JP6864257B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は定着装置及び画像形成装置に関し、詳しくは定着スリーブ２１の両端部にラビリンス構造のシール部を設けた定着装置と、当該定着装置を搭載した画像形成装置に関する。

プリンタ・複写機・ファクシミリなどの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化・高速化の要求が強くなっている。この要求に対応するものとして例えば特許文献１（特開２００７?３３４２０５号公報）の定着装置及び画像形成装置が知られている。

当該定着装置は図６に示すように、無端ベルト１００の内部にパイプ状の金属熱伝導体２００が配設されたもので、当該金属熱伝導体２００によって無端ベルト１００の周回移動がガイドされる。金属熱伝導体２００内にはハロゲンヒータ等の加熱源３００が配設され、当該加熱源３００によって無端ベルト１００が加熱される。

金属熱伝導体２００に対して、無端ベルト１００を介して加圧ローラ４００が当接可能に配設され、加圧ローラ４００と金属熱伝導体２００との間にニップ部Ｎが形成される。加圧ローラ４００をモータにより回転駆動すると、その回転に連れ回りする形で無端ベルト１００が周回移動する。

無端ベルト１００は全体が加熱されるので、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮し、高速回転時の熱量不足を解消することができる。しかし、省エネ性とファーストプリントタイムの更なる向上のため、無端ベルトを金属熱伝導体２００を介さずに直接加熱する直接加熱方式の定着装置も普及している。

直接加熱方式の定着装置では、定着スリーブ２１とニップ形成部材８０の摺動部分においてスティック・スリップ現象による振動により異音が発生することが知られている。これは摺動部分に塗布される潤滑剤の膜厚が薄い場合や粘度が高い場合に、定着スリーブ２１内周面とニップ形成部材８０との密着性があがり、定着スリーブ２１が加圧ローラの回転に追従しきれなくなって低周波のビビリ音が発生するためである。

当該異音は特に高温・低線速の場合に発生しやすく、その対策として例えば特許文献２（特開２００８−０４０４２０）や特許文献３（特開２０１６−０７１３０２）のように、立ち上げ線速を上げたり通紙枚数に応じて線速を変更したりする等の制御が行われている。

しかし、線速を検出してリアルタイムで制御を行うと、線速検出センサや新規の制御プログラムを搭載することでコストアップとなる。また線速増加を数段階で行う制御では、経時での摩擦状態を正確に予測することが不可欠であるが、経時での摩擦状態は定着ユニット毎のバラツキや使用環境のバラツキにより当然バラツキが出るので、定着品質の安定化は必ずしも容易ではない。

本発明は前記課題を解決するものであって、定着スリーブとベース部材との摺動部分におけるスティック・スリップ現象に起因する異音の放散を簡単な構成で抑制することを目的とする。

前記課題を解決するため、本発明の定着装置は、軸線方向に一対で配設された保持部によって両端部が周回可能に摺接保持された定着スリーブと、前記定着スリーブを加熱する加熱源と、前記一対の保持部の間において前記定着スリーブの内周面に当接したベース部材と、前記定着スリーブと対向して配置され、前記定着スリーブと当接した状態で前記ベース部材との間でニップ部を形成すると共に、当該当接状態で回転駆動することで前記定着スリーブを従動回転する加圧部材と、前記定着スリーブの両端部に配設されたラビリンス構造を有するシール部と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、定着スリーブの両端部にラビリンス構造を有するシール部を配設することで定着スリーブの内部からの空気漏れを少なくし、スティック・スリップ現象による異音の放散を抑制することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置の概略縦断面図である。 定着スリーブの摺動により異音が発生する状況を説明する概略断面図である。 本発明の実施形態に係る定着装置のヒータ端部のラビリンス構造のシール部を示す概略縦断面図である。 従来の定着装置の端部構造を示す概略縦断面図である。 フッ素系繊維シートを巻き付けるニップ形成部材の分解斜視図である。 フッ素系繊維シートを巻き付けたベースパッドの斜視図である。 従来の定着装置の概略断面図である。

以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

（画像形成装置）
まず、図１を参照して、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置の全体構成及び動作について説明する。図１に示す画像形成装置１は、タンデム方式のカラーレーザープリンタである。装置本体の中央には、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

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

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

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

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

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

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

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置３５から伸びた廃トナー移送ホースは、廃トナー収容器の入り口部に接続されている。

プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと前記各現像装置７との間には補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。

一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けてある。ここで、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。また、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

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

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

（プリンタの基本的動作）
続いて、図１を参照して、本実施形態に係るプリンタの基本的動作について説明する。作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにおける各感光体５が駆動装置によって図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。

帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

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

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、前記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。その後、除電装置によって各感光体５の表面が除電され、表面電位が初期化される。

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

その後、中間転写ベルト３０の周回走行に伴って、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、前記二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーは廃トナー収容器へと搬送され回収される。

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

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

（定着装置）
次に前記定着装置２０の構成について図２Ａ〜図５Ｂを参照して説明する。定着装置２０は、回転可能な定着回転体としての定着スリーブ２１と、当該定着スリーブ２１に対向して設けられた加圧部材としての加圧ローラ２２とを有する。定着スリーブ２１の両端部２１ａは、軸線方向に対向して一対で配設された保持部５０によって周回可能に摺接保持されている。保持部５０は取付板４２に一体で形成され、当該取付板４２はボルト４１によって定着装置２０の両側に固定配置された側板４０に固定されている。

（定着スリーブ）
定着スリーブ２１の内部には、定着スリーブ２１を加熱する加熱源としてハロゲンヒータ７０が軸線方向に配設されている。またハロゲンヒータ７０よりも加圧ローラ２２側に接近して、ベース部材としてのニップ形成部材８０が軸線方向に配設されている。

ハロゲンヒータ７０とニップ形成部材８０との間に、ニップ形成部材８０を支持する支持部材としてのステー２５と、ハロゲンヒータ７０から放射される光を定着スリーブ２１の内周面へ反射する反射部材２６が配設されている。また定着スリーブ２１の軸線方向両端部に、図２Ｂ、図４Ａで後述するように、本発明の実施形態に係るラビリンス構造のシール部９１、９２が配設されている。

定着スリーブ２１の温度は、温度検知手段としてのサーモパイル２７によって、また加圧ローラ２２の温度は、温度検知手段としてのサーミスタ２９によって、それぞれ検知されるようになっている。その他、定着スリーブ２１から用紙を分離する分離部材２８と、加圧ローラ２２を定着スリーブ２１へ加圧する加圧手段等が設けられている。

前記定着スリーブ２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）で構成されている。図２Ａでは、定着スリーブ２１に加圧ローラ２２を当接させる前の状態が破線で示されている。

定着スリーブ２１は、詳しくはニッケルもしくはＳＵＳ等で構成された金属ベルトとすることができる。或いはポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材と、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（ＰＦＡ）又はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などで形成された外周側の離型層とによって構成された樹脂ベルトとすることができる。

離型層はトナー付着防止用である。基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

定着スリーブ２１にシリコーンゴム等の弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上する。しかしその半面、未定着トナーを押しつぶして定着させるときにベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されるため、画像のベタ部に光沢ムラが生じる可能性がある。

これを防止するため、厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることが望ましい。厚さ１００μｍ以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができ、光沢ムラの発生を回避することができる。

（加圧ローラ）
前記加圧ローラ２２は、芯金２２ａと、芯金２２ａの表面に設けられた発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等から成る弾性層２２ｂと、弾性層２２ｂの表面に設けられたＰＦＡ又はＰＴＦＥ等から成る離型層２２ｃによって構成されている。加圧ローラ２２は、加圧手段によって定着スリーブ２１側へ加圧され定着スリーブ２１を介してニップ形成部材８０に当接している。

加圧ローラ２２と定着スリーブ２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Ｎが形成されている。図２Ａではニップ部Ｎの形状が平坦状であるが、凹形状やその他の形状であっても良い。ニップの形状は凹形状の方が、記録紙先端の排出方向が加圧ローラ２２寄りになり分離性が向上するので、ジャムの発生が抑制される。

加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられたモータ等の駆動源からギヤを介して回転駆動するように構成されている。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力がニップ部Ｎで定着スリーブ２１に伝達され、定着スリーブ２１が従動回転するようになっている。

加圧ローラ２２の芯金２２ａは、中空パイプ又は中実ロッドのいずれでも構成可能である。加圧ローラ２２の芯金２２ａを中空パイプで構成した場合は、その内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配設可能である。

弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に加熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着スリーブ２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。また、定着回転体と対向回転体は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。

（ハロゲンヒータ）
前記ハロゲンヒータ７０は、それぞれの両端部７０ａが定着装置２０の側板４０に固定されている。ハロゲンヒータ７０は、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、前記サーモパイル２７による定着スリーブ２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。

このようなハロゲンヒータ７０の出力制御によって、定着スリーブ２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。なお、定着スリーブ２１を加熱する加熱源はハロゲンヒータ以外の発熱体であってもよい。

（ニップ形成部材）
前記ニップ形成部材８０は、図５Ａ、図５Ｂのように、ベースパッド８１と、ベースパッド８１の表面に設けられた摺動シート（低摩擦シート）８２を有する。ベースパッド８１は、定着スリーブ２１の軸方向又は加圧ローラ２２の軸方向に渡って連続して長手状に配設されており、加圧ローラ２２の加圧力を受けてニップ部Ｎの形状を決定する。

ベースパッド８１はその背面側がステー２５によって固定支持されている。ベースパッド８１はその前面側が加圧ローラ２２によって強く押圧されるが、ステー２５による支持力でニップ形成部材８０に撓みが生じるのが防止される。これにより加圧ローラ２２の軸方向に渡って均一なニップ幅が得られる。

ステー２５は、ニップ形成部材８０の撓み防止機能を満足するために、ステンレスや鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましい。また、ベースパッド８１も強度確保のためにある程度硬い材料で構成されていることが望ましい。ベースパッド８１の材料としては、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂や、金属、あるいはセラミックなどを適用することができる。

ベースパッド８１は、耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材で構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材８０の変形を防止し、安定したニップ部Ｎの状態を確保して、出力画質の安定化を図っている。ベースパッド８１には、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などの一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。

摺動シート８２は、ベースパッド８１の少なくとも定着スリーブ２１と対向する押圧面に配設されていればよい。これにより、定着スリーブ２１が回転する際、この低摩擦シートに対し定着スリーブ２１が摺動することで、定着スリーブ２１に生じる駆動トルクが低減され、定着スリーブ２１への摩擦力による負荷が軽減される。なお、摺動シート８２を有しない構成とすることも可能である。

（反射部材）
前記反射部材２６は、ステー２５とハロゲンヒータ７０との間に配設されている。反射部材２６の材料としては、アルミニウムやステンレス等が挙げられる。このように反射部材２６を配設していることにより、ハロゲンヒータ７０からステー２５側に放射された光が定着スリーブ２１へ反射される。

これにより、ハロゲンヒータ７０からの輻射熱などによりステー２５が無駄に加熱されてしまうことを抑制すると共に、定着スリーブ２１に照射される光量を多くすることができ、定着スリーブ２１の効率加熱が可能となる。なお、反射部材２６を備える代わりにステー２５の表面に断熱もしくは鏡面処理を施しても同様の効果を得ることが可能である。

本実施形態に係る定着装置２０は、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイムなどの向上のために、種々の構成上の工夫が施されている。具体的には、ハロゲンヒータ７０によって定着スリーブ２１をニップ部Ｎ以外の箇所において直接加熱できるようにしている（直接加熱方式）。本実施形態では、図２Ａにおいて、ハロゲンヒータ７０から左側の定着スリーブ２１との間に何も介在させないようにし、その部分においてハロゲンヒータ７０からの輻射熱を定着スリーブ２１に直接与えるようにしている。

定着スリーブ２１はその低熱容量化を図るために薄くかつ小径化されている。具体的には、定着スリーブ２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定し、全体としての厚さを１ｍｍ以下に設定している。

また、定着スリーブ２１の直径は、２０〜４０ｍｍに設定している。さらに低熱容量化を図るために、望ましくは、定着スリーブ２１全体の厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよい。また、定着スリーブ２１の直径は、３０ｍｍ以下とするのが望ましい。

本実施形態では、加圧ローラ２２の直径を定着スリーブ２１の直径と同等にするため、２０〜４０ｍｍに設定している。しかし、定着スリーブ２１と加圧ローラ２２の直径は、当該構成に限定されないことは勿論である。

例えば、定着スリーブ２１の直径が加圧ローラ２２の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合はニップ部Ｎにおける定着スリーブ２１の曲率が加圧ローラ２２の曲率よりも小さくなるので、ニップ部Ｎから排出される記録媒体Ｐが定着スリーブ２１から分離されやすくなる。

前記のように定着スリーブ２１を小径化すると定着スリーブ２１の内側のスペースが小さくなるが、本実施形態ではステー２５を両端側において折り曲げられた凹状断面に形成し、その凹状断面の内側にハロゲンヒータ７０を収容することで、小さいスペース内でもステー２５やハロゲンヒータ７０の配設を可能にしている。

本実施形態では小さいスペース内でステー２５をできるだけ大きく配設するために、ニップ形成部材８０をできるだけコンパクトに形成している。具体的には、ベースパッド８１の用紙搬送方向の幅を、ステー２５の用紙搬送方向の幅よりも小さく形成している。

（定着装置の基本動作）
前記の構成により、ウォームアップが速い定着装置を実現することが可能となる。以下、図２Ａ、図２Ｂを参照しつつ、本実施形態に係る定着装置２０の基本動作について説明する。プリンタ本体の電源スイッチが投入されると、ハロゲンヒータ７０に電力が供給されると共に、加圧ローラ２２が図２Ａ中の時計回りに回転駆動を開始する。これにより、定着スリーブ２１は、加圧ローラ２２から受ける摩擦力によって、図２Ａ中の反時計回りに従動回転する。

その後、前述の画像形成工程により未定着のトナー画像Ｔが担持された用紙Ｐが、ガイド板３７に案内されながら図２Ａの矢印Ａ１方向に搬送され、圧接状態にある定着スリーブ２１及び加圧ローラ２２のニップ部Ｎに送入される。そして、ハロゲンヒータ７０によって加熱された定着スリーブ２１による熱と、定着スリーブ２１と加圧ローラ２２との間の加圧力とによって、用紙Ｐの表面にトナー画像Ｔが定着される。

トナー画像Ｔが定着された用紙Ｐは、ニップ部Ｎから図２Ａ中の矢印Ａ２方向に搬出される。このとき、用紙Ｐの先端が分離部材２８の先端に接触することにより、用紙Ｐが定着スリーブ２１から分離される。その後、分離された用紙Ｐは、前述のように、排紙ローラ１３によって機外に排出され、排紙トレイにストックされる。

（シール部の第１実施形態）
図２Ｂはラビリンス構造の第１のシール部９１の第１実施形態を示す縦断面図である。当該第１のシール部９１は、定着スリーブ２１の両端部２１ａを周回可能に摺接保持する保持部５０に配設されている。

ラビリンス構造とは、流体の漏れを低減させる目的で流体流路を入り組んだ経路にしたものである。流路が屈曲することで流体流れの抵抗が増加し、流体の圧力損失が大きくなって漏れ量を低減することができる。当該ラビリンス構造は様々な分野において空気やオイルなどの流体流路で用いられている。

第１のシール部９１は、保持部５０の外側鍔部５０ａと、内側鍔部５０ｂと、これら内外の鍔部間に形成された所定深さの環状溝部５０ｃとで構成されている。当該溝部５０ｃに定着スリーブ２１の両端部２１ａが所定長で挿入されている。

このように溝部５０ｃに定着スリーブ２１の両端部２１ａが挿入支持されていると、定着スリーブ２１内の空気が外側に出ていこうとする時に、定着スリーブ２１の両端部２１ａ内周面と溝部５０ｃの内側縁部５０ｃ１との間の隙間から入り、いったん溝部５０ｃの最奥部まで流れ、当該最奥部から反対方向に折り返して、定着スリーブ２１の両端部２１ａ外周面と溝部５０ｃの外側縁部５０ｃ２との間の隙間から外側に出て行かなければならない。

このように長い流路を通って空気が流れないといけないので、定着スリーブ２１の内部からの空気漏れが少なくなる。スティック・スリップ現象による異音は、図３のように定着スリーブ２１の内周面がニップ形成部材８０のベースパッド８１と摺動する部分で振動することで発生する。

そして当該振動による空気の振動が音となって外部に伝わって起こる。ラビリンス構造の第１のシール部９１を設けることで、定着スリーブ２１の内部からの空気漏れを少なくすることができ、異音の放散を抑制することができる。

定着スリーブ２１の両端部２１ａは、保持部５０との間で軸線方向及び径方向にある程度のアソビ隙間を有するので、定着スリーブ２１が図２Ｂで周回移動する際に軸線方向で左又は右のどちらかに偏心する傾向がある。したがって定着スリーブ２１がこのように偏心すると、片側の密閉性は保たれるが反対側に隙間が出来ることがある。

本発明の実施形態のように、定着スリーブ２１の両端部にラビリンス構造の第１のシール部９１を設けておけば、定着スリーブ２１が最大限に偏心した場合でも、定着スリーブ２１の端部２１ａと所定長さで重なり合う部分（外側鍔部５０ａと内側鍔部５０ｂ）が常に存在する。したがって、定着スリーブ２１が最大限偏心しても、ラビリンス構造による定着スリーブ２１の密閉性を確保できて異音の放散を防止することができる。

また前記ラビリンス構造の第１のシール部９１で定着スリーブ２１の密閉性を向上することでハロゲンヒータ７０を保温することができ、ハロゲンヒータ７０の消費電力を低減する効果も得られる。また定着装置２０は高温になると潤滑剤から発生する揮発物質が飛散しやすい条件にあるが、ラビリンス構造による第１のシール部９１は、定着スリーブ２１内部でニップ形成部材８０の押圧面などに使用されている潤滑剤のシリコーンオイル成分の外部流出防止にも効果がある。

（シール部の第２実施形態）
図４Ａは、ラビリンス構造のシール部の第２実施形態を示している（シール部９２）。この第２実施形態は、従来の定着装置におけるハロゲンヒータ７０両端部７０ａの隙間に着目したものである。すなわち、従来の定着装置は図４Ｂのように、ハロゲンヒータ７０の両端部７０ａがセラミック製の碍子７１と支持板（図２Ａの支持板４２）を介して側板４０に支持されている。

碍子７１はハロゲンヒータ７０に流れる電流から側板４０を絶縁保護するためのもので、ハロゲンヒータ７０の両端部７０ａに固定されている。従来の定着装置では碍子７１の外周側に比較的大きな隙間が形成されていた（図２Ａで示す隙間６５）。

このため、定着スリーブ２１とニップ形成部材８０の摺動部分におけるスティック・スリップ現象で異音が発生すると、当該異音が前記隙間６５から外部に漏れて騒音になっていた。また定着スリーブ２１の内部の高温が前記隙間６５から外部に逃げることでハロゲンヒータ７０の消費電力に無駄が発生していた。

さらにニップ形成部材８０に塗布された潤滑剤から発生した揮発性物質が、前記隙間６５から外部に漏れ出て超微小粒子（ＵＦＰ）が発生していた。ＵＦＰは室内環境を汚染するためその飛散を防止する必要がある。

そこで、碍子７１の形状は絶縁機能さえあれば任意であるから、当該碍子７１に図４Ａのような段差形状を付けることでシール部９２を形成した。すなわち碍子７１の外側に位置決めブロック６０を配置し、この位置決めブロック６０の内周を碍子７１の段差形状に符合した形状にしている。位置決めブロック６０はボルト等で側板４０に固定する。

図４Ａの第２実施形態の定着装置２０の組立工程において、ハロゲンヒータ７０を定着スリーブ２１の内部に挿入する際、ハロゲンヒータ７０の一端部７０ａの碍子７１を軸線方向で位置決めブロック６０に突き当てる。これによりハロゲンヒータ７０の軸線方向の位置決めを簡単・正確に行うことができる。

位置決めブロック６０の内周形状と碍子７１の外周形状との間には、図４Ａに示すように流体通路６１がクランク状に形成されている。したがって、定着スリーブ２１内の音や空気は、図４Ｂのように軸線方向に直線的に進むことができず、図４Ａのように流体通路６１のクランク状段差６１ａによって進行方向が遮られる。前述した第１実施形態の第１のシール部９１と第２実施形態の第２のシール部９２は、それぞれ単独に使用可能なことは勿論であるが、両方のシール部９１、９２を使用することで定着スリーブ２１の密閉性をより高めることができる。

（ニップ形成部材について）
ニップ形成部材８０のベースパッド８１に、図５Ａ、図５Ｂに示すように、摺動性の良いフッ素系の樹脂繊維で構成した摺動シート８２を取り付けることで、定着スリーブ２１の内周面との間の摺動負荷を減らすことができる。シート状の樹脂繊維の材料であるフッ素系樹脂は、摩擦摩耗特性に優れており、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）、ＥＴＦＥ（テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体）が繊維状で商品化されている。これらの樹脂繊維で形成した摺動シート８２は、潤滑剤を容易に浸み込ませることができ、潤滑剤の流出防止効果も高い。摺動シート８２は、例えば図５Ａ、図５Ｂに示す方法でベースパッド８１に取り付けて使用することができる。

図５Ａはニップ形成部材８０の分解斜視図である。ベースパッド８１に対して摺動シート８２を図示矢印方向で巻き付け、摺動シート８２の両端に形成された穴部８２ａ、８２ｂを、ベースパッド８１の凸部８１ｂに引っ掛ける。そして当該凸部８１ｂの上から押え金具８３を装着し、この押え金具８３をネジ８５でベースパッド８１に固定する。そしてベースパッド８１の両端部８１ａを取付金具８４を介してステー２５の両端部にネジ止めする。

シート状繊維で構成した摺動シート８２は、織り方によって表面に出てくる糸の面積が裏面と異なる。平織りは経糸、横糸の表面での面積割合は同じであるが、綾織や朱子織りは横糸よりも経糸のほうが表面での面積が多くなる。

２種類以上の繊維を編む場合、摩擦表面となる部分にはフッ素系樹脂の面積を多くし、裏面となる部分には強度の高い樹脂やオイル含有率の高い樹脂の面積を多くする。こうすることでシート状繊維８２の摩擦磨耗特性を向上し高強度のシートにすることができる。東レ製「トヨフロン」（登録商標）はＰＴＦＥとＰＰＳの２つの繊維を織り込んだ樹脂シートであり、経時でのトルク上昇を抑制する効果がある。

また前記摺動シート８２に代えて、ニップ形成部材８０のベースパッド８１の押圧面にセラミック系もしくはフッ素系のコーティング材を施すことで、当該押圧面の摩擦負荷を軽減することも可能である。当該コーティング材としてはフッ素系のＰＴＦＥやＰＦＡがあり、これらコーティング材は他材料との反応性が薄く高耐熱であるからことから、ベースパッド８１の摺動性向上に適する。

セラミック系のコーティング材はフッ素コーティング材よりも硬度が高く摩耗しにくい特徴があり、コーティング削れによる潤滑剤の粘性増加を避けたい場合はセラミック系のコーティング材が有効である。またフッ素系のコーティング材は樹脂よりも金属への密着性が優れており、例えば、樹脂の耐熱で不十分な場合や軸方向の伝熱性を上げたい場合などは、ＳＵＳなどの金属で構成したベースパッド８１にフッ素系のコーティング材をコーティングするとよい。

（潤滑剤について）
摺動性の良いフッ素系の繊維もしくはコーティング材は、ハロゲンヒータ７０近傍の高温環境下での摺動性対策（摩擦負荷上昇抑制対策）として、潤滑剤を浸み込ませて使用することがより効果的である。そのような潤滑剤としては、耐熱温度の高いフッ素グリスもしくはシリコーンオイルが適当である。

フッ素グリスは基油となるフッ素オイルに増ちょう剤を分散させてゲル状にした潤滑剤であり、粘度がオイルより高いため摺動部からの流出対策として有効である。フッ素グリスとしては、ＮＯＫクリューバー製バリエルタ（「ＢＡＲＲＩＥＲＴＡ」は登録商標）、ノックスルーブ（「ＮＯＸＬＵＢ」は登録商標）などがある。

フッ素グリスは粘度が高いため粘性トルクが大きくなる特徴があり、定着スリーブ２１のスリップなど速度変動が高精度に求められる場合などはフッ素グリスと同様、耐熱温度が高く粘性の低いシリコーンオイルを用いることが適当であり、信越シリコーン（登録商標）製ＫＦ−９６８−１００ＣＳなどを使用する。

以上、本発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば画像形成装置は前述したタンデム方式のカラープリンタに限られず、またプリンタではなく複写機やファクシミリ装置などでもよい。

また、加圧部材としての加圧ローラ２２に代えて加圧ベルト、或いは加圧ベルトと加圧ローラの組み合わせた構成にしてもよい。また第１のシール部９１や第２のシール部９２のラビリンス構造は図示例のものに限られず、定着スリーブ２１の密閉性を高める任意のラビリンス構造を採用可能である。

１：画像形成装置 ２：ボトル収容部
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ：トナーボトル ３：転写装置
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ：作像部 ５：感光体
６：帯電装置 ７：現像装置
８：クリーニング装置 ９：露光装置
１０：給紙トレイ １１：給紙ローラ
１２：レジストローラ １３：排紙ローラ
１４：排紙トレイ ２０：定着装置
２１：定着スリーブ ２１ａ：定着スリーブの両端部
２２：加圧ローラ ２２ａ：芯金
２２ｂ：弾性層 ２２ｃ：離型層
２５：ステー ２６：反射部材
２７：サーモパイル ２８：分離部材
２９：サーミスタ ３０：中間転写ベルト
３１：一次転写ローラ ３２：二次転写バックアップローラ
３３：クリーニングバックアップローラ ３４：テンションローラ
３５：ベルトクリーニング装置 ３６：二次転写ローラ
３７：ガイド板 ４０：側板
４２：取付板 ４１：ボルト
４３：支持板 ５０：保持部
５０ａ：外側鍔部 ５０ｂ：内側鍔部
５０ｃ：環状溝部 ５０ｃ１：内側縁部
５０ｃ２：外側縁部 ６０：ブロック
６１：流体通路 ６１ａ：クランク状段差
６５：隙間 ７０：ハロゲンヒータ
７０ａ：ハロゲンヒータの両端部 ７１：碍子
８０：ニップ形成部材（ベース部材） ８１：ベースパッド
８２：摺動シート ９１：第１のシール部
９２：第２のシール部 １００：無端ベルト
２００：金属熱伝導体 ２００：耐熱温度
３００：加熱源 ４００：加圧ローラ
Ｎ：ニップ部 Ｐ：記録媒体（用紙）

特開２００７−３３４２０５号公報 特開２００８−０４０４２０号公報 特開２０１６−０７１３０２号公報

Claims (7)

1. 軸線方向に一対で配設された保持部によって両端部が周回可能に摺接保持された定着スリーブと、
   前記定着スリーブを加熱する加熱源と、
   前記一対の保持部の間において前記定着スリーブの内周面に当接したベース部材と、
   前記定着スリーブと対向して配置され、前記定着スリーブと当接した状態で前記ベース部材との間でニップ部を形成すると共に、当該当接状態で回転駆動することで前記定着スリーブを従動回転する加圧部材とを有する定着装置において、
   前記保持部に、前記定着スリーブの両端部内周面に摺接する内側鍔部と、当該内側鍔部の外側に位置し前記内側鍔部よりも軸線方向に長く延びた外側鍔部と、前記外側鍔部と前記内側鍔部との間に形成され前記定着スリーブの両端部が挿入保持される環状溝部とを形成したことを特徴とする定着装置。
2. 前記ベース部材の前記定着スリーブの内周面に接触した押圧面に、低摩擦材が配設されていることを特徴とする請求項１の定着装置。
3. 前記低摩擦材がフッ素系樹脂繊維であることを特徴とする請求項２の定着装置。
4. 前記低摩擦材が、セラミック系又はフッ素系のコーティング材であることを特徴とする請求項２の定着装置。
5. 前記ベース部材に潤滑剤が塗布されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項の定着装置。
6. 前記潤滑剤が、シリコーンオイル又はフッ素グリスであることを特徴とする請求項５の定着装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項の定着装置を搭載した画像形成装置。

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