JP2009134074A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトの移動抵抗を低くする潤滑剤の漏れだしを防止し、長期間に亘って安定して作動する定着装置を提供する。
【解決手段】定着ベルト１０２に対向して設けられた吸収部材支持部材１２１に溝１２１Ａを設け、該溝１２１Ａ内に潤滑剤吸収部材１２３を設け、矢印Ｗに示す方向に移動してくる潤滑剤がフランジ１２２の部分から漏れ出すのを防ぐ。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置に用いられる定着装置に関し、詳しくはトナー像を加熱する加熱部材と該加熱部材に圧接する定着ベルトを有するフリーベルト方式定着装置と呼ばれる定着装置に関する。

フリーベルト方式定着装置は、未定着のトナー像を担持する記録材を加熱／加圧するニップ幅を大きく取ることができることから、ハロゲンランプ等の熱源から放射される熱が比較的少ないときでも、トナーに付与される熱量を大きくすることが可能であるという特徴を有する。

この特徴は、小型の定着装置で、カラー画像のようなトナー量の多いトナー像の定着を可能にするとともに、高速定着を可能にするものであり、近年注目されている。

フリーベルト定着装置における定着ベルトは、静止した押圧部材に押圧された状態で、加熱部材に従動して移動する。

このために、定着ベルトと押圧部材間の摩擦抵抗が低く、定着ベルトの摺動性が高いことが必要になり、定着ベルトの押圧部材に接触する面に、オイルやグリスからなる潤滑剤を塗布することが提案されており、潤滑剤塗布に関する次のような提案がある。

特許文献１：定着ベルトに塗布された潤滑剤は、定着装置の長時間に亘る作動により、定着ベルトの端部へと次第に移動し、定着ベルトの端部から漏れ出す場合がある。

このような潤滑剤の漏れだしを防止するために、定着ベルトを支持するベルトガイドの周面に溝からなるオイル漏れ防止手段を設ける。

特許文献２：潤滑剤の漏れだしを防止するために、潤滑剤を端部から中央部へと案内する案内溝を設ける。

特許文献３：潤滑剤の漏れだしを防止するために、定着ベルトを摺動させる摺動部材に段差を設ける。

特許文献４：潤滑剤の漏れだしを防止するために、潤滑剤を端部から中央部に向けて案内する段差部材を設ける。
特開２００２−３５７９６８号公報 特開２００６−７８９６５号公報 特開２００６−７２２１８号公報 特開２００５−７７８７２号公報

定着ベルトの押圧部材に接触する面に潤滑剤を塗布する場合、定着装置の長期間にわたる作動により、潤滑剤が端部へと移動し漏れだし、記録材等に付着するという問題があることが知れており、特許文献１〜４では、このような潤滑剤の漏れだしに対する対策が提案されている。

しかしながら、潤滑剤の漏れだし防止が十分でなかったり、漏れだし防止対策により他の問題が発生するなど、従来技術には問題があった。

即ち、特許文献１のように、溝により潤滑剤を案内しする方法では、潤滑剤の粘度が高い場合には、潤滑剤が溝に入ることなく、定着ベルトの端部に移動することがあり、漏れだし防止手段として十分でない。

特許文献２〜４でも同様な問題がある他に、特許文献２〜４では段差部により潤滑剤をガイドしているが、段差を設けることにより潤滑剤案内部材に定着ベルトに強く接触する部分ができて、定着ベルトに対する摩擦抵抗が増加すると言う問題が新たに生ずる。

摩擦抵抗が増加すると、定着ベルト及び記録材が、加熱部材に対してスリップする場合が生じて、画像乱れの原因になる。

本発明は、このような従来の潤滑剤漏れだし防止技術における前記に説明した問題を解決し、長期間に亘って安定して作動し、潤滑剤の漏れだしを防止した定着装置を提供することを目的とする。

前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
１．
記録材上のトナー像を加熱定着する加熱部材、
該加熱部材に対向して配置された無端状の定着ベルト及び、
該定着ベルトを前記加熱部材に押圧する押圧部材を有し、前記加熱部材により前記定着ベルトを駆動し、前記加熱部材と前記定着ベルト間のニップに未定着のトナー像を担持する記録材を通すことにより、トナー像を記録材に定着する定着装置において、
前記定着ベルトの前記押圧部材に対向する面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置、
前記定着ベルトに対向し、溝が設けられた吸収部材支持部材及び、
前記溝内に設けられ、前記定着ベルトの前記面に接触する潤滑剤吸収部材を有することを特徴とする定着装置。
２．
前記定着ベルトと前記押圧部材との間に介在する摺動部材を有することを特徴とする前記１に記載の定着装置。
３．
前記吸収部材支持部材は、前記定着ベルトに従動して移動可能であることを特徴とする前記１又は前記２に記載の定着装置。
４．
前記吸収部材支持部材は、前記定着装置に固定設置されていることを特徴とする前記１又は前記２に記載の定着装置。
５．
前記潤滑剤吸収部材は輪状部材からなることを特徴とする前記１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
６．
前記吸収部材支持部材及び前記潤滑剤吸収部材は前記定着装置から取り外し可能であることを特徴とする前記１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。

本発明においては、溝内に設けられた潤滑剤吸収部材により潤滑剤を掻き取り回収するので、潤滑剤が定着ベルト上で端部に移動し、もれだすことが十分に防止され、長期間に亘って、安定して作動し高画質の画像を形成することを可能にする定着装置が実現される。

以下に本発明を実施の形態を用いて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

図１は本発明の実施の形態に係る定着装置を有する画像形成装置の全体構成すである。

画像形成装置は画像形成部ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。

画像形成部ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数の画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、ベルト状の中間転写体６、給紙搬送手段及び定着装置１００等からなる。

画像形成部ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査読取装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査読取装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに送られる。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電装置２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング装置８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電装置２Ｍ、露光装置３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング装置８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電装置２Ｃ、露光装置３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング装置８Ｃを配置している。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電装置２Ｋ、露光装置３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング装置８Ｋを配置している。そして、帯電装置２Ｙと露光装置３Ｙ、帯電装置２Ｍと露光装置３Ｍ、帯電装置２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電装置２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。

なお、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。

無端ベルト状の中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。

定着装置１００は、加熱ローラ１０１と定着ベルト１０２との間に形成されたニップ部で記録材Ｐ上のトナー像を加熱・加圧して定着する。

画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写装置７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、合成されたカラートナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録材Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，レジストローラ２３等を経て、転写装置７Ａに搬送され、記録材Ｐ上にカラートナー像が転写される（２次転写）。カラートナー像が転写された記録材Ｐは定着装置１００において加熱・加圧され、記録材Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。

一方、転写装置７Ａにより記録材Ｐにカラートナー像を転写した後、記録材Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング装置８Ａにより残留トナーが除去される。

なお、以上はカラートナー像を形成する画像形成装置であるが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよい。

また、本発明は、中間転写体を用いない画像形成装置、即ち、感光体上に形成したトナー像を記録材に転写し記録材上に画像を形成する画像形成装置にも使用することができる。

次に、本発明の実施の形態１に係る定着装置１００の構成について、図２に示す正面断面図を用いて説明する。

記録材Ｐ上のトナー像を加熱する加熱部材としての加熱ローラ１０１は、トナー像を加熱する熱源としてのハロゲンランプＨを内蔵する。

加熱ローラ１０１は、アルミニュウムや鉄等から形成された円筒状芯金１０１Ａと、円筒状芯金１０１Ａを被覆し耐熱性の高いシリコーンゴムから成る弾性層１０１Ｂと、更に弾性層１０１Ｂを被覆しＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルエーテル共重合体）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトレフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から成る離型層１０１Ｃと、により構成されている。

１０２は加熱ローラ１０１に対向して配置された無端状の定着ベルトであり、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の耐熱性ポリマーやステンレス、ニッケル、銅等の金属ベルトからなる。

また、これらを基体とし、基体の外表面を被覆するＰＦＡ若しくはＰＴＦＥからなる離型層を形成したものを用いてもよい。

押圧パッド１０３には、シリコーンゴム又はフッ素ゴムを用いることができ、一例では、硬度ＪＩＳＡ約１０°のシリコーンゴムから形成され、ステンレス板で形成された支持部材１０４で支持され、定着ベルト１０２を加熱ローラ１０１に押圧にニップＮを形成する。押圧パッド１０３は、単一の部材で構成してもよいし、複数の部材で構成してもよい。

１０４は板金製の支持部材、１０５は硬質樹脂からなる支持部材である。

押圧パッド１０３、支持部材１０４、１０５は圧縮バネ１０６により押圧され、圧縮バネ１０６はホルダー１０８により移動可能に保持されている。

このような支持構造により、押圧パッド１０３はそれ自身の弾性と圧縮バネ１０６の弾性とにより、定着ベルト１０２の加熱ローラ１０１に対して押圧する。

分離部材１０７の加熱ローラ１０１に接触する先端は、記録材搬送方向に平行な鉛直面での断面が円弧状に形成されており、押圧パッド１０３の下流側に配置される。

押圧パッド１０３及び分離部材１０７により押圧された定着ベルト１０２は加熱ローラ１０１との間にニップＮを形成する。

分離部材１０７はホルダー１１３により保持された弾性部材１０９により押圧されて定着ベルト１０２を押圧する。

分離部材１０７の押圧力は圧パッド１０３の押圧力よりも強く、図示のように、加熱ローラ１０１は分離部材１０７により、ニップＮの出口部において、弾性層１０１Ｂの変形で大きく変形する。

ホルダー１０８及び１１３は板金からなるフレーム１１０に固定される。

１１１は摺動部材であり、ＰＴＦＥ等を含浸させたガラス繊維又は、両面もしくは定着ベルト１０２に接触する外周面がエンボス加工されたポリイミド樹脂からなる。

ＰＴＦＥの含浸、及びエンボス加工は、摺動部材１１１の摺動抵抗を小さくするためである。

１１２は潤滑剤塗布装置を構成し、定着ベルト１０２の内周面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材であり、潤滑剤を含浸させたスポンジ又はフェルト等からなる。

潤滑剤としては、アミノ変性シリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、ジメチルシリコーンオイル、メルカプトシリコーンオイル等のシリコーンオイル、フッ素オイルを基油としたグリース等のグリースを用いることができる。

また、耐熱性と高めるために微量の酸化防止剤を含有させたシリコーンオイルを用いることもできる。

トナー像の定着においては、加熱ローラ１０１がモータ（図示せず）の駆動で時計方向に回転する。

加熱ローラ１０１の回転で、定着ベルト１０２が加熱ローラ１０１に従動し、記録材Ｐが加熱ローラ１０１と定着ベルト１０２により挟持され搬送される。

記録材ＰがニップＮを搬送される過程で、未定着のトナー像が定着される。

ニップＮに記録材Ｐを通して定着を行う工程では、定着ベルト１０２が記録材Ｐと一体に移動することが必要であるので、定着ベルト１０２と摺動部材１１１との間の摺動抵抗を可能な限り小さくするように装置が設計される。

即ち、前記に説明したように摺動部材１１１をＰＴＦＥ含浸のガラス繊維又はエンボス加工のポリイミドで構成するとともに、定着ベルト１０２の内周面に潤滑剤を塗布している。

図３は図２における線ＳＬに沿った断面図である。

図３において、１２０は、図１における押圧パッド１０３、支持部材１０４、１０５、圧縮バネ１０６、分離部材１０７、ホルダー１０８、１１３、弾性部材１０９及びフレーム１１０により構成される押圧部である。

押圧部１２０は円筒状に形成され、図３は円筒状の押圧部１２０の一方の端部を示すが他方の端部も同様な構造を有する。

押圧部１２０の軸方向両端部には、円筒状の吸収部材支持部材１２１が配置される。

吸収部材支持部材１２１の外周には、潤滑剤吸収部材１２３が配置される溝１２１Ａが形成される。潤滑剤を吸収する潤滑剤吸収部材１２３はスポンジ又はフェルトからなり、輪状に形成され、その外径がほぼ定着ベルト１０２の内周に等しく形成される。

１２２はフランジであり、定着ベルト１０２の端縁を規制する。

吸収部材支持部材１２１及びフランジ１２２は一体に形成され、回転自在である。

吸収部材支持部材１２１は定着ベルト１０２の内周面に非接触で接近配置されるか又は前記内周面に軽く接触する。

また、吸収部材支持部材１２１及びフランジ１２２は固定でもよい。

潤滑剤吸収部材１２３は輪状部材からなり、吸収部材支持部材１２１に対して、溝１２１Ａ内で自由に移動しうるように溝１２１Ａ内に配置される。また、潤滑剤吸収部材１２３の外周の直径は円筒状の押圧部１２０の外周の直径とほほ等しく形成される。

従って、潤滑剤吸収部材１２３は定着ベルト１０２の内周面に軽く接触する。

前記に説明したように、定着工程においては、定着ベルト１０２は加熱ローラ１０１に従動して周回するが、定着装置１００の長時間の作動により、潤滑剤が、定着ベルト１０２の幅方向の端部へと図３の矢印Ｗに示す方向に移動する傾向がある。

このために、潤滑剤が定着ベルト１０２の端部（Ｚで示す）から漏れだし、定着ベルト１０２の表面にまで移動し、記録材に付着して記録材を汚染する場合がある。

矢印Ｗ方向に移動する潤滑剤は溝１２１Ａによりトラップされるが、潤滑剤吸収部材１２３は定着ベルト１０２内周面上の潤滑剤を掻き取り吸収し、また、溝１２１Ａにトラップされた潤滑剤を吸収する。これにより、潤滑剤の端部Ｚへの移動がブロックされて潤滑剤の漏れだしを防止することができる。

潤滑剤吸収部材１２３は前記のように、移動可能に取り付けられているので、定着工程において、定着ベルト１０２に従動して移動し、潤滑剤吸収部材１２３が定着ベルト１０２に接触しても、定着ベルト１０２の移動に対する抵抗は生じない。

なお、吸収部材支持部材１２１及びフランジ１２２は軸方向に移動させて取り外すことが可能であり、潤滑剤吸収部材１２３に潤滑剤がおおくなったときは、吸収部材支持部材及びフランジ１２２を取り外して新しい潤滑剤と交換することができる。

（１）実施例
図１、２に示す画像形成装置を用い、次に説明する構造の定着装置を用いて、画像形成を行った。
＜定着装置の構造＞
・定着ローラ：外径＝φ４０
・定着ベルト：円形形状における外径＝φ３５
円形形状における内径＝φ３４．８
・押圧部材荷重（押圧パッド及び分離部材の総荷重）：４００Ｎ
・潤滑剤：粘度＝３００ｃｓのシリコーンオイル
・潤滑剤塗布部材：幅７ｍｍ×厚さ６ｍｍ×軸方向長さ３３０ｍｍのパッドにシリコーンオイル３．５ｇを含浸させてもの
・潤滑剤吸収部材の外径：φ３４
・溝：幅＝５ｍｍ、深さ＝５ｍｍ
・潤滑剤吸収部材：幅＝４ｍｍ、外周の直径＝φ３５、内周の直径＝φ２５
（２）比較例１
吸収部材支持部材及び潤滑剤吸収部材を設けない他は実施例と同一構造の定着装置を用いた。
（３）比較例２
特許文献４（特開２００６−７７８７２号公報）と同様に、定着ベルトを摺動させる摺動部材に潤滑剤を中央部にガイドする段差を設けた他は実施例と同じ条件とした。

画像形成試験の結果を表１及び図４に示す。

なお、表１におけるｋｐはキロプリントを表す。また、定着ベルトの駆動トルクは、加熱ローラの駆動トルクとして計測した。

表１に示すように、比較例１では記録材の潤滑剤による汚れが２００ｋｐから発生した。

また、図４に示すように、比較例２では、定着ベルトの駆動トルクが高かった。

定着ベルトの駆動トルクが高いと、定着ベルトが加熱ローラに対して滑るようになり、定着工程においては、記録材が加熱部材に対して摺動を起こし、画像の乱れを起こす。

実施例においては、潤滑剤による汚れがなく、また、定着ベルトの駆動トルクも十分に低かった。

本発明の実施の形態に係る定着装置を有する画像形成装置の全体構成すである。 本発明の実施の形態に係る定着装置の正面断面図である。 図２における線ＳＬに沿った断面図である。 定着ベルトの駆動トルクを示すグラフである。

符号の説明

１００ 定着装置
１０１ 加熱ローラ
１０２ 定着ベルト
１０３ 押圧パッド
１０４ 支持部材
１０７ 分離部材
１２１ 吸収部材支持部材
１２１Ａ 溝
１２２ フランジ
１２３ 潤滑剤吸収部材

Claims (6)

1. 記録材上のトナー像を加熱定着する加熱部材、
   該加熱部材に対向して配置された無端状の定着ベルト及び、
   該定着ベルトを前記加熱部材に押圧する押圧部材を有し、前記加熱部材により前記定着ベルトを駆動し、前記加熱部材と前記定着ベルト間のニップに未定着のトナー像を担持する記録材を通すことにより、トナー像を記録材に定着する定着装置において、
   前記定着ベルトの前記押圧部材に対向する面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置、
   前記定着ベルトに対向し、溝が設けられた吸収部材支持部材及び、
   前記溝内に設けられ、前記定着ベルトの前記面に接触する潤滑剤吸収部材を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記定着ベルトと前記押圧部材との間に介在する摺動部材を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記吸収部材支持部材は、前記定着ベルトに従動して移動可能であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記吸収部材支持部材は、前記定着装置に固定設置されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
5. 前記潤滑剤吸収部材は輪状部材からなることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置。
6. 前記吸収部材支持部材及び前記潤滑剤吸収部材は前記定着装置から取り外し可能であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。

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