の電位よりも高い電位となるよう、１次転写ロール４０ａに対して１次転写バイアス電圧印加部４１ａがバイアス電圧の印加を行うことで、上記の１次転写が実現する。
【００２９】
感光体１０の上には、１次転写されずに残った残留トナーがあり、その残留トナーの一部は、１次転写バイアス電圧の印加の際によりプラスに帯電している。プラス帯電した残留トナーに対して、コロトロン４２がマイナスの電荷を付与することで、残留トナーの電荷の中和が行われる。コロトロン４２による中和処理の後、残留トナー粒子や外添剤粒子などの残留物が、クリーニングブレード３１によって感光体１０から削り落とされる。
【００３０】
クリーニングブレード３１による残留物の除去が行われた後、再び、感光体１０の表面が、帯電器２０により一様に帯電され、現像ロータリー５０の回転により、今度はマゼンタトナーを収納した現像器５３が感光体１０に近接し、上述のシアントナー像の形成と同様にしてマゼンタトナー像が形成される。このマゼンタトナー像の形成は、中間転写ベルト２の上のシアントナー像が１次転写後にバックアップロール６０ａ，６０ｂ，６０ｃを通過して１次転写ロール４０ａの位置に戻ってきたときに、形成されたマゼンタトナー像がシアントナー像の上に重ねて１次転写されるように、タイミングを合わせて行われる。マゼンタトナー像がシアントナー像の上に重ねて１次転写された後、イエロートナー像，ブラックトナー像についても同様にして形成されて、マゼンタトナー像およびシアントナー像に重ね合わされる。この結果、中間転写ベルト２には、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックの各色のトナー像が１つに重なり合った多色のトナー像が形成される。
【００３１】
続いて、この多色のトナー像は、２次転写ロール４０ｂとバックアップロール６０ｃとで挟まれた位置において、トレイ６から給紙ロール６１によって送り出されてきた用紙上に２次転写される。この２次転写の際には、２次転写ロール４０ｂの電位が、多色のトナー像が位置する中間転写ベルト２上の電位よりも高い電位となるよう、２次転写ロール４０ｂに対して２次転写バイアス電圧印加部４１ｂがバイアス電圧の印加を行うことで、上記の２次転写が実現する。
【００３２】
多色のトナー像の２次転写を受けた用紙は、図１において２次転写ロール４０ｂの右方向に離れた位置に備えられている定着器６２により、熱および圧力を加えられてトナー像の定着処理が施される。そして、定着処理が施された用紙は、矢印で示すように画像形成装置の右方向に出力される。ここで、定着器６２が、本発明の定着装置の一実施形態に相当する。
【００３３】
次に、図１に示す定着器６２について図２を用いて説明する。
【００３４】
図２は、図１に示す定着器の概略断面図である。
【００３５】
定着器６２は、用紙上のトナーを定着するために熱を発生する加熱部１１と、加熱部１１と接触しながら加熱部１１との間で用紙に圧力をかける加圧部１４とを有している。
【００３６】
加熱部１１は、熱を発生する加熱ヒータ１２、加熱ヒータ１２を取り囲む、外径が例えば２６ｍｍの筒状の加熱ロール１１０を有している。加熱ヒータ１２により発生した熱は、加熱ヒータ１２を取り囲む加熱ロール１１０に伝わってこの熱が用紙上でのトナー定着に用いられる。図２には、この筒状の加熱ロール１１０の断面が表されている。この加熱ロール１１０の円筒の内側は、アルミニウム製の芯金１１１となっており、この芯金１１１の上に、耐熱ゴムの一種であるシリコンゴムからなる弾性層１１２、トナーを加熱ロールから離れやすくするための離型層１１３が設けられている。
【００３７】
加圧部１４は、支持体１４２、スプリング１４３ａ、支持体１４２に取りつけられたベルトガイド１４３、支持体１４２上に装着された弾性体１３１、弾性体１３１の上に被さるシート状部材１３２、潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段１３２ａ、これら支持体１４２、スプリング１４３ａ、ベルトガイド１４３、弾性体１３１、シート状部材１３２、潤滑剤供給手段１３２ａを取り巻くベルト管状体１４１を有している。ここで、支持体１４２、スプリング１４３ａ、ベルトガイド１４３、弾性体１３１、シート状部材１３２を合わせたものが本発明にいう押圧部の一例に相当する。また、ベルト管状体１４１が、本発明のベルト管状体の一実施形態に相当する。
【００３８】
ベルト管状体１４１は、層厚として例えば７０μｍのポリイミドの基体１４１ｂの上に、フッ素樹脂の一種である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（以下ＰＦＡと呼ぶ）を主成分とする層厚として例えば２０μｍの離型層１４１ａが重なった２層構成のベルト管状体であり、ベルト管状体の幅（図２に対して垂直な方向についての長さ）は、例えば３３０ｍｍである。
【００３９】
この実施形態では、このように２層構成のベルト管状体を採用するが、本発明のベルト管状体としては、ポリイミドの基体と離型層との間に、耐熱ゴムで構成された耐熱弾性層が設けられていてもよい。このような耐熱ゴムとしては、シリコンゴムやフッ素ゴムが採用可能であり、液状シリコンゴムが特に好ましい。耐熱弾性層の厚みとしては、２ｍｍ以下が好ましく、０．５ｍｍ以下が特に好ましい。
【００４０】
本実施形態のベルト管状体１４１は、定着処理の際には、支持体１４２、スプリング１４３ａ、ベルトガイド１４３、弾性体１３１、シート状部材１３２の周りを回転する。ベルト管状体の内周面（加熱ロール１１０と接する面とは反対側の面）には、ベルト管状体１４１がスムーズに回転するように、潤滑剤供給手段１３２ａから潤滑剤が供給されている。潤滑剤供給手段１３２ａは、潤滑剤が含浸されているフェルトを有しており、このフェルトで定着べルト１１０の内周面に潤滑剤を塗布することで、潤滑剤の供給が行われる。ここで、潤滑剤としては、粘度３００ｃｓのアミノ変性シリコンオイル（信越化成 製）が採用されている。シート状部材１３２は、ベルト管状体と弾性体１３１との間の摺動性を良好にするための、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）を含浸したシート（中興化成 製）であり、潤滑剤を保持する役割も担っている。
【００４１】
この定着器６２では、シート状部材１３２が被さった弾性体１３１が、ベルト管状体１４１を加熱ロール１１０に押し付けることによってニップ部が形成される。このときスプリング１４３ａは、その弾性力により弾性体１３１を加熱ロール１１０に向けて押し付けて圧接を維持する役割を果たしており、ベルト管状体１４１を加熱ロール１１０に押し付けるときの荷重が例えば３４ｋｇとなるように調節されている。
【００４２】
このように、ニップ部を形成した状態で加熱ロール１１０が、不図示の駆動モータから駆動力を受けて図において矢印Ｂ２で示す方向に回転し、加圧部側では、加熱ロール１１０の回転駆動力を受けたベルト管状体１４１が、ベルトガイド１４３の周りを図で矢印Ａ２で示す方向に従動回転する。図で矢印Ｃ２で示す方向から定着器６２内に搬送されて来た用紙３０は加熱ロール１１０とベルト管状体１４１との間のニップ部を通過し、その際、熱および圧力を受けることで、この用紙３０上の未定着トナー像３０１の定着が行われる。定着後、用紙３０は、図で矢印Ｄ２で示す方向に向けて定着器６２外部へ搬送されていく。
【００４３】
このような未定着トナー像３０１の定着を行う処理が繰り返されるにつれて、ベルト管状体１４１の内周面（弾性体１３１側の面）に塗布された潤滑剤がベルト管状体の縁から漏れ出し、ベルト管状体の内周面において潤滑剤が不足することがある。潤滑剤が不足するとベルト管状体が滑らかに回転しなくなり、ベルト管状体と加熱ロールとの間にスリップが生じて画像乱れが発生する。高速の定着処理を行う際には、高速度でベルト管状体が回転するため、このような摺動摩擦による画像乱れの発生は、特に大きな問題となる。そこで、この定着器６２では、このような問題を回避するため、ベルト管状体１４１の内周面において、潤滑剤の漏れ出しを防ぐための構造が備えられている。以下では、この構造について説明する。
【００４４】
図３は、ベルト管状体１４１の内周面の構造を表した模式図、図４は、図３に示すベルト管状体内周面の断面図である。
【００４５】
図３では、ベルト管状体１４１の内周面の一部が表されており、定着処理が行われる際には、ベルト管状体１４１は図３の右向きの矢印の方向に移動する。すなわち、この右向きの矢印の方向が、図２の矢印Ａ２で示す、ベルト管状体１４１の移動方向に相当する。
【００４６】
ベルト管状体１４１の内周面には、ベルト管状体１４１の移動方向に延びた、複数の突条が設けられており、図３では、この突条の、ベルト管状体１４１の表面上に突き出した最大ピーク部分１４１１が表されている。従って、これら最大ピーク部分１４１１の間は、最大ピーク部分１４１１よりは低くなった溝となっている。
【００４７】
図４には、図３に示すベルト管状体１４１の、左側の点線Ａ３に沿った突条の断面が表されている。この図に示すように、突条の存在により、ベルト管状体内周面の断面は凹凸の繰り返しとなっており、突条の断面である凸部は、三角形の形状となっている。この三角形の頂点が、図３に示す直線状の最大ピーク部分１４１１上の一点に対応し、隣り合う三角形の間の空間が、前述の溝の断面となっている。潤滑剤は、この溝に蓄えられる。ここで、三角形ＡＢＣの底辺の長さＬは３０μｍ、三角形ＡＢＣの高さｈは１０μｍである。
【００４８】
ベルト管状体１４１が図３の右向きの矢印の方向に移動すると、溝に蓄えられた潤滑剤は、ベルト管状体１４１の移動に伴う慣性力のため図３の左方向に向かう力を受けて、溝の中を図３の左方向に流れる。このとき、各溝の両側の突条の存在により、ベルト管状体１４１の縁に向かって広がることが抑制され、ベルト管状体１４１の両縁からの潤滑剤の漏れ出しが防がれている。
【００４９】
このような突条の存在により潤滑剤の漏れ出しは防がれるが、突条が備えられているだけでは潤滑剤が溝の中に留まるだけで、潤滑剤が、図２のシート状部材１３２と直接擦れ合う、突条の最大ピーク部分１４１１の付近に達することが稀になる。このような状態では、突条の最大ピーク部分１４１１が図２に示すシート状部材１３２と接触する際の摺動摩擦が充分に低減することができない。そこで、このベルト管状体１４１では、摺動摩擦を低減させるための工夫が凝らされている。
【００５０】
図５は、溝の中を流れる潤滑剤を堰き止める構造を表した図である。
【００５１】
この図には、図３および図４に示す溝の中に設けられた、潤滑剤堰き止め部材１４１０が表されている。この図５に示すように、潤滑剤堰き止め部材１４１０は、溝を形成する２つの斜面に接する四面体の形状をしており、このような潤滑材堰き止め部材１４１０が、各溝に設けられている。これら潤滑材堰き止め部材１４１０の四面体の稜線のうち、溝の底から最も高い位置になる、図５の水平方向の稜線１４１２が、図３では、ベルト管状体１４１の中央付近に表されている。ベルト管状体１４１が移動する際には、溝の中を流れる潤滑剤は、潤滑材堰き止め部材１４１０によって行く手を阻まれて、これら潤滑材堰き止め部材１４１０の稜線１４１２付近に溢れることとなる。この結果、ベルト管状体１４１の移動とともに、最大ピーク部分１４１１と、図２に示すシート状部材１３２との間に潤滑剤がまんべんなく塗布され、摺動摩擦が充分に低減することとなる。
【００５２】
ここで、潤滑材堰き止め部材１４１０の高さ（溝の最深点から稜線１４１２までの距離）は、最大ピーク部分１４１１の高さ（溝の最深点から最大ピーク部分１４１１までの距離）以下となっている。これは、潤滑材堰き止め部材１４１０の高さが、最大ピーク部分１４１１の高さを越えると、潤滑材堰き止め部材１４１０の稜線１４１２が、図２に示すシート状部材１３２と直接接触することになり、ベルト管状体１４１の移動時の摺動摩擦が大きくなるためである。
【００５３】
次に、ベルト管状体１４１の製造方法について説明する。
外径３０ｍｍ、長さ５００ｍｍのアルミ製円筒を用意し、このアルミ製円筒の外周面に、切削加工によって、図３および図４に示す突条の型になる溝を形成する。さらに、切削加工によって、図５に示すような潤滑材堰き止め部材１４１０の連なりの型となる溝を、アルミ製円筒の外周面に沿って形成する。そして、アルミ製円筒の外周面にシリコン系離型剤（商品名：ＫＳ７００、信越化学（株）製）を塗布し、３００℃で１時間、焼き付け処理を施す。
【００５４】
次に、このアルミ製円筒の外周面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布装置を用いて塗布する。ここで、ポリイミド前駆体溶液として、固形分濃度が１８質量％、粘度が約５Ｐａ・ｓのＮ−メチルピロリドン溶液（商品名；Ｕワニス、宇部興産（株）製）が採用されている。
【００５５】
図６は、アルミ製円筒管の外周面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布する塗布装置を表した断面図である。
【００５６】
図６に示す塗布装置９００は、内径８０ｍｍ、高さ６００ｍｍの円筒容器からなる塗布槽９１０と、円筒状の塗布槽９１０と同心の環状体９２０とを有している。この環状体９２０は、外径６５ｍｍ、内径４０ｍｍ、高さ３０ｍｍのステンレス製円筒９２０ａの内側に、環状となったテフロン（登録商標）製の内張り部材９２０ｂが、ステンレス製円筒９２０ａと同心状に嵌め込まれた構成となっており、図６では、ステンレス製円筒９２０ａの、長方形の形状をした断面と、内張り部材９２０ｂの、三角形の形状をした断面とが示されている。環状体９２０は、不図示の機構により、塗布槽９１０の上部への固定およびその固定の解除が、選択的に実行可能となっている。ここで、この環状体９２０の内孔の半径は、３１．３ｍｍである。
【００５７】
塗布槽９１０には、前述のポリイミド前駆体溶液９３０が満たされており、このポリイミド前駆体溶液９３０の中に、前述のアルミ製円筒９０１を、軸を鉛直にして、環状体の孔を通して５００ｍｍ／ｍｉｎの速度で挿入する。次いで、環状体９２０の固定を解除する。この状態では、環状体９２０は、ポリイミド前駆体溶液９３０上に浮かんだ状態となっている。そこで、図６に示すように、アルミ製円筒９０１を、１５０ｍｍ／ｍｉｎの速度で引き上げる。この引き上げの際には、環状体９２０は、アルミ製円筒９０１につられて多少は上側に引き上げられるものの、自重により塗布槽９１０内のポリイミド前駆体溶液９３０と共に残る。このときの環状体９２０とアルミ製円筒９０１との相対的な動きにより、ポリイミド前駆体溶液９３０が、アルミ製円筒９０１の外周面に一様に塗布されることとなる。このアルミ製円筒外周面に塗布されたポリイミド前駆体溶液９３０の膜厚は、約６５０μｍである。
【００５８】
次に、外周面にポリイミド前駆体溶液９３０が付着したアルミ製円筒９０１を、すぐに水中に浸漬し、６分間放置した後、水中から引き上げる。次いで芯体周面に付着した水滴を拭き取り、不図示の乾燥炉に入れる。この乾燥炉の設定温度は最初が３０℃であり、１時間後に１００℃になるよう、徐々に温度を上昇させる。乾燥炉による乾燥によって、黄白色であったポリイミド前駆体溶液９３０の塗布膜は透明化する。乾燥後、ポリイミド前駆体溶液９３０が塗布されたアルミ製円筒９０１を室温まで冷却する。
【００５９】
次に、ポリイミド前駆体溶液９３０の塗布膜の表面に、図６に示す塗布装置９００と同様の構成の塗布装置を用いた同様の塗布法により、ＰＦＡの一種であるディスパージョン水性塗料（商品名：ＡＤ−２ＣＲ、ダイキン工業（株）製）を浸漬塗布する。ただし、このときは、アルミ製円筒９０１の引き上げ速度を３００ｍｍ／ｍｉｎにして上記の浸漬塗布を行う。このような浸漬塗布によって、ポリイミド前駆体溶液９３０の塗布膜の表面に膜厚が２０μｍのＰＦＡ塗布膜が形成される。
【００６０】
続いて、ＰＦＡ塗布膜を室温で５分間乾燥させた後、６０℃で１０分間加熱乾燥させて、ＰＦＡ塗布膜から水分を除去する。その後、３８０℃で３０分間加熱することにより、前述のポリイミド前駆体溶液９３０の塗布膜をポリイミド樹脂の皮膜に変性させ、ＰＦＡ塗布膜の焼成を行う。そして、加熱処理後、アルミ製円筒９０１を室温まで冷却し、アルミ製円筒９０１の外周面から、焼成後のＰＦＡ塗布膜が重なった、幅３３０ｍｍのポリイミド樹脂の皮膜を剥離する。このポリイミド樹脂の皮膜が図２に示すポリイミドの基体１４１ｂであり、焼成後のＰＦＡ塗布膜が、離型層１４１ａである。以上説明した作業により、最終的に、膜厚７０μｍのポリイミドの基体の外周面に、膜厚２０μｍのＰＦＡからなる離型層１４１ａが重なった構成を有するベルト管状体１４１が得られる。
【００６１】
以上が、ベルト管状体１４１の製造方法についての説明である。
【００６２】
以上説明したベルト管状体１４１では、図５に示すように、潤滑剤を堰き止める構造として四面体の形状をした部材が採用されているが、潤滑剤を堰き止める部材としては、潤滑剤を堰き止めるのに適した形状であれば、四面体以外の形状の部材であってもよい。以下では、そのような四面体以外の形状の潤滑剤堰き止め部材の例を紹介する。
【００６３】
図７は、上部が平面状となっている潤滑剤堰き止め部材を表した図である。
【００６４】
この図７に示す潤滑剤堰き止め部材１４１０’は、例えば、ベルト管状体内周面上の溝の型となるアルミ製円筒外周面上の突出部分の一部に、底が平坦な窪みを切削加工で形成することで得ることができる。このような形状の潤滑剤堰き止め部材１４１０’も、図５の潤滑剤堰き止め部材１４１０と同様、ベルト管状体の移動時に溝の中を流れる潤滑剤を堰き止めることで、ベルト管状体が移動する際の摺動摩擦を低減する働きをする。このように潤滑剤堰き止め部材の形状が異なる点を除けば、図７のような潤滑剤堰き止め部材を有するベルト管状体、およびこのベルト管状体を備えた、定着器や画像形成装置は、図２に示すベルト管状体、定着器、および図１に示す画像形成装置と同じ構成で実現される。ここでは、これらのベルト管状体、定着器、および画像形成装置についての重複説明は省略する。
【００６５】
図８は、上部が滑らかな曲面となっている潤滑剤堰き止め部材を表した図である。
【００６６】
この図８に示す潤滑剤堰き止め部材１４１０’’は、例えば、ベルト管状体内周面上の溝の型となるアルミ製円筒外周面上の突出部分の一部に、底が滑らかな窪みを切削加工で形成することで得ることができる。このような形状の潤滑剤堰き止め部材１４１０’’も、図５の潤滑剤堰き止め部材１４１０と同様、ベルト管状体の移動時に溝の中を流れる潤滑剤を堰き止めることで、ベルト管状体が移動する際の摺動摩擦を低減する働きをする。このように潤滑剤堰き止め部材の形状が異なる点を除けば、図８のような潤滑剤堰き止め部材を有するベルト管状体、およびこのベルト管状体を備えた、定着器や画像形成装置は、図２に示すベルト管状体、定着器、および図１に示す画像形成装置と同じ構成で実現される。ここでは、これらのベルト管状体、定着器、および画像形成装置についての重複説明は省略する。
【００６７】
以下では、図５に示す潤滑剤を堰き止める構造をベルト管状体の内周面上に備えることにより、実際に摺動摩擦が低減することを、ベルト管状体を定着器に組み込んで駆動させる実験によって検証する。
【００６８】
まず、実験の内容について説明する。
（実施例）ベルト管状体１４１（図５に示す潤滑剤を堰き止める構造有り）を備えた、図２に示す定着器１０を用いて、加熱ロール１２０の表面温度を１９０℃に設定し、ニップ部に用紙を通紙させない状態で、定着器１０を１００時間の間、駆動（空運転）させる。そして、駆動開始直後の時点、駆動開始から２０時間経過した時点、駆動終了の時点（駆動開始から１００時間経過した時点）において、加熱ロール１２０を回転させる駆動モータにかかる負荷トルクを、駆動モータに流れる電流値から算出する。この負荷トルクの算出を、加熱ロール１２０の回転数を２００ｒｐｍに設定した場合と、３５０ｒｐｍに設定した場合とについて、それぞれ行う。一般に、２００ｒｐｍ程度の回転数の定着器は、低速タイプの画像形成装置に搭載される定着器であり、３５０ｒｐｍ程度の回転数の定着器は、高速タイプの画像形成装置に搭載される定着器である。
（比較例）ベルト管状体が図５に示す潤滑剤を堰き止める構造が存在しない点を除けば、実施例１で用いられた定着器１０と同様の構成を有する定着器を用いて、実施例と同じ１００時間の駆動実験を行う。なお、この比較例で採用されているベルト管状体は、図５の潤滑材堰き止め部材１４１２に対する型が存在しないアルミ製円筒が用いられる点を除き、上述したベルト管状体の製造方法と同じ製造方法によって、製造される。
下記表１に、加熱ロールの回転数を２００ｒｐｍに設定した場合の負荷トルクの時間変化を示し、下記表２に、加熱ロールの回転数を３５０ｒｐｍに設定した場合の負荷トルクの時間変化を示す。
【００６９】
【表１】
【００７０】
【表２】
【００７１】
加熱ロール１２０の回転数を２００ｒｐｍに設定した場合には、表１に示すように、実施例および比較例ともに１００時間の駆動の間、負荷トルクが０．３２Ｎ・ｍ〜０．３４Ｎ・ｍの間に留まっており、図２に示すシート状部材とベルト管状体との摺動摩擦の増加は、ほとんどみられない。従って、駆動中には、充分な量の潤滑剤がシート状部材とベルト管状体との間に介在しているものと考えられる。
【００７２】
加熱ロール１２０の回転数を３５０ｒｐｍに設定した場合には、表２に示すように、比較例では、駆動開始直後の０．５３Ｎ・ｍであった負荷トルクが、駆動終了時（駆動開始から１００時間経過時）には、０．７８Ｎ・ｍまで増加しており、ベルト管状体と加熱ロールとの間のスリップの発生が危惧される状況となっている。この比較例の結果に対し、実施例では、１００時間の駆動の間、負荷トルクが０．５２Ｎ・ｍ〜０．５３Ｎ・ｍの間に留まっており、シート状部材とベルト管状体との摺動摩擦の増加は、ほとんどみられず、駆動中には、充分な量の潤滑剤がシート状部材とベルト管状体との間に介在しているものと考えられる。
【００７３】
以上の表１および表２の結果から、高速度の定着処理を行うことが必要となる定着器や
、画像形成装置では、図５に示す潤滑剤を堰き止める構造を備えたベルト管状体を採用することで、ベルト管状体が滑らかに回転する状態が長期間維持されるということがわかり、信頼性の高い定着器および画像形成装置が実現するということが結論できる。
【００７４】
なお、以上の説明では、図５の潤滑剤堰き止め部材は、図の横方向に一列に並んでいたが、潤滑剤堰き止め部材は溝のどこかに備えられていればよく、必ずしも一列に並んでいなくてもよい。また、潤滑剤堰き止め部材は各溝に少なくとも１つ以上設けることが好ましいが、本発明では、例えば、コスト低減のために、溝３本に１つの割合で潤滑剤堰き止め部材が設けられている形態も採用可能である。
【００７５】
また、以上の説明では、加熱ロール１１０において、アルミニウム製の芯金１１１を用いたが、芯金の材質は、機械的強度に優れて伝熱性が良好であればよく、アルミニウムの他には、例えば、ＳＵＳ、鉄、銅等の金属、合金、セラミックス、ＦＲＭなどが挙げられる。また、加熱ロール１１０の弾性層１１２の材料として、シリコンゴムが採用されたが、この他にも、公知の耐熱ゴム、例えば、フッ素ゴムであってもよい。また、本発明では、加熱ヒータにより加熱ロールに熱を伝える形態の他に、ベルト管状体を、ベルト管状体内周面側から加熱する形態も採用可能である。
【００７６】
また、潤滑剤としては、アミノ変性シリコンオイルの他にも、劣化しにくいヒンダードアミンオイル、ジメチルシリコンオイル、メルカプト変性シリコンオイル、酸化防止剤入りのアミノ変性シリコンオイルであるヒンダードアミンオイルなどが使用可能である。
また、以上の説明では、ベルト管状体がロールなどに張架されずに回転移動する形態が採用されたが、本発明では、ベルト管状体が、ロールなどに張架されて回転移動する形態でも採用可能である。
【００７７】
また、以上の説明では、ベルト管状体の構成としてポリイミドの基体の上に、ＰＦＡの離型層が重なった２層構成を用いたが、本発明のベルト管状体は、単層構造のものであってもよい。また、ベルト管状体の基体の材料としては、上記ポリイミドの他にも、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリベンズイミダゾール等などを用いてもよく、また、ステンレスやニッケルなどの薄い膜状の金属を採用してもよい。基体の厚さは、強度の観点から２０μｍ以上必要であり、可とう性や熱容量の観点から２００μｍ以下が好ましく、更には、５０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。ベルト管状体の離型層の材質としては、上記のＰＦＡの他にも、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＦＥＰ）、ポリエチレン・テトラフルオロエチレン（ＥＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、ポリクロロ三フッ化エチレン（ＰＣＴＦＥ）、フッ化ビニル（ＰＶＦ）等のフッ素樹脂などが挙げられる。フッ素系樹脂を用いる場合には、厚さを２μｍ以上３０μｍ以下にすることが好ましい。また、ベルト管状体の離型層には、耐久性や静電オフセットの向上のために、カーボン等の無機フィラーを分散含有させてもよい。
【００７８】
シート状部材の材質としては、金属、セラミックス、樹脂等各種材料を採用することができる。具体的には、耐熱性樹脂であるポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の他、６−ナイロンあるいは６，６−ナイロンや、これらにカーボンやガラス繊維等を添加した材料を用いることができる。
【００７９】
また、感光体の帯電器としては、図１の画像形成装置で採用された接触型の帯電器以外に、コロトロンやスコロトロンといった非接触型の帯電器が用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施形態に相当するフルカラー画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】図１に示す定着器の概略断面図である。
【図３】ベルト管状体の内周面の構造を表した模式図である。
【図４】ベルト管状体の内周面の断面図である。
【図５】溝の中を流れる潤滑剤を堰き止める構造を表した図である。
【図６】アルミ製円筒管の外周面に、ポリイミド前駆体溶液を塗布する塗布装置を表した断面図である。
【図７】上部が平面状となっている潤滑剤堰き止め部材を表した図である。
【図８】上部が滑らかな曲面となっている潤滑剤堰き止め部材を表した図である。
【符号の説明】
【００８１】
１…画像形成装置、
１０…感光体、
２…中間転写ベルト、
２０…帯電器、
３１…クリーニングブレード、
３２…露光器、
４０ａ…１次転写ロール、
４０ｂ…２次転写ロール、
４１ａ…１次転写バイアス電圧印加部、
４１ｂ…２次転写バイアス電圧印加部、
４２…コロトロン、
５０…現像ロータリー、
５１，５２，５３，５４…現像器、
６０ａ，６０ｂ，６０ｃ…バックアップロール、
６…トレイ、
６１…給紙ロール、
６２…定着器、
１１…加熱部、
１２…加熱ヒータ、
１１０…加熱ロール、
１１１…芯金、
１１２…弾性層、
１１３…離型層、
１３１…弾性体、
１３２…シート状部材、
１３２ａ…潤滑剤供給手段、
１４１…ベルト管状体、
１４１０，１４１０’，１４１０’’…潤滑材堰き止め部材、
１４１１…最大ピーク部分、
１４１２…稜線、
１４１ａ…離型層、
１４１ｂ…基体、
１４２…支持体、
１４３…ベルトガイド、
１４３ａ…スプリング、
１４…加圧部、
３０…用紙、
３０１…未定着トナー像、
９００…塗布装置、
９０１…アルミ製円筒、
９１０…塗布槽、
９２０…環状体、
９２０ａ…ステンレス製円筒、
９２０ｂ…内張り部材、
９３０…ポリイミド前駆体溶液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の形状を有するベルト本体と、
前記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、
前記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを備えたことを特徴とするベルト管状体。
【請求項２】
未定着トナー像を定着させる定着装置において、
回転する回転部材と、
前記回転部材に外接して従動回転するベルト管状体であって、管の形状を有するベルト本体と、前記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、前記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを有するベルト管状体と、
前記ベルト管状体を前記回転部材に該ベルト管状体の内側から押圧することで、前記回転部材と前記ベルト管状体とが接したニップ部を形成し、該ニップ部を、前記未定着トナー像を担持した記録媒体が通過すると該未定着トナー像を該記録媒体上に定着させる押圧部とを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記記録媒体上に未定着トナー像を形成するトナー像形成部と、
回転する回転部材と、
前記回転部材に外接して従動回転するベルト管状体であって、管の形状を有するベルト本体と、前記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、前記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを有するベルト管状体と、
前記ベルト管状体を前記回転部材に該ベルト管状体の内側から押圧することで、前記回転部材と前記ベルト管状体とが接したニップ部を形成し、該ニップ部を、前記トナー像形成部で形成された未定着トナー像を担持する記録媒体が通過すると該未定着トナー像を該記録媒体上に定着させる押圧部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
管の形状を有するベルト本体と、
前記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、
前記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを備えたことを特徴とするベルト管状体。
【請求項２】
未定着トナー像を定着させる定着装置において、
回転する回転部材と、
前記回転部材に外接して従動回転するベルト管状体であって、管の形状を有するベルト本体と、前記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、前記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを有するベルト管状体と、
前記ベルト管状体を前記回転部材に該ベルト管状体の内側から押圧することで、前記回転部材と前記ベルト管状体とが接したニップ部を形成し、該ニップ部を、前記未定着トナー像を担持した記録媒体が通過すると該未定着トナー像を該記録媒体上に定着させる押圧部とを備えたことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
記録媒体上に定着トナー像からなる画像を形成する画像形成装置において、
前記記録媒体上に未定着トナー像を形成するトナー像形成部と、
回転する回転部材と、
前記回転部材に外接して従動回転するベルト管状体であって、管の形状を有するベルト本体と、前記ベルト本体の内周面に複数本が並んで設けられた、該内周面の周回方向に延びた突条と、前記突条が互いに隣り合った間の溝に設けられた、該溝を堰き止めた堰止め部材とを有するベルト管状体と、
前記ベルト管状体を前記回転部材に該ベルト管状体の内側から押圧することで、前記回転部材と前記ベルト管状体とが接したニップ部を形成し、該ニップ部を、前記トナー像形成部で形成された未定着トナー像を担持する記録媒体が通過すると該未定着トナー像を該記録媒体上に定着させる押圧部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００７−２７９３６１（Ｐ２００７−２７９３６１Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０５１７４（Ｐ２００６−１０５１７４）
【出願日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月６日（２００６．４．６）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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