JP4178939B2 - Fixing apparatus and electrophotographic apparatus using the same - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真複写機、プリンター、ファクシミリなどの電子写真方式を利用した画像情報記録装置において、記録シート上の未定着トナー像を接触させて加熱定着する、所謂加熱定着型の定着装置、およびそれを用いた電子写真装置に関するものであり、特に加熱されたロールと無端状の加圧ベルトとの間に、前記記録シートを挿通させることでトナー像を加熱定着するベルトニップ方式、とりわけフリーベルトニップ方式の定着装置、およびそれを用いた電子写真装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
特開平１１−１３３７７６号公報
【特許文献２】
特開２００１−３１８５４４号公報
【特許文献３】
特開２００１−４２６７０号公報
【０００３】
電子写真複写機、プリンター、ファクシミリ等における電子写真画像形成では、一般に、未定着トナー像を形成した記録紙等の記録シートを定着装置に挿通させて加熱加圧することにより、トナー像を定着させる。
【０００４】
かかる定着装置として、円筒状心金に少なくとも弾性層を被覆し、内部に熱源が配された加熱ロールと、これに当接してニップ部を形成する、円筒状心金に少なくとも弾性層が被覆された加圧ロールと、から構成される２ロール定着装置が一般的である。当該２ロール定着装置は、他の加熱定着法である熱風定着方式やオーブン定着方式と較べて熱効率が高く、低電力化が図られ、かつ高速性に優れ、しかも、紙詰まりによる火災の危険性等の問題もないことなどから、現在最も広く利用されている。しかし、２ロール定着装置は、加熱ロールおよび加圧ロールともに弾性層が設けられ、熱容量が大きくなりがちであり、また、ニップ部時間を長く取ることが困難であり、加熱ロール表面を高い温度に保っておく必要があることから、インスタントスタート性（スイッチオンから定着可能な温度になるまでの時間が短いこと）、省エネルギー性、離型性、および、特にカラー画像における高画質化に対して不利である。
【０００５】
これに対して、２ロール定着装置における加圧ロール側が無端状の加圧ベルトに取って代わり、該加圧ベルトが加熱ロールに所定角度巻き付けられ、長いニップ時間を確保することができるベルトニップ方式の定着装置が提案されている。
ベルトニップ方式の中でも、加熱ロールに対して押圧部材で加圧ベルトを押圧してニップ部を形成し、加圧ベルトを張架させないでフリーの状態としておくフリーベルトニップ方式が開示されており、当該方式による定着装置は、加圧ベルトの張力制御が不要であり、構造の簡素化や保守上の観点から有利である（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
フリーベルトニップ方式の定着装置における前記押圧部材は、加圧ベルトをその周内から加熱ロールに向けて付勢するが、該加圧ベルトの周動により押圧部材−加圧ベルト間には摺擦が伴う。フリーベルトニップ方式でないベルトニップ方式の定着装置においても、加圧ベルトを押圧するための押圧部材が設けられている場合には、同様である。したがって、押圧部材−加圧ベルト間を良好に摺擦させるために、両者の摺擦性を向上することが望まれる。
【０００７】
摺動性の向上のためにオイルやグリースを用いることは、一般的であり公知であるが、ニップ部のように常に圧力がかかった状態において、その摺動性を確保することは困難である。ニップ部における摺擦性向上の手法として、例えば特許文献３には、ニップ形成部の固定材料の表面に、独立した凹部を複数個設けた技術が開示されている。
【０００８】
しかしながら、当該文献に記載された定着装置は、特許文献１や２に記載された定着装置とは異なり、定着画像側に押圧部材（第１部材）が配されており、かかる押圧部材表面にこのような凹凸面を設けると、特にＯＨＰ用紙や高グロス紙の定着時に、圧力および熱伝導の差により透過ムラや光沢ムラが発生するといった問題がある。
【０００９】
また、押圧部材表面に設けられる凹凸面は、凹部が独立したものであるため、各凹部間に位置する、潤滑剤による摺擦性向上効果が発現されない表面が、平面状に広がっており、押圧部材全表面では大きな面積を占める。そのため、摺擦性の確保が困難となり、ビビリ音が生じたり、ベルトの走行（周回）不良を起こす原因となったり、経時での回転トルクがアップしたり等の不具合の懸念がある。
【００１０】
さらに、ベルト（第２部材）の回転により徐々に凹部から運び出された潤滑剤は、ベルトの周回により再度ニップ部の所まで戻ってきても、ニップ部の内部には戻ることができず、その大部分がニップ部の入口に溜まり、潤滑の役目を果たさない状態となり、結果、経時での回転トルクアップといった問題が発生していた。
【００１１】
したがって、本発明は、押圧部材を含むベルトニップ方式の定着装置において、簡易な構成で押圧部材と加圧ベルトとの高い摺擦性が確保され、定着画像の画質にも影響を与えない定着装置、およびそれを用いた電子写真装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、以下の本発明により達成される。すなわち本発明の定着装置は、少なくとも、表面が加熱されて回転する加熱ロールと、該加熱ロールの表面に当接し従動される無端状の加圧ベルトと、該加圧ベルトをその周内から前記加熱ロールの表面に付勢して、前記加熱ロール−前記加圧ベルト間に、未定着トナー像を保持する記録シートを挿通可能なニップ部を形成する押圧部材と、を備えてなる定着装置であって、
前記押圧部材が、前記加圧ベルトの幅方向に延びる支持フレームと、該支持フレームから前記加圧ベルトに向けて突出状態で配され、前記加圧ベルトを面で付勢する弾性部材と、該弾性部材の付勢面に配され、表面が前記加圧ベルトと接触する硬質でかつ可撓性を有する低摩擦シートと、から構成されるとともに、前記低摩擦シートが、前記弾性部材と物理的に独立しており、その前記加圧ベルトと接触する表面が、該加熱ロールの面状に略倣う曲面状を自立的に有しており、
前記低摩擦シートにおける前記加圧ベルトの内周に接触する面が、潤滑剤を保持し得る連続した凹凸表面を有し、かつ該凹凸表面に潤滑剤を保持してなることを特徴とする。
【００１３】
本発明の定着装置によれば、押圧部材の構成要素の１つである低摩擦シートの表面は、定着のため挿通される記録シートの未定着トナー像の保持面の背面側を付勢するため、当該押圧部材の表面に凹凸表面が構成されていても定着画像の画質にも影響を与えることが無く、特にＯＨＰ用紙や高グロス紙の定着時に、圧力および熱伝導の差により透過ムラや光沢ムラが発生するといった問題が回避される。また、潤滑剤を保持する凹凸表面が連続したものであるため、各凹部間に位置する凸部はほとんど平面を有さず、凹部に保持された潤滑剤の作用が当該凸部にまで及び、該潤滑剤による摺擦性向上効果が当該表面の略全面で確保され、摺擦性が不十分なことから引き起こされるビビリ音や加圧ベルトの走行不良、経時での回転トルクアップといった不具合を払拭することができる。
【００１４】
ここで、本発明で言う「連続した凹凸表面」とは、周期的であるかランダムであるかを問わず、凹部と凸部とが交互に形成され、微視的なものを除き、平面的に形成された凸部領域が存在しない（存在してもごく僅かである）表面のことを指す。
【００１５】
本発明の定着装置においては、前記押圧部材における前記加圧ベルトの内周に接触する面の表面粗さＲａ（ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される算術平均粗さＲａ）が、０．５〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。表面粗さＲａがこの範囲内であれば、特に「連続した凹凸表面」として適切であり、極めて高い摺擦性を確保することができる。
【００１６】
前記潤滑剤のちょう度としては、使用温度において２５０〜３５０の範囲内であることが好ましく、具体的な前記潤滑剤としては、このちょう度とともに耐熱性を考慮すると、フッ素樹脂を増ちょう剤としたフッ素オイルのグリースであることが好ましい。前記押圧部材の表面にフッ素オイルを含んだフッ素樹脂の薄層が均一に固着形成され、その薄層がせん断層となり摺動抵抗が低減される。この場合、前記グリースにおける前記増ちょう剤の内添量が、１０〜６０質量％の範囲内であることがより好ましい。
【００１７】
本発明の定着装置においては、前記ニップ部のニップ圧分布において、前記ニップ部の入口付近に対して出口付近のニップ圧が大きいことが望ましい。前記ニップ部の入口付近に対して出口付近のニップ圧を大きくしておけば、潤滑剤をせき止めておく効果が生じ、加圧ベルトによりニップ部の出口から潤滑剤が持ち出されにくく、ニップ部の全域に潤滑剤が留まることとなる。また、仮に加圧ベルトによりニップ出口から持ち出された場合にも、その持ち出された潤滑剤は、ベルトの周回により再度ニップ部の所まで戻ってき際に、ニップ圧の小さいニップ部の入口に入り込みやすいため、恒久的に初期の性能を維持することができる。
【００１８】
本発明において、前記押圧部材は、前記加圧ベルトの幅方向に延びる支持フレームと、該支持フレームから前記加圧ベルトに向けて突出状態で配され、前記加圧ベルトを面で付勢する弾性部材と、該弾性部材の付勢面に配され、表面が前記加圧ベルトと接触する硬質でかつ可撓性を有する低摩擦シートと、から構成される。前記押圧部材をこのように構成することで、前記押圧部材における弾性部材が前記支持フレームから前記加圧ベルトに向けて突出状態で配されているため、当該弾性部材における突出部分の柔軟性が、前記加熱ロールの周面の位置に追従して前記付勢面を変位させることを可能とする。その結果、前記加熱ロールの周面の位置が、設計された位置から多少ズレていたとしても、それに追従して前記弾性部材における付勢面が変位するため、各種部品の精度を上げなくても部品相互のアライメントを容易に取ることが可能で、簡素な構成ながら定着性に優れ、かつ、低コストな定着装置を提供することができる。また、前記押圧部材が、押圧部分を２ピースに分ける構成でもなく、基本的に支持フレーム、弾性部材および低摩擦シートの３つのみで構成され、部品点数が少なく簡素な構成であるため、組み立て工数を軽減させ、定着性に優れ、かつ、低コストな定着装置を提供することができる。
【００１９】
前記低摩擦シートとしては、それ自身形態保存性を有さないフィルム状の物を、両端等を装置に固定したり、前記弾性部材の付勢面に貼り付けたり等することにより用いることも考えられるが、前記弾性部材と物理的に独立しており、その前記加圧ベルトと接触する表面が、前記ロールの面状に略倣う曲面状を自立的に有している本発明の態様は、アライメントが取りやすく、仮にアライメントが多少ズレたとしても自己補正が働くため、組み立てが簡単で低コスト化を図ることができる。特に、前記弾性部材に跨るように嵌合可能なキャップ形状を有しているものは、より一層組み立て作業を簡略化でき、かつ作業精度を高めることができるため、好ましい。
【００２０】
一方、本発明の電子写真装置は、少なくとも、電子写真方式により記録シート表面に未定着トナー像を形成する未定着トナー像形成装置と、記録シート表面に保持された未定着トナー像を、加熱および加圧することにより定着する定着装置と、を備える電子写真装置であって、
前記定着装置が、上記本発明の定着装置であることを特徴とする。
【００２１】
【発明の実施の形態】
＜定着装置＞
以下、本発明の定着装置について、好ましい実施形態を挙げて詳細に説明する。
図１は、本発明の定着装置の１実施形態を示す側断面図である。加熱ロール（ロール）２０と、エンドレスベルト（加圧ベルト）６と、エンドレスベルト６を介して加熱ロール２０を付勢する押圧部材１０と、で主要部が構成されている。また、押圧部材１０は、パッドキャップ（低摩擦シート）９と、その下に配された弾性部材８と、これらを下方から支持する支持フレーム７と、で構成されており、弾性部材８は、支持フレーム７の上端から突出状態で配されている。支持フレーム７には、エンドレスベルト６の弛みを規制し、スムーズに回転するように設けられたベルト走行ガイド１３が取り付けられている。
【００２２】
なお、ここで言う「下」「下方」「上端」は、各部材相互の位置関係を示すために便宜上採用した用語であり、重力関係における上下関係を示すものではない。したがって、本発明の定着装置においては、その態様により、本実施形態の構成とは、重力関係における上下関係が異なっていても構わない。また、本実施形態の定着装置においても、その使用態様により、重力関係における上下関係が異なる場合が想定される。以降の説明において上下関係を表現する場合に、同様である。
【００２３】
加熱ロール２０は、金属製のコア（円筒状芯金）２の周囲に、耐熱性弾性体層３、および離型層（耐熱性樹脂層）４を形成してなるものであり、コア２の内部には、加熱源としてのハロゲンランプ１が配置されている。加熱ロール２０の表面の温度は、温度センサ５によって計測され、その計測信号により、図示しない温度コントローラによってハロゲンランプ１がフィードバック制御されて、略一定になるように調整される。
【００２４】
エンドレスベルト６は、加熱ロール２０に対し所定の角度巻き付けられるように接触しており、エンドレスベルト６−加熱ロール２０間にニップ部が形成されている。エンドレスベルト６の加熱ロール２０への巻き付け角度としては、加熱ロール２０の回転速度にもよるが、ニップ部を十分に広く（長く）確保できるよう、２０〜４５°程度とすることが好ましい。本実施形態においては、巻き付け角度は３０°となるように、押圧部材１０の形状・大きさを設計している。
【００２５】
エンドレスベルト６の周内には、押圧部材１０が、パッドキャップ９がエンドレスベルト６の内周に当接し、エンドレスベルト６を加熱ロール２０に付勢する状態で配置されている。加熱ロール２０は、図示しないモータにより矢印Ｂ方向に回転させられ、この回転によりエンドレスベルト６も矢印Ｃ方向に従動回転する。
【００２６】
さらに、剥離手段として、加熱ロール２０の回転方向（矢印Ａ方向）におけるニップ部の下流に剥離手段３０が設けられている。剥離手段３０は、剥離シート１１が、加熱ロール２０と僅かに空隙を設けた状態で、加熱ロール２０の回転方向と対向する向き（リバース）に、保持部材１２により保持されて構成されている。当該剥離手段は、必須の構成ではないが、より高い用紙剥離性を確保するためには、これを設けることが好ましい。
【００２７】
コア２としては鉄、アルミニウムやステンレス等熱伝導率の高い金属製の円筒体を使用することができる。コア２の外径および肉厚は、使用する材質により強度や熱伝導率が異なるため、最適な寸法は適宜決定すればよい。本実施形態においては、鉄製で、外径２５ｍｍ、厚さ０．５ｍｍの円筒体を用いた。
【００２８】
コア２の表面に形成される耐熱性弾性体層３としては、耐熱性の高い弾性体であればどのような材料を使用することもできる。特に、ゴム硬度２５〜４０°（ＪＩＳ−Ａ硬度）程度のゴム、エラストマー等の弾性体を用いることが好ましく、具体的にはシリコーンゴム、フッ素ゴム等を挙げることができる。耐熱性弾性体層３の厚みとしては、用いる材料のゴム硬度にもよるが、０．３〜１．０ｍｍ程度が好ましい。本実施形態においては、ゴム硬度３０°（ＪＩＳ−Ａ硬度）のシリコーンゴム製で、厚さ０．６ｍｍの物を用いた。
【００２９】
耐熱性弾性体層３の上に形成される離型層４としては、離型性や耐摩耗性を考慮すれば、特にフッ素樹脂を用いることが好ましい。フッ素樹脂としては、ＰＦＡ（パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合樹脂）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフフルオロエチレン）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン六フッ化プロピレン共重合樹脂）等のフッ素樹脂が使用できるが、中でも耐熱性と加工性の観点よりＰＦＡが最適である。
【００３０】
離型層４の厚みとしては、好ましくは５〜３０μｍである。離型層４の厚みが５μｍ未満であると、加熱ロール２０と記録シート１５端部との摩擦により、離型層４の摩滅が発生する可能性があり、また、３０μｍを超えると離型層４の表面硬度が高くなり、光沢ムラ等の画質欠陥が現れる可能性があり、共に好ましくない。離型層４の形成方法としては、従来公知の如何なる方法も採用することができ、例えば、チューブを被せる方法であってもよいし、形成しようとする樹脂を適当な溶剤に溶解ないし分散させた液状体を、ディップコート法、スプレーコート法、ロールコート法、バーコート法、スピンコート法等により塗布する塗布法であってもよい。本実施形態では、厚さ３０μｍでチューブ状のＰＦＡを、コア２の周囲に形成された耐熱性弾性体層３に被せることで形成した。
【００３１】
エンドレスベルト６は、ベース層とその表面（加熱ロール２０と接する面、または両面）に被覆された離型層とから構成されることが好ましい。ベース層の材料は、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等から選ばれ、その厚さは、好ましくは５０〜１２５μｍ程度、より好ましくは７５〜１００μｍ程度である。ベース層の表面に形成される離型層としては、前述の如きフッ素樹脂、例えばＰＦＡ等が５〜２０μｍ程度の厚さでコーティングされたものが好ましい。本実施形態では、ポリイミド製で厚さ９０μｍのベース層の片面（加熱ロール２０と接する面）に、ＰＦＡをコーティングし焼成して３０μｍの離型層を形成した、長さ２３０ｍｍの無端状のベルトを用いた。
【００３２】
本実施形態におけるパッドキャップ９は、低摩擦シートであり、硬質でかつ可撓性を有する低摩擦材料であることが要求される。
前記低摩擦シート表面の実硬度としては、加熱ロール２０の耐熱性弾性体層３を変形させ離型性を良くするため、加熱ロール２０表面の実硬度よりも高くなっている必要があり、ＪＩＳ−Ａ硬度で、８０゜以上であることが好ましく、９５゜以上であることがより好ましい。
【００３３】
前記低摩擦シートに要求される可撓性としては、定着設定温度近傍において、加熱ロールの撓みに対して反力をほとんど持たずに倣うレベルである。材料物性としては、使用温度における曲げ弾性率において、５ＧＰａ以下であることが好ましい。ただし、この値のみに限定されるものではなく、厚さや側面のスリット等の機械的剛性を考慮する必要があり、すなわち、部品全体として考える必要がある。
【００３４】
前記低摩擦シートに要求される低摩擦性としては、加圧ベルト（エンドレスベルト）との間における動摩擦係数が低いことを意味し、低摩擦シート−加圧ベルト間のそれぞれ単独のみならず、離型オイル等を使用する場合には、当該離型オイルの存在下において判断される。両者の好ましい動摩擦係数としては、具体的には、スラスト試験機において、面圧０．９８ＭＰａの時の摩擦係数が０．３以下であることが好ましく、０．２以下であることがよりより好ましい。
【００３５】
パッドキャップ９の加熱ロール２０と接触する表面は、加熱ロール２０に対し密着するように、加熱ロール２０の面状に略倣う曲面状（Ｒ形状）を自立的に有している。パッドキャップ９を、このような曲面状を自立的に有する物とすることで、アライメントが取りやすく、仮にアライメントが多少ズレたとしても自己補正が働くため、定着装置の組み立てが簡単で低コスト化を図ることができる。
【００３６】
パッドキャップ９のＲの値（ＲＣ）としては、加熱ロール２０のＲ（ＲＨ）、エンドレスベルト６の厚み（ＢＴ）および用紙（記録シート１５）の厚み（ＰＴ）との関係で、以下の式（１）を大略満たすように設計すればよい。
ＲＣ＝ＲＨ＋ＢＴ＋ＰＴ ・・・（１）
【００３７】
本実施形態では、既述の通り、加熱ロール２０のＲ（ＲＨ）が１３．１３ｍｍ（１２．５＋０．６＋０．０３）、およびエンドレスベルト６の厚み（ＢＴ）が０．１２ｍｍ（０．０９＋０．０３）であり、用紙の厚みを０．１ｍｍと想定して、パッドキャップ９のＲの値（ＲＣ）は、１３．３５ｍｍとした。
【００３８】
パッドキャップ９の材質としては、硬質でかつ可撓性を有する低摩擦材料であれば、金属、セラミックス、樹脂等各種材料を採用することが可能であるが、本実施形態では、耐熱性樹脂であるポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）を用いた。このほかにも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−ナイロンのナチュラル材や、これらにカーボンやガラス繊維等を添加した材料が挙げられる。これら好ましい材料は、本実施形態の如きキャップ形状を有しない、例えば単なるフィルム状の材料等の低摩擦シートであっても同様に、好ましく選択することができる。
【００３９】
押圧部材１０におけるエンドレスベルト６の内周に接触する面、すなわちパッドキャップ９の表面は、潤滑剤を保持し得る連続した凹凸表面を有し、かつ該凹凸表面に潤滑剤を保持してなる。
図２に、パッドキャップ９の部分拡大断面図を示す。図２に示されるように、パッドキャップ９の表面には、潤滑剤を保持し得る連続した凹凸表面が形成され、当該表面に潤滑剤１４が保持されている。本実施形態において、この連続した凹凸表面は、ランダムな形状を有しているが、本発明においては、既述の定義を満たすものであればランダムな形状であることは要求されず、ピット状の凹部が規則正しく配列された形状等、周期的な形状であっても問題ない。
【００４０】
本発明において、押圧部材における加圧ベルトの内周に接触する面として適用可能な、連続した凹凸表面の例を、図３に部分拡大断面図で示す。
図３（ａ）は、本実施形態の連続した凹凸表面であり、凹部と凸部とがランダムに形成されている。この場合、図面の上方から見た表面形状（すなわち、平面図で表した場合に描かれる、凹凸表面の形状。以下、「上視形状」と言う。）は、勿論ランダム状となっている。
【００４１】
図３（ｂ）は、谷型の凹部と山形の凸部とが周期的に繰返された凹凸表面である。この場合、上視形状は、逆円錐形または逆角錐形の凹部が規則的かつ連続的に配置された形状となっているか、あるいは、谷型で直線状または曲線状の溝が規則的かつ連続的に配置された形状となっている。
【００４２】
図３（ｃ）は、底部に平面部を有する凹部と山形の凸部とが周期的に繰返された凹凸表面である。この場合、上視形状は、逆載頭円錐形または逆載頭角錐形の凹部が規則的かつ連続的に配置された形状となっているか、あるいは、底部に平面部を有する直線状または曲線状の溝が規則的かつ連続的に配置された形状となっている。
以上の図３（ａ）〜図３（ｃ）の例では、凹部を形成する穴は、角を有して形成されているが、より滑らかな形状の凹部であっても構わない。
【００４３】
図３（ｄ）は、表面形状が滑らかな丸みを帯びた凹部と凸部とがランダムに形成された凹凸表面である。この場合、上視形状は、勿論ランダム状となっている。このような丸みを帯びたランダム状の表面形状であっても、本発明に言う「連続した凹凸表面」の範疇に含まれる。
【００４４】
図３（ｅ）は、表面形状が滑らかな丸みを帯びた谷型の凹部と山形の凸部とが周期的に繰返された凹凸表面である。この場合、上視形状は、丸みを帯びたスポット状の凹部が規則的かつ連続的に配置された形状となっているか、あるいは、丸みを帯びた直線状または曲線状の溝が規則的かつ連続的に配置された形状となっている。このような丸みを帯びた周期的な表面形状であっても、本発明に言う「連続した凹凸表面」の範疇に含まれる。
以上の連続した凹凸表面は、あくまでも例示であり、本発明はこれらの例に限定されるものではない。
【００４５】
これら本発明に言う「連続した凹凸表面」に対して、「独立した凹部を有する凹凸表面」では、本発明で期待できる作用や効果が発現されない。図４は、本発明の対象とならない「独立した凹部を有する凹凸表面」の例を示す部分拡大断面図である。図４に示されるように、「独立した凹部を有する凹凸表面」は、凹部が独立したものであるため、各凹部間に位置する凸部が、平面状に広がっており、全表面では大きな面積を占める。潤滑剤は凹部に保持されるため、この凸部には潤滑剤が少ない状態となる。潤滑剤の不足した表面が平面状に突出していると、当該表面が摺擦の主要部を占め、潤滑剤による摺擦性向上効果が十分に得られない。
【００４６】
図３に示されるような本発明に言う「連続した凹凸表面」においては、凹部に潤沢な潤滑剤が保持されており、しかも潤滑剤の不足しがちな凸部が実質的に平面状となっていない（あるいは、ほとんどなっていない）ため、凸部を含め潤滑剤による摺擦性向上効果が得られる面積が桁違いに大きく、高い摺擦性を確保することができる。
【００４７】
本発明に言う「連続した凹凸表面」の粗面化の程度としては、ＪＩＳ Ｂ０６０１で規定される算術平均粗さＲａで０．５〜１０μｍの範囲内であることが好ましく、１．０〜８．０μｍの範囲内であることがより好ましく、２．０〜５．５μｍの範囲内であることがさらに好ましい。このように適切な範囲の表面粗さに粗面化することで、潤滑剤の保持性が良好となり、高い摺擦性を確保することができる。
【００４８】
算術平均粗さＲａの値が高すぎると、パッドキャップ９により付勢されたエンドレスベルト６と加熱ロール２０との接触が点接触状態となるため初期のトルクは低くなるが、経時によりエンドレスベルト６の周内が削られて生ずる削り粉がエンドレスベルト６とパッドキャップ９との間に介在することにより、回転トルクの上昇を招来することがある。一方、算術平均粗さＲａの値が低すぎると、潤滑剤の保持性が低下してしまい、本発明の効果があまり得られなくなってしまう場合がある。
【００４９】
なお、本発明に言う「連続した凹凸表面」の粗面化の好ましい程度を、ＪＩＳＢ０６０１で規定される十点平均粗さＲｚで表すと、４．０〜５０μｍの範囲内であり、１０〜３５μｍの範囲内であることがより好ましい。
【００５０】
本発明に言う「連続した凹凸表面」を形成する方法としては、本実施形態のようにパッドキャップ９の表面を直接粗面化する方法と、パッドキャップ９の上にさらに連続した凹凸表面を有するシート材を配置し、当該シート材をエンドレスベルト６の周内に当接させる方法とが挙げられる。
【００５１】
パッドキャップ９の表面を直接粗面化する具体的な方法としては、１）パッドキャップ９を成型するための型表面を予め粗しておき、この粗面化表面が転写されるように成型する方法や、２）パッドキャップ９の成形後、樹脂、砂、胡桃粉等を用いたショットブラストで粗す方法、３）パッドキャップ９を成型する際あるいは成型後、削り出しで、エンドミルの送り速度により凹凸をつける方法、４）パッドキャップ９の成型後、レーザーで凹凸を描き込む方法、等が挙げられる。
なお、本実施形態のようなパッドキャップを使用せず、押圧部材の表面層を粗面化する場合にも、上記パッドキャップ９表面の粗面化と同様の方法で凹凸表面を形成することができる。
【００５２】
一方、前記シート材による具体的な方法としては、１）耐熱性の不織布をシート材として用いる方法、２）図５に示される構成の、ガラスクロス等の織布１７にポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等のフッ素樹脂１８を含浸コートしたものをシート材として用いる方法（なお、図５は当該シート材の拡大断面図であり、潤滑剤１４が保持された状態が示されている。）、３）フッ素樹脂クロス等の織布をシート材として用いる方法、４）ポリイミドなどの耐熱樹脂の表面に、プレス型押しで連続した凹凸形状を設け、これをシート材として用いる方法、等が挙げられる。
【００５３】
滑り性を高めるためにパッドキャップ９表面の凹凸に保持される潤滑剤１４は、本発明においては特に限定されないが、適当なちょう度のものであることが好ましい。潤滑剤のちょう度は、定着装置の使用状態の温度において適切なものとすることが望まれ、具体的には、使用温度（本実施形態で言えば、加熱ロール２０の表面温度周辺。具体的な使用温度は、耐熱性の説明において記載の通りである。）において２５０〜３５０の範囲内であることが好ましく、２９０〜３３０の範囲内であることがより好ましい。また、室温状態では、２００〜３３０の範囲内であることが好ましく、２３０〜３００の範囲内であることがより好ましい。潤滑剤のちょう度が２５０未満であるとトルクアップに繋がる場合があり、３５０を超えるとサラサラして押圧部材表面（パッドキャップ９）の凹部から流出しやすくなるため、それぞれ好ましくない。
なお、ここで言う「ちょう度」とは、ＪＩＳ Ｋ−２２２０で規定される方法に準じて測定されるものである。
【００５４】
潤滑剤１４には、十分な耐熱性も望まれる。具体的な耐熱性としては、定着装置の使用温度において問題ない耐熱性であれば問題なく、より好ましくは使用温度プラス１０℃以上の耐熱性である。定着装置の加熱ロールの温度としては、一般的には１２０℃〜２００℃の範囲であるため、少なくとも１２０℃以上の耐熱性が望まれ、１５０℃以上が好ましく、１８０℃以上がより好ましく、２００℃以上がさらに好ましい。
【００５５】
本発明においては、潤滑剤として、グリースと称されるものを問題なく使用することが可能である。一般にグリースは、主に基油と増ちょう剤とからなり、他に必要に応じて、各種添加剤や固体潤滑剤が極微量含まれる場合もある。
【００５６】
既述の如く、本発明において、潤滑剤として用いられるグリースには耐熱性が求められるので、基油としてフルオロシリコーン油、パーフルオロポリエーテル油等のフッ素オイルを、増ちょう剤としてＰＴＦＥ等のフッ素樹脂を、それぞれ用いることが好ましい。この組み合わせとすることで、両者の相溶性も良好となるため、潤滑剤としての安定性の観点からも好ましい。また、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂は固体潤滑剤でもあるため、これを増ちょう剤として用いた潤滑剤をニップ部に作用させれば、該ニップ部においてフッ素樹脂がパッド状に層を形成する状態となり、フッ素樹脂自身の固体潤滑剤としての効果も加わることとなる点においても優れている。
【００５７】
当該増ちょう剤は、基油中に分散して、全体を半固体状にする役目を果たしている。つまり、増ちょう剤の内添量により潤滑剤としてのグリースの性能が変化する。増ちょう剤の内添量が少なすぎると液体に近くなるため、いわゆるオイル漏れといった２次障害を発生する場合があり、また、エンドレスベルト６内周のオイルが徐々に少なくなることもあり、その場合トルクが増加する。一方、増ちょう剤の内添量が多すぎると、固体に近い状態になりポロポロとした（やや湿潤性を帯びた粉状体のような）性状となってしまうこともあり、その場合初期のトルクが高くなってしまう。
【００５８】
モーターの負荷や用紙搬送性の問題から回転トルクは０．７Ｎ・ｍ以下に抑えることが望まれ、また、オイル漏れといった２次障害を発生させないようにすることも勘案して、増ちょう剤の内添量を決することが好ましい。具体的に好ましい増ちょう剤の内添量は、基油や増ちょう剤の種類により異なるため一概には言えないが、上記フッ素オイルとフッ素樹脂との組み合わせにおいては、前記グリースにおける前記増ちょう剤の内添量が、１０〜６０質量％の範囲内であることが好ましく、２０〜５０質量％の範囲内であることがより好ましい。
【００５９】
図６は、本実施形態における押圧部材１０の上部のみを拡大した側断面図であり、加熱ロール２０に対して付勢され負荷が掛かっている状態のまま、加熱ロール２０やエンドレスベルト６等を省略して描かれている。本実施形態において、パッドキャップ９の断面形状としては、その厚みが１ｍｍで、Ｒ形状の両端部（ニップ部における入口側と出口側）を下方に折り込み、図６に示すように、弾性部材８に跨るように嵌合可能なハの字形状（キャップ形状）にした。このような形状とすることで、より一層組み立て作業を簡略化でき、かつ作業精度を高めることができる。また、このように折り返すことで、リブのような効果が発生し、それ自体一定の形状を保ちやすくなり、加熱ロール２０の面状に略倣う曲面状を自立的に有する作用を保持しやすくなる。
【００６０】
勿論、パッドキャップ９には、本発明における低摩擦シートとしての可撓性が前提として要求され、あまり長手方向の剛性を強化して形状保持性を高めすぎては、弾性部材８の柔軟性から発現する本発明の前記優れた効果を減殺ないし消滅させてしまう可能性があるため、前記折り返しは、あまり立てすぎない（折り込み過ぎない）方が好ましい場合もある。本実施形態においては、両端の折り返し部分が、平行となる折り返し角度に対して１５°開く角度（すなわち、両端の折り返し部分の成す角は３０゜）をつけている。
【００６１】
弾性部材８としては、ゴム材料でも複数のスプリングでも構わないが、長手方向に連続的かつ均一にパッドキャップに荷重を掛ける意味でゴム材料の方が有効である。かかるゴム材料としては、ソリッドのシート材、異型ソリッド品、異型チューブ品、発泡ゴムシート等が考えられ、その材質としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタン、天然ゴム、ＳＢＲ、ＩＲ等を挙げることができる。
【００６２】
弾性部材８としては、十分な柔軟性を有することが要求される。具体的に要求される弾性部材８の硬度としては、ＪＩＳ−Ａ硬度で、およそ１０〜７０°程度の範囲であり、２０〜５０°程度の範囲が好ましく、特に３０〜５０°程度の範囲が好ましい。１０°未満であると、ゴムの変形量が大きくなり過ぎて、ニップの位置が安定しなくなり、７０°を超えると、硬度が高すぎて本発明の効果を奏するに十分な柔軟性を有しないものとなってしまい、それぞれ好ましくない。
【００６３】
また、弾性部材８の厚さとしては、特に限定されないが、平均厚さとして２〜６ｍｍ程度の範囲が好ましく、３〜５ｍｍ程度の範囲がより好ましい。特に、支持フレーム７からの突出部分の厚さとしては、平均で０．３〜１．２ｍｍ程度の範囲が好ましく、０．５〜１．０ｍｍ程度の範囲がより好ましい。
【００６４】
本実施形態では、ＪＩＳ−Ａ硬度３０°で、厚さ５ｍｍ（前記突出部分の平均厚さ：１．０ｍｍ）、幅６．５ｍｍ、長さ２１５ｍｍの直方体形（すなわち、無負荷時における前記弾性部材の長手方向と垂直の断面形状が、矩形）のシリコーンゴムのソリッドシートを用いた。これは、極めて汎用性が高く、入手性も高い。
【００６５】
支持フレーム７は、その両端（図面上、奥行き方向における前後端。）に配される不図示のスプリングからの荷重により、押圧部材１０全体を加熱ロール２０の軸心に向けて付勢するものであり、本実施形態では、弾性部材８と接する部位に、それを固定するための凹部が設けられている。また、当該凹部の底部には、パッドキャップ９からの各部材の径および厚さを考慮したＲ形状が設けられている。本実施形態においては、パッドキャップ９のＲの値（ＲＣ）＝１３．３５ｍｍに加えて、パッドキャップ９の厚さ１ｍｍ、弾性部材の厚さ５ｍｍを考慮して、支持フレーム７凹部の底部におけるＲの値（ＲＦ）は、１９．３５ｍｍ（１３．３５＋１＋５）とした。
【００６６】
本実施形態の定着装置により、記録シート１５に表面の未定着トナー像１６が定着される動作を説明する。
図示しない未定着トナー像形成装置により、未定着トナー像１６が表面に形成された記録シート１５が、図の右側からニップ部に向けて（矢印Ａ方向に）搬送され、ニップ部に挿通させられる。ニップ部において、加熱ロール２０に従動回転するエンドレスベルト６は、その周内ではパッドキャップ９に摺擦された状態で矢印Ｃ方向に進行する。記録シート１５表面の未定着トナー像１６は、ニップ部に作用する圧力と、ハロゲンランプ１により加熱ロール２０の表面から与えられる熱により定着させられる。そして、定着後の記録シート１５は、加熱ロール２０の回転によりニップ部から送り出され、本定着装置による後述のセルフストリッピング性や剥離手段３０の作用により、加熱ロール２０の表面から剥離され、排出される。
【００６７】
以上のように本実施形態の定着装置においては、エンドレスベルト６の走行に際し、その周内がパッドキャップ９に摺擦されるが、パッドキャップ９の表面が、良好な形状の「連続した凹凸表面」であるため、各凹部間に位置する凸部はほとんど平面を有さず、長期間の使用によっても、凹部に保持された潤滑剤１４の作用が当該凸部にまで及び、潤滑剤１４による摺擦性向上効果が当該表面の略全面で確保され、摺擦性が不十分なことから引き起こされるビビリ音や加圧ベルトの走行不良、経時での回転トルクアップといった不具合を払拭することができる。
【００６８】
また、本実施形態の定着装置では、押圧部材の表面、すなわちパッドキャップ９は、定着のため挿通される記録シート１５の未定着トナー像１６の保持面の背面側を付勢するため、パッドキャップ９に凹凸表面が構成されていても定着画像の画質にも影響を与えることが無く、特にＯＨＰ用紙や高グロス紙の定着時に、圧力および熱伝導の差により透過ムラや光沢ムラが発生するといった問題が回避される。
【００６９】
さらに、本実施形態の定着装置によれば、押圧部材１０における弾性部材８が支持フレーム７からエンドレスベルト６に向けて突出状態で配されているため、弾性部材８における突出部分の柔軟性が、加熱ロール２０の周面の位置に追従して前記付勢面を変位させることを可能とする。その結果、加熱ロール２０の周面の位置が、設計された位置から多少ズレていたとしても、それに追従して弾性部材８における付勢面が変位するため、各種部品の精度を上げなくても部品相互のアライメントを容易に取ることが可能で、簡素な構成ながら定着性に優れ、かつ、低コストな定着装置とすることができる。
【００７０】
加えて、押圧部材１０が、支持フレーム７、弾性部材８およびパッドキャップ９の３つのみで構成され、部品点数が少なく、簡素な構成であるため、組み立て工数を軽減させ、定着性に優れ、かつ、低コストな定着装置とすることができる。
【００７１】
さらに、加熱ロール２０が回転しエンドレスベルト６が従動すると、それにつれて弾性部材８にせん断力がかかり、ニップ部の出口付近に引っ張られる。その結果、ニップ部の入口付近に比して出口付近の弾性部材８の密度が向上し、出口付近のニップ圧が高くなる。すなわち、本実施形態によれば、挿通される記録シート１５のセルフストリッピング性のために求められる、ニップ部の出口付近のニップ圧を高める作用を、何ら特別な部材や仕掛けを用いることなく、簡単に得ることができる。そして、剥離手段３０と組み合わせることで、より高いセルフストリッピング性が実現される。
【００７２】
このニップ部の入口付近に比して出口付近のニップ圧が高くなる作用は、潤滑剤の保持性の観点からも好ましいものである。本実施形態の構成においては、パッドキャップ９表面に有効に潤滑剤１４が保持されているとは言っても、やはり長期間の使用によりエンドレスベルト６がパッドキャップ９表面と長期間摺擦されると、ニップ部の出口から潤滑剤１４が僅かながら持ち出される。しかし、前記ニップ部の入口付近に対して出口付近のニップ圧を大きくしておけば、潤滑剤をせき止めておく効果が生じ、エンドレスベルト６によりニップ部の出口から潤滑剤が持ち出されにくく、ニップ部の全域に潤滑剤１４が留まることとなる。
【００７３】
また、仮にエンドレスベルト６によりニップ出口から持ち出された場合にも、持ち出された潤滑剤１４は、エンドレスベルト６の周内に保持されながら周回し、再度ニップ部の所まで戻ってき際に、ニップ圧の小さいニップ部の入口に入り込みやすく出口までにはパッドキャップ９表面に捕獲されやすいため、恒久的に初期の性能を維持することができる。
【００７４】
本実施形態においては、パッドキャップ９を用いる構成から必然的に、両ニップ圧の関係を好ましい状態にしているが、勿論、積極的にニップ部の入口付近と出口付近のニップ圧を積極的に制御しても構わない。押圧部材の形状を出口付近で突出させた形状としたり、スプリングや弾性部材等の付勢手段を制御して入口付近と出口付近のニップ圧を変えたり、押圧部材における弾性部材（本実施形態における押圧部材１０）の硬度を入口付近に対して出口付近を大きくしたり等の方法により、制御することができる。これらの制御は、相互に組み合わせてもよい。
本実施形態のようにパッドキャップ９を用いる構成においても、特に、出口付近で局部的にニップ圧を上げることで、極めて良好なセルフストリッピング性を達することができる。
【００７５】
図７の（ａ）〜（ｂ）は、上記作用をより高い次元で実現するための押圧部材の４つの変形例であり、無負荷状態（加熱ロールに対して付勢されておらず、負荷が掛かっていない状態。本発明において同様。）の押圧部材が側断面図で示されている。なお、図７においては、右側がニップ部における入口側、左側が出口側の位置関係で示されている。
【００７６】
図７（ａ）は、図６の例と同様、弾性部材５８ａとして直方体形の物を用いているが、支持フレーム５７ａにおける弾性部材５８ａとの当接部の凹部（支持フレームにおける当該部位を、以下、単に「凹部」と省略する。）の面状が、不図示の加熱ロールの面状に倣う面状よりも、前記ニップ部の出口付近において突出している。本例の押圧部材が不図示の加熱ロールに付勢されると、弾性部材５８ａにおける前記ニップ部の入口付近は前記凹部に嵌まり込むが、出口付近は前記突出部に乗っかった状態となる。前記凹部は、全体として加熱ロールの面状に略倣う曲面状になってはいるが、前記ニップ部の出口付近において突出しているため、弾性部材５８ａも前記ニップ部の出口付近において押し出され、強いニップ圧が作用することになる。
【００７７】
図７（ｂ）は、図６の例と同様、支持フレーム５７ｂの凹部の面状が、不図示の加熱ロールの面状に倣う曲面状となっているが、弾性部材５８ｂの長手方向と垂直の断面形状において、前記ニップ部の入口付近に対して出口付近の方の厚みが大きくなっている。本例の押圧部材が不図示の加熱ロールに付勢されると、弾性部材５８ｂの下側は前記凹部に嵌まり込み、全体として加熱ロールの面状に倣う曲面状になるが、上側では、前記ニップ部の出口付近が突出した状態となり、弾性部材５８ｂが高密度となって押し出され、強いニップ圧が作用することになる。
【００７８】
図７（ｃ）は、図６の例と同様、弾性部材５８ｃとして直方体形の物を用い、支持フレーム５７ｃの凹部の面状が曲面状となっている。しかし、当該凹部の面状は、不図示の加熱ロールの面状に略倣う曲面状とは言い得るものの、前記ニップ部の出口付近においてはやや突出している。本例の押圧部材が不図示の加熱ロールに付勢されると、前記凹部が前記ニップ部の出口付近において突出しているため、弾性部材５８ｃも前記ニップ部の出口付近において押し出され、強いニップ圧が作用することになる。
【００７９】
図７（ｄ）は、図６の例と同様、弾性部材５８ｄとして直方体形の物を用い、支持フレーム５７ｄの凹部の面状が、不図示の加熱ロールの面状に倣う曲面状となっている。しかし、弾性部材５８ｄの材質が、前記ニップ部の入口付近に対して出口付近の方が、高硬度である材料を用いている。すなわち、図７（ｄ）に示すように、弾性部材５８ｄは、前記ニップ部の入口から中央過ぎまでの領域ｙが低硬度のもの、前記ニップ部の出口付近の領域ｘが高硬度のもので構成されている。本例の押圧部材が不図示の加熱ロールに付勢されると、弾性部材５８ｄの前記ニップ部の出口付近の領域ｘが局所的に高硬度であるため、前記ニップ部の出口付近において、強いニップ圧が作用することになる。
【００８０】
このとき、弾性部材５８ｄにおける領域ｘの硬度としては、ＪＩＳ−Ａ硬度で５０〜９０゜程度とすることが好ましく、６０〜７０゜程度とすることがより好ましく、領域ｙの硬度に比べて２０゜以上高いことが好ましく、３０゜以上高いことがより好ましい。なお、領域ｙの硬度の硬度としては、既述の弾性部材８の硬度として記載された値が、そのまま好ましいものとして採用される。
【００８１】
以上、本発明の定着装置について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、これはあくまで例示であり、本発明はこれに限定されるものではなく、公知の知見をもとに、各種構成に変更を加えたり、新たな構成を付加したり等、本発明の構成に修正を加えたものも勿論本発明の範疇に含まれる。
【００８２】
また、本発明の定着装置について、図面を用い、各部材の形状等をある程度特定して説明したが、上記実施形態の各構成は、あくまでも本発明の一例を示すものであり、本発明はこれら実施形態の記載により何ら制限を受けるものではない。さらに、本発明の定着装置について、フリーベルトニップ方式の物のみを例に挙げて説明したが、本発明の構成は、その他あらゆるベルトニップ方式の定着装置に適用可能なものである。
【００８３】
＜電子写真装置＞
本発明の電子写真装置は、少なくとも、電子写真方式により記録シート表面に未定着トナー像を形成する未定着トナー像形成装置と、記録シート表面に保持された未定着トナー像を、加熱および加圧することにより定着する定着装置と、を備える電子写真装置であって、前記定着装置が、上記本発明の定着装置であることを特徴とする。本発明の定着装置については、既述の通りである。
【００８４】
未定着トナー像形成装置は、電子写真方式により記録シート表面に未定着トナー像を形成することが可能な構成であれば、如何なる構成であっても構わないが、一般的には、円筒状の電子写真感光体と、その周囲に順に配される、前記電子写真感光体の表面を一様に帯電する帯電装置と、像様の露光を行い前記電子写真感光体の表面に潜像を形成する潜像形成装置と、形成された潜像をトナーにより現像して未定着トナー像を得る現像装置と、得られた未定着トナー像を記録シート表面に転写する転写装置と、転写後の前記電子写真感光体の表面に残存するトナーやごみを除去するクリーニング装置と、前記電子写真感光体の表面の残留電位を除去する除電装置と、が含まれるものである。これらの各構成部材、すなわち、電子写真感光体、帯電装置、潜像形成装置、現像装置、転写装置、クリーニング装置および除電装置は、本発明において、特に制限されるものではなく、従来公知の如何なる構成のものも問題なく使用することができる。
【００８５】
＜試験例＞
以下、試験例を挙げて本発明をより具体的に説明する。
上記実施形態の構成の定着装置を用いて、空転試験を行った。
【００８６】
（試験１）
成型後の表面が表１に示す算術平均粗さＲａとなるように、削り出しのエンドミルの加工条件を変えることで、複数の表面凹凸状態のパッドキャップ９をそれぞれ作製した。潤滑剤１４として、グリース（基油として、パーフロロポリエーテル、増ちょう剤としてＰＴＦＥを用い、増ちょう剤の内添量を３０質量％としたもの。ちょう度は室温にて２８０。）を用いて空転試験を行った。結果を下記表１に示す。
【００８７】
【表１】
表１からわかるように、いずれの場合にも、回転トルクが小さく、良好な摺擦性が確保されていることが確認されたが、算術平均粗さＲａが小さい領域と大きい領域で、空回転時間が長くなるに従い回転トルクがやや上昇した。原因としては、算術平均粗さＲａが小さい側においては、初期はパッドキャップ９表面に潤滑剤１４が存在するものの、エンドレスベルト６により徐々に潤滑剤１４がニップ部の外に搬送されたためであると考えられる。算術平均粗さＲａが大きい領域では、エンドレスベルト６と加熱ロール２０との接触が点接触状態となるため初期のトルクは低くなるが、経時によりエンドレスベルト６の周内が削られて生ずる削り粉がエンドレスベルト６とパッドキャップ９との間に溜まり、回転トルクが上昇したものと考えられる。
【００８９】
なお、回転トルクに変化の少ない、算術平均粗さＲａ０．５μｍ、５μｍおよび１０μｍにおいては、さらに５０時間空回転を続けて（空回転時間１００時間）みたが、回転トルクにほとんど変化は見られなかった（順に、０．２４Ｎ／ｍ、０．２５Ｎ／ｍおよび０．２５Ｎ／ｍ）。
【００９０】
（試験２）
次に、増ちょう剤の内添量についての試験を行った。
算術平均粗さＲａ＝５．０μｍのパッドキャップ９を用い、増ちょう剤の内添量を５〜６０質量％の間で、図８に示すグラフの凡例に挙げられた量に振って、他は試験１と同様の条件で、空回転試験を行った。なお、そのときの各グリースのちょう度は、下記表２に示す通りである。
【００９１】
【表２】
結果を図８のグラフに示す。図８のグラフにおいて、横軸は空回転時間、縦軸は回転トルク（Ｎ・ｍ）、凡例は増ちょう剤の内添量である。
図８のグラフ、からわかるように、いずれの場合にも、回転トルクが小さく、良好な摺擦性が確保されていることが確認されたが、増ちょう剤の内添量が少ない５質量％では、液状に近くなるため、オイルが摺動部から漏れ出しやすく、空回転時間が長くなるに従いトルクが増加している。また、増ちょう剤の内添量が多い６０質量％では、初期の段階から回転トルクがやや高めに推移している。
【００９３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、押圧部材を含むベルトニップ方式の定着装置において、簡易な構成で押圧部材と加圧ベルトとの高い摺擦性が確保され、定着画像の画質にも影響を与えない定着装置、およびそれを用いた電子写真装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の定着装置の１実施形態を示す側断面図である。
【図２】 図１の定着装置におけるパッドキャップの部分拡大断面図である。
【図３】 本発明において、押圧部材における加圧ベルトの内周に接触する面として適用可能な、連続した凹凸表面の例を示す部分拡大断面図である。
【図４】 押圧部材における加圧ベルトの内周に接触する面として、本発明の対象とならない「独立した凹部を有する凹凸表面」の例を示す部分拡大断面図である。
【図５】 連続した凹凸表面の例として、織布にフッ素樹脂を含浸コートしたものをシート材の拡大断面図である。
【図６】 図１の定着装置における押圧部材の上部のみを拡大した側断面図である。
【図７】 図１の定着装置における押圧部材の好ましい４つの変形例を示す側断面図である。
【図８】 試験例２の結果として、グリース中の増ちょう剤内添量と経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
１：ハロゲンランプ、 ２：コア、 ３：耐熱性弾性体層、 ４：離型層、 ５：温度センサ、 ６：エンドレスベルト（加圧ベルト）、 ７，５７ａ〜５７ｄ：支持フレーム、 ８，５８ａ〜５８ｄ：弾性部材、 ９，５９ａ〜５９ｄ：パッドキャップ（低摩擦シート）、 １０：押圧部材、 １１：剥離シート、 １２：保持部材、 １３：ベルト走行ガイド、 １４：潤滑剤、 １５：記録シート、 １６：未定着トナー像、 １７：織布、 １８：フッ素樹脂、 ２０：加熱ロール、 ３０：剥離手段[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image information recording apparatus using an electrophotographic system such as an electrophotographic copying machine, a printer, a facsimile, etc., a so-called heat fixing type fixing apparatus that heats and fixes an unfixed toner image on a recording sheet, And an electrophotographic apparatus using the same, particularly heatingWasThe present invention relates to a belt nip type for fixing a toner image by inserting the recording sheet between a roll and an endless pressure belt, and in particular, a free belt nip type fixing device, and an electrophotographic apparatus using the same. It is.
[0002]
[Prior art]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-133776
[Patent Document 2]
JP 2001-318544 A
[Patent Document 3]
JP 2001-42670 A
[0003]
In electrophotographic image formation in an electrophotographic copying machine, printer, facsimile or the like, generally, a toner image is fixed by inserting a recording sheet such as recording paper on which an unfixed toner image is formed into a fixing device and applying heat and pressure.
[0004]
As such a fixing device, at least an elastic layer is coated on a cylindrical mandrel, a heating roll having a heat source disposed therein, and a cylindrical mandrel forming a nip portion in contact with the heating roll. A two-roll fixing device comprising a pressure roll is generally used. The two-roll fixing device has higher thermal efficiency, lower power consumption, and higher speed than other hot fixing methods such as hot air fixing method and oven fixing method, and also has a risk of fire due to paper jam. Currently, it is most widely used because it has no problems. However, in the two-roll fixing device, both the heating roll and the pressure roll are provided with an elastic layer, the heat capacity tends to be large, and it is difficult to take a long nip portion time. This is disadvantageous for instant start (short time from switch-on to fixing temperature), energy saving, releasability, and high image quality especially in color images. It is.
[0005]
On the other hand, the belt nip system in which the pressure roll side in the two-roll fixing device can be replaced with an endless pressure belt, and the pressure belt is wound around the heating roll at a predetermined angle to ensure a long nip time. A fixing device has been proposed.
Among belt nip methods, a free belt nip method is disclosed in which a pressure belt is pressed against a heating roll with a pressing member to form a nip portion, and the pressure belt is not stretched and is kept free. The fixing device according to this method does not require tension control of the pressure belt, and is advantageous from the viewpoint of simplification of the structure and maintenance (for example, see Patent Documents 1 and 2).
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The pressing member in the fixing device of the free belt nip type urges the pressure belt toward the heating roll from the inside thereof, but the friction between the pressing member and the pressure belt is caused by the circumferential movement of the pressure belt. Is accompanied. The same applies to a fixing device of a belt nip type other than the free belt nip type when a pressing member for pressing the pressure belt is provided. Therefore, it is desirable to improve the rubbing property between the pressing member and the pressure belt in order to satisfactorily rub.
[0007]
The use of oil or grease to improve slidability is common and well known, but it is difficult to ensure the slidability in a state where pressure is always applied as in the nip portion. . As a technique for improving the rubbing property in the nip portion, for example, Patent Document 3 discloses a technique in which a plurality of independent concave portions are provided on the surface of the fixing material of the nip forming portion.
[0008]
However, unlike the fixing devices described in Patent Documents 1 and 2, the fixing device described in the document has a pressing member (first member) on the fixed image side, and the surface of the pressing member is When such an uneven surface is provided, there is a problem that uneven transmission or gloss occurs due to a difference in pressure and heat conduction, particularly when fixing OHP paper or high gloss paper.
[0009]
In addition, since the concave and convex surfaces provided on the pressing member surface are independent of the concave portions, the surface that is located between the concave portions and does not exhibit the effect of improving the rubbing property by the lubricant is spread in a flat shape. The entire surface of the member occupies a large area. For this reason, it is difficult to ensure the rubbing property, and there are concerns about problems such as chatter noise, belt running failure (rounding), and rotational torque with time.
[0010]
Furthermore, even if the lubricant that is gradually carried out of the concave portion by the rotation of the belt (second member) returns to the nip portion again due to the rotation of the belt, it cannot return to the inside of the nip portion. Most of the water collected at the inlet of the nip portion and did not play the role of lubrication, and as a result, the problem of increased rotational torque over time occurred.
[0011]
Therefore, the present invention provides a belt nip type fixing device including a pressing member, which has a simple structure and ensures high friction between the pressing member and the pressure belt, and does not affect the image quality of the fixed image. And an electrophotographic apparatus using the same.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by the present invention described below. That is, the fixing device according to the present invention includes at least a heating roll that rotates with the surface heated, an endless pressure belt that is in contact with and driven by the surface of the heating roll, and the pressure belt from the periphery thereof. A pressing member that urges the surface of the heating roll to form a nip portion through which a recording sheet holding an unfixed toner image can be inserted between the heating roll and the pressure belt. There,
A support frame extending in the width direction of the pressure belt; an elastic member disposed in a protruding state from the support frame toward the pressure belt; and urging the pressure belt with a surface; A hard and flexible low friction sheet disposed on the biasing surface of the elastic member, the surface of which is in contact with the pressure belt, and the low friction sheet is physically connected to the elastic member. And the surface in contact with the pressure belt autonomously has a curved surface shape that substantially follows the surface shape of the heating roll,
SaidLow friction sheetThe surface in contact with the inner periphery of the pressure belt has a continuous uneven surface capable of holding a lubricant, and the lubricant is held on the uneven surface.
[0013]
According to the fixing device of the present invention, the pressing memberLow friction sheet which is one of the components ofThis surface urges the back side of the unfixed toner image holding surface of the recording sheet that is inserted for fixing, so that even if the pressing member has an uneven surface, it affects the image quality of the fixed image. In particular, when fixing OHP paper or high gloss paper, problems such as transmission unevenness and gloss unevenness due to differences in pressure and heat conduction are avoided. In addition, since the concave and convex surface holding the lubricant is continuous, the convex portion located between the concave portions has almost no plane, the action of the lubricant held in the concave portion extends to the convex portion, The effect of improving the rubbing property by the lubricant is ensured over almost the entire surface, and it eliminates problems such as chatter noise, poor running of the pressure belt, and increased rotational torque over time caused by insufficient rubbing property. can do.
[0014]
Here, the term “continuous uneven surface” as used in the present invention means that the concave and convex portions are alternately formed regardless of whether they are periodic or random, except for microscopic ones. This refers to the surface where the convex region formed on the surface does not exist (there is very little even if it exists).
[0015]
In the fixing device of the present invention, the surface roughness Ra (arithmetic average roughness Ra defined in JIS B0601) of the surface of the pressing member that contacts the inner periphery of the pressure belt is in the range of 0.5 to 10 μm. It is preferable to be within. If the surface roughness Ra is within this range, it is particularly suitable as a “continuous uneven surface”, and extremely high rubbing properties can be ensured.
[0016]
The consistency of the lubricant is preferably in the range of 250 to 350 at the use temperature, and as the specific lubricant, in consideration of the heat resistance together with the consistency, a fluororesin is used as a thickener. Fluorine oil grease is preferred. A thin layer of fluororesin containing fluoro oil is uniformly fixed on the surface of the pressing member, and the thin layer becomes a shear layer to reduce sliding resistance. In this case, it is more preferable that an internal addition amount of the thickener in the grease is in a range of 10 to 60% by mass.
[0017]
In the fixing device of the present invention, in the nip pressure distribution of the nip portion, it is desirable that the nip pressure near the outlet is larger than the vicinity of the inlet of the nip portion. Increasing the nip pressure near the outlet relative to the vicinity of the inlet of the nip portion has the effect of retaining the lubricant, and the pressure belt is unlikely to bring out the lubricant from the outlet of the nip portion. The lubricant will remain in the entire area. In addition, even if the lubricant is taken out from the nip outlet by the pressure belt, the taken-out lubricant enters the inlet of the nip portion where the nip pressure is small when returning to the nip portion again by the belt rotation. Since it is easy, the initial performance can be maintained permanently.
[0018]
In the present invention,The pressing partMaterialA support frame extending in the width direction of the pressure belt, an elastic member arranged in a protruding state from the support frame toward the pressure belt, and biasing the pressure belt with a surface, and an attachment of the elastic member A low-friction sheet that is disposed on the surface and has a surface that is in contact with the pressure belt and is rigid and flexible.TheBy configuring the pressing member in this way, since the elastic member in the pressing member is arranged in a protruding state from the support frame toward the pressure belt, the flexibility of the protruding portion in the elastic member is The biasing surface can be displaced following the position of the peripheral surface of the heating roll. As a result, even if the position of the peripheral surface of the heating roll is slightly deviated from the designed position, the urging surface of the elastic member is displaced following that, so the accuracy of various parts does not have to be increased. The components can be easily aligned with each other, and it is possible to provide a fixing device that has a simple structure and is excellent in fixability and is low in cost. In addition, the pressing member is not configured to divide the pressing portion into two pieces, but basically includes only a support frame, an elastic member, and a low friction sheet, and has a simple configuration with a small number of parts. The number of steps can be reduced, and a fixing device that is excellent in fixability and low in cost can be provided.
[0019]
As the low-friction sheet, a film-like material that does not have shape preservation itself is used by fixing both ends to the device or by sticking to the biasing surface of the elastic member.Can also be consideredIs physically independent of the elastic member, and the surface in contact with the pressure belt isAboveIt has a curved surface shape that closely follows the surface shape of the roll.Aspects of the inventionIs easy to assemble and self-correction works even if the alignment is slightly misaligned.Ru. In particular, one having a cap shape that can be fitted so as to straddle the elastic member is preferable because the assembly operation can be further simplified and the operation accuracy can be improved.
[0020]
On the other hand, the electrophotographic apparatus of the present invention includes at least an unfixed toner image forming apparatus that forms an unfixed toner image on the surface of the recording sheet by electrophotography, and an unfixed toner image held on the surface of the recording sheet. An electrophotographic apparatus comprising: a fixing device that fixes by applying pressure;
The fixing device is the fixing device of the present invention.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
<Fixing device>
Hereinafter, the fixing device of the present invention will be described in detail with reference to preferred embodiments.
FIG. 1 is a side sectional view showing one embodiment of the fixing device of the present invention. Heating roll(roll)20, an endless belt (pressure belt) 6, and a pressing
[0022]
Note that “lower”, “lower”, and “upper end” mentioned here are terms used for convenience to indicate the positional relationship between the members, and do not indicate the vertical relationship in the gravity relationship. Therefore, in the fixing device of the present invention, the vertical relationship in the gravity relationship may be different from the configuration of the present embodiment depending on the mode. Also in the fixing device of the present embodiment, it is assumed that the vertical relationship in the gravity relationship differs depending on the usage mode. The same applies to the case where the vertical relationship is expressed in the following description.
[0023]
The
[0024]
The
[0025]
Within the circumference of the
[0026]
Further, as the peeling means, a peeling means 30 is provided downstream of the nip portion in the rotation direction of the heating roll 20 (arrow A direction). The peeling means 30 is configured such that the peeling
[0027]
As the core 2, a cylindrical body made of metal having high thermal conductivity such as iron, aluminum, and stainless steel can be used. The outer diameter and the wall thickness of the core 2 have different strengths and thermal conductivities depending on the materials used. In the present embodiment, a cylindrical body made of iron and having an outer diameter of 25 mm and a thickness of 0.5 mm was used.
[0028]
As the heat resistant elastic layer 3 formed on the surface of the core 2, any material can be used as long as it is an elastic body having high heat resistance. In particular, it is preferable to use an elastic body such as rubber or elastomer having a rubber hardness of about 25 to 40 ° (JIS-A hardness), and specific examples include silicone rubber and fluorine rubber. The thickness of the heat resistant elastic layer 3 is preferably about 0.3 to 1.0 mm, although it depends on the rubber hardness of the material used. In the present embodiment, a silicone rubber having a rubber hardness of 30 ° (JIS-A hardness) and having a thickness of 0.6 mm was used.
[0029]
As the release layer 4 formed on the heat-resistant elastic body layer 3, it is particularly preferable to use a fluororesin in view of release properties and wear resistance. As the fluororesin, fluororesins such as PFA (perfluoroalkyl vinyl ether copolymer resin), PTFE (polytetrafluoroethylene), FEP (tetrafluoroethylene hexafluoropropylene copolymer resin) can be used. PFA is optimal from the viewpoints of workability and workability.
[0030]
The thickness of the release layer 4 is preferably 5 to 30 μm. If the thickness of the release layer 4 is less than 5 μm, the release layer 4 may be worn by friction between the
[0031]
The
[0032]
The pad cap 9 in the present embodiment is a low friction sheet, and is required to be a hard and flexible low friction material.
The actual hardness of the surface of the low friction sheet needs to be higher than the actual hardness of the surface of the
[0033]
The flexibility required for the low friction sheet is a level that follows almost no reaction force against the deflection of the heating roll in the vicinity of the fixing set temperature. As a material physical property, it is preferable that it is 5 GPa or less in the bending elastic modulus in use temperature. However, it is not limited only to this value, and it is necessary to consider the mechanical rigidity such as thickness and side slits, that is, it is necessary to consider the entire part.
[0034]
The low friction property required for the low friction sheet means that the coefficient of dynamic friction with the pressure belt (endless belt) is low. When mold oil or the like is used, the determination is made in the presence of the release oil. As a preferable dynamic friction coefficient of both, specifically, in a thrust tester, the friction coefficient at a surface pressure of 0.98 MPa is preferably 0.3 or less, and more preferably 0.2 or less. .
[0035]
The surface of the pad cap 9 that contacts the
[0036]
The R value (RC) of the pad cap 9 is expressed by the following equation in relation to the R (RH) of the
RC = RH + BT + PT (1)
[0037]
In the present embodiment, as described above, R (RH) of the
[0038]
As the material of the pad cap 9, various materials such as metal, ceramics, and resin can be adopted as long as they are hard and flexible and have a low friction material, but in this embodiment, a heat resistant resin is used. Some polyethersulfone (PES) was used. In addition to polybutylene terephthalate (PBT), liquid crystal polymer (LCP), polyphenylene sulfide (PPS), polyethylene terephthalate (PET), natural materials such as 6-nylon or 6,6-nylon, carbon The material which added glass fiber etc. is mentioned. These preferable materials can be preferably selected in the same manner even in the case of a low friction sheet such as a simple film-like material which does not have a cap shape as in the present embodiment.
[0039]
The surface of the pressing
FIG. 2 shows a partially enlarged sectional view of the pad cap 9. As shown in FIG. 2, a continuous uneven surface capable of holding the lubricant is formed on the surface of the pad cap 9, and the
[0040]
In the present invention, an example of a continuous concavo-convex surface that can be applied as a surface in contact with the inner periphery of the pressure belt in the pressing member is shown in a partially enlarged sectional view in FIG.
FIG. 3A shows a continuous uneven surface according to this embodiment, in which concave portions and convex portions are randomly formed. In this case, the surface shape viewed from the top of the drawing (that is, the shape of the concavo-convex surface drawn in a plan view, hereinafter referred to as “viewed shape”) is of course random.
[0041]
FIG. 3B shows an uneven surface in which valley-shaped concave portions and mountain-shaped convex portions are periodically repeated. In this case, the shape of the top view is a shape in which concave portions of an inverted cone shape or an inverted pyramid shape are regularly and continuously arranged, or a valley-shaped linear or curved groove is regularly and continuously formed. It is a shape that is arranged.
[0042]
FIG.3 (c) is an uneven surface where the recessed part which has a plane part in the bottom part, and the mountain-shaped convex part were repeated periodically. In this case, the shape of the top view is a shape in which concave portions of a reverse head cone or a reverse head pyramid are regularly and continuously arranged, or a straight or curved shape having a flat portion at the bottom. The grooves are regularly and continuously arranged.
In the example of FIGS. 3A to 3C described above, the hole forming the recess is formed with a corner, but may be a recess having a smoother shape.
[0043]
FIG. 3D shows a concavo-convex surface in which rounded concave portions and convex portions having a smooth surface shape are randomly formed. In this case, the top view shape is of course random. Even such a rounded random surface shape is included in the category of “continuous uneven surface” in the present invention.
[0044]
FIG. 3E shows an uneven surface in which a valley-shaped concave portion having a smooth surface shape and a convex portion having a mountain shape are periodically repeated. In this case, the top view has a shape in which rounded spot-like concave portions are regularly and continuously arranged, or a rounded straight or curved groove is regular and continuous. It is a shape that is arranged. Such a rounded periodic surface shape is also included in the category of “continuous uneven surface” as referred to in the present invention.
The above continuous uneven surface is merely an example, and the present invention is not limited to these examples.
[0045]
In contrast to the “continuous uneven surface” referred to in the present invention, the “uneven surface having independent recesses” does not exhibit the functions and effects expected in the present invention. FIG. 4 is a partially enlarged cross-sectional view showing an example of an “uneven surface having independent recesses” that is not an object of the present invention. As shown in FIG. 4, the “concave surface having independent recesses” is such that the recesses are independent, so that the protrusions located between the recesses spread in a plane, and the entire surface has a large area. Occupy. Since the lubricant is held in the concave portion, the convex portion has a small amount of lubricant. When the surface lacking the lubricant protrudes in a planar shape, the surface occupies the main part of the rubbing, and the effect of improving the rubbing property by the lubricant cannot be sufficiently obtained.
[0046]
In the “continuous uneven surface” referred to in the present invention as shown in FIG. 3, abundant lubricant is held in the recesses, and the protrusions that tend to be deficient in the lubricant are substantially planar. Therefore, the area where the effect of improving the rubbing property by the lubricant including the convex portion can be obtained is extremely large, and high rubbing property can be secured.
[0047]
The degree of roughening of the “continuous uneven surface” referred to in the present invention is preferably in the range of 0.5 to 10 μm in arithmetic average roughness Ra specified by JIS B0601, More preferably within the range of 0.0 μm, even more preferably within the range of 2.0 to 5.5 μm. Thus, by roughening the surface to an appropriate range of surface roughness, the retention of the lubricant becomes good and high rubbing properties can be ensured.
[0048]
If the value of the arithmetic average roughness Ra is too high, the contact between the
[0049]
In addition, when the preferable degree of roughening of the “continuous uneven surface” referred to in the present invention is expressed by a ten-point average roughness Rz defined by JISB0601, it is in the range of 4.0 to 50 μm, and 10 to 35 μm. It is more preferable to be within the range.
[0050]
As a method of forming a “continuous uneven surface” according to the present invention, a method of directly roughing the surface of the pad cap 9 as in the present embodiment, and a continuous uneven surface on the pad cap 9 are provided. And a method of placing a sheet material and bringing the sheet material into contact with the circumference of the
[0051]
Specific methods for directly roughening the surface of the pad cap 9 are as follows: 1) A mold surface for molding the pad cap 9 is roughened in advance, and the roughened surface is molded so as to be transferred. Method, 2) After pad pad 9 is molded, and then roughened by shot blasting using resin, sand, walnut powder, etc. 3) When the pad cap 9 is molded or after molding, the end mill feed speed And 4) a method of drawing irregularities with a laser after the pad cap 9 is molded.
Even when the surface layer of the pressing member is roughened without using the pad cap as in this embodiment, the uneven surface can be formed by the same method as the roughening of the surface of the pad cap 9. it can.
[0052]
On the other hand, specific methods using the sheet material include 1) a method using a heat-resistant non-woven fabric as a sheet material, and 2) polytetrafluoroethylene (PTFE) on a
[0053]
The
In addition, the "consistency" said here is measured according to the method prescribed | regulated by JISK-2220.
[0054]
The
[0055]
In the present invention, what is called grease can be used as a lubricant without any problem. In general, grease is mainly composed of a base oil and a thickener, and may contain trace amounts of various additives and solid lubricants as necessary.
[0056]
As described above, in the present invention, the grease used as the lubricant is required to have heat resistance. Therefore, fluorine oil such as fluorosilicone oil and perfluoropolyether oil is used as the base oil, and fluorine such as PTFE is used as the thickener. Each of the resins is preferably used. By using this combination, the compatibility between the two becomes good, which is preferable from the viewpoint of stability as a lubricant. In addition, since fluororesin such as PTFE is also a solid lubricant, if a lubricant using this as a thickener is applied to the nip portion, the fluororesin forms a pad-like layer at the nip portion. Further, the fluororesin itself is also excellent in that the effect as a solid lubricant is added.
[0057]
The thickener serves to disperse in the base oil and make the whole semi-solid. That is, the performance of the grease as the lubricant changes depending on the amount of the thickener added internally. If the amount of the thickener added is too small, it becomes close to a liquid, so a secondary failure such as so-called oil leakage may occur, and the oil on the inner periphery of the
[0058]
It is desirable to reduce the rotational torque to 0.7 N · m or less due to problems with the motor load and paper transportability. Also, taking into consideration the prevention of secondary problems such as oil leakage, It is preferable to determine the amount of internal addition. The specific amount of the thickener added is not unclear because it differs depending on the type of base oil or thickener. However, in the combination of the fluoro oil and fluororesin, the thickener in the grease is used. Is preferably in the range of 10 to 60% by mass, and more preferably in the range of 20 to 50% by mass.
[0059]
FIG. 6 is an enlarged side cross-sectional view of only the upper portion of the pressing
[0060]
Of course, the pad cap 9 is required on the premise of the flexibility as the low friction sheet in the present invention. If the shape retainability is increased too much by strengthening the rigidity in the longitudinal direction, the flexibility of the
[0061]
The
[0062]
The
[0063]
In addition, the thickness of the
[0064]
In this embodiment, the JIS-A hardness is 30 °, the thickness is 5 mm (average thickness of the protruding portion: 1.0 mm), the width is 6.5 mm, and the length is 215 mm (that is, the elasticity when no load is applied). A solid sheet of silicone rubber having a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction of the member was used. This is extremely versatile and highly available.
[0065]
The support frame 7 urges the entire pressing
[0066]
An operation of fixing the
A
[0067]
As described above, in the fixing device of the present embodiment, when the
[0068]
In the fixing device of this embodiment, the surface of the pressing member, that is, the pad cap 9 urges the back side of the holding surface of the
[0069]
Furthermore, according to the fixing device of the present embodiment, since the
[0070]
In addition, the pressing
[0071]
Further, when the
[0072]
This action of increasing the nip pressure near the outlet as compared with the vicinity of the inlet of the nip portion is preferable also from the viewpoint of the retention of the lubricant. In the configuration of the present embodiment, although the
[0073]
Further, even when the
[0074]
In the present embodiment, the configuration using the pad cap 9 inevitably makes the relationship between both nip pressures preferable. Of course, the nip pressures near the inlet and the outlet of the nip portion are positively positive. You may control. The shape of the pressing member is projected near the outlet, the biasing means such as a spring or elastic member is controlled to change the nip pressure near the inlet and the outlet, or the elastic member in the pressing member (in this embodiment) The hardness of the pressing member 10) can be controlled by a method such as increasing the vicinity of the outlet relative to the vicinity of the inlet. These controls may be combined with each other.
Even in the configuration using the pad cap 9 as in this embodiment, extremely good self-stripping properties can be achieved by raising the nip pressure locally near the outlet.
[0075]
(A)-(b) of Drawing 7 is four modifications of a press member for realizing the above-mentioned operation in a higher dimension, and is in a no-load state (it is not energized to a heating roll, a load The pressing member in a state in which the pressure is not applied (same as in the present invention) is shown in a side sectional view. In FIG. 7, the right side is shown in the positional relationship between the inlet side and the left side in the nip part.
[0076]
In FIG. 7A, a rectangular parallelepiped is used as the
[0077]
7B, as in the example of FIG. 6, the surface shape of the concave portion of the
[0078]
7C, like the example of FIG. 6, a rectangular parallelepiped is used as the
[0079]
7D, like the example of FIG. 6, a rectangular parallelepiped object is used as the
[0080]
At this time, the hardness of the region x in the
[0081]
The fixing device of the present invention has been described with reference to a preferred embodiment. However, this is merely an example, and the present invention is not limited thereto, and various modifications can be made based on known knowledge. Of course, modifications to the configuration of the present invention such as adding a new configuration or adding a new configuration are also included in the scope of the present invention.
[0082]
Further, the fixing device of the present invention has been described by specifying the shape and the like of each member to some extent using the drawings. However, each configuration of the above embodiment is merely an example of the present invention, and the present invention is not limited to these. No limitation is imposed by the description of the embodiment. Furthermore, the fixing device of the present invention has been described by taking only the free belt nip type as an example, but the configuration of the present invention can be applied to any other belt nip type fixing device.
[0083]
<Electrophotographic device>
The electrophotographic apparatus of the present invention heats and pressurizes at least an unfixed toner image forming apparatus that forms an unfixed toner image on the surface of a recording sheet by an electrophotographic method, and an unfixed toner image held on the surface of the recording sheet. An electrophotographic apparatus comprising: a fixing device for fixing by the above-mentioned fixing device, wherein the fixing device is the fixing device of the present invention. The fixing device of the present invention is as described above.
[0084]
The unfixed toner image forming apparatus may have any configuration as long as it can form an unfixed toner image on the surface of a recording sheet by an electrophotographic method. An electrophotographic photosensitive member, a charging device arranged in order around the electrophotographic photosensitive member to uniformly charge the surface of the electrophotographic photosensitive member, and imagewise exposure to form a latent image on the surface of the electrophotographic photosensitive member. A latent image forming device, a developing device that develops the formed latent image with toner to obtain an unfixed toner image, a transfer device that transfers the obtained unfixed toner image onto the surface of the recording sheet, and the electron after transfer A cleaning device that removes toner and dust remaining on the surface of the photographic photoconductor and a static eliminator that removes a residual potential on the surface of the electrophotographic photoconductor are included. Each of these constituent members, that is, the electrophotographic photosensitive member, the charging device, the latent image forming device, the developing device, the transfer device, the cleaning device, and the static eliminating device are not particularly limited in the present invention, and any conventionally known ones. The configuration can also be used without problems.
[0085]
<Test example>
Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to test examples.
An idling test was performed using the fixing device having the configuration of the above embodiment.
[0086]
(Test 1)
By changing the machining conditions of the machined end mill so that the surface after molding had the arithmetic average roughness Ra shown in Table 1, a plurality of pad caps 9 with surface irregularities were produced. As the
[0087]
[Table 1]
As can be seen from Table 1, in each case, it was confirmed that the rotational torque was small and good rubbing property was ensured. However, in the regions where the arithmetic average roughness Ra was small and large, As the time increased, the rotational torque increased slightly. This is because, on the side where the arithmetic average roughness Ra is small, the
[0089]
In addition, in arithmetic mean roughness Ra 0.5 μm, 5 μm, and 10 μm with little change in rotational torque, idling was continued for another 50 hours (idling time 100 hours), but almost no change was seen in rotational torque. (In order 0.24 N / m, 0.25 N / m and 0.25 N / m).
[0090]
(Test 2)
Next, a test on the amount of thickener added internally was performed.
Using a pad cap 9 with an arithmetic average roughness Ra = 5.0 μm, the internal addition amount of the thickener was varied between 5 and 60% by mass to the amount listed in the legend of the graph shown in FIG. Performed an idling test under the same conditions as in Test 1. In addition, the consistency of each grease at that time is as shown in Table 2 below.
[0091]
[Table 2]
The results are shown in the graph of FIG. In the graph of FIG. 8, the horizontal axis represents the idling time, the vertical axis represents the rotational torque (N · m), and the legend represents the amount of thickener internally added.
As can be seen from the graph in FIG. 8, in any case, it was confirmed that the rotational torque was small and good rubbing property was ensured, but the amount of thickener added was 5% by mass. Then, since it becomes close to liquid, the oil is likely to leak from the sliding portion, and the torque increases as the idling time increases. In addition, at 60% by mass with a large amount of thickener, the rotational torque is slightly higher from the initial stage.
[0093]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, in a belt nip type fixing device including a pressing member, high friction between the pressing member and the pressure belt is ensured with a simple configuration, and the image quality of the fixed image is also improved. It is possible to provide a fixing device that does not affect the electrophotographic apparatus and an electrophotographic apparatus using the same.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side cross-sectional view showing an embodiment of a fixing device of the present invention.
FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of a pad cap in the fixing device of FIG.
FIG. 3 is a partially enlarged cross-sectional view showing an example of a continuous uneven surface that can be applied as a surface of the pressing member that contacts the inner periphery of the pressure belt in the present invention.
FIG. 4 is a partial enlarged cross-sectional view showing an example of an “uneven surface having independent concave portions” that is not a subject of the present invention as a surface that contacts the inner periphery of the pressure belt in the pressing member.
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a sheet material obtained by impregnating a woven fabric with a fluororesin as an example of a continuous uneven surface.
6 is an enlarged side sectional view of only an upper portion of a pressing member in the fixing device of FIG. 1. FIG.
7 is a side cross-sectional view showing four preferred modified examples of the pressing member in the fixing device of FIG. 1. FIG.
FIG. 8 is a graph showing the amount of thickener added in grease and the change with time as a result of Test Example 2;
[Explanation of symbols]
1: halogen lamp, 2: core, 3: heat-resistant elastic layer, 4: release layer, 5: temperature sensor, 6: endless belt (pressure belt), 7, 57a to 57d: support frame, 8,
Claims (9)
前記押圧部材が、前記加圧ベルトの幅方向に延びる支持フレームと、該支持フレームから前記加圧ベルトに向けて突出状態で配され、前記加圧ベルトを面で付勢する弾性部材と、該弾性部材の付勢面に配され、表面が前記加圧ベルトと接触する硬質でかつ可撓性を有する低摩擦シートと、から構成されるとともに、前記低摩擦シートが、前記弾性部材と物理的に独立しており、その前記加圧ベルトと接触する表面が、該加熱ロールの面状に略倣う曲面状を自立的に有しており、
前記低摩擦シートにおける前記加圧ベルトの内周に接触する面が、潤滑剤を保持し得る連続した凹凸表面を有し、かつ該凹凸表面に潤滑剤を保持してなることを特徴とする定着装置。At least, urges the Carlo Lumpur be rotated, and the endless pressure belt which is in contact with the driven to the surface of 該Ro Lumpur, the pressurizing belt surface prior km Lumpur from the inner periphery Te, heated pre-km Lumpur - between the pressure belt, a fixing device including a pressing member, the forming the insertion can nip the recording sheet that holds an unfixed toner image,
A support frame extending in the width direction of the pressure belt; an elastic member disposed in a protruding state from the support frame toward the pressure belt; and urging the pressure belt with a surface; A hard and flexible low friction sheet disposed on the biasing surface of the elastic member, the surface of which is in contact with the pressure belt, and the low friction sheet is physically connected to the elastic member. And the surface in contact with the pressure belt autonomously has a curved surface shape that substantially follows the surface shape of the heating roll,
The surface of the low friction sheet that contacts the inner periphery of the pressure belt has a continuous uneven surface that can hold a lubricant, and the lubricant is held on the uneven surface. apparatus.
前記定着装置が、請求項１〜８のいずれか１に記載の定着装置であることを特徴とする電子写真装置。At least an unfixed toner image forming device that forms an unfixed toner image on the surface of the recording sheet by electrophotography, and a fixing device that fixes the unfixed toner image held on the surface of the recording sheet by heating and pressing; An electrophotographic apparatus comprising:
The fixing device, an electrophotographic apparatus, characterized in that the fixing device according to any of claims 1-8.
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