JP2011022465A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】加熱側又は加圧側の少なくとも一方側にベルト部材を採用した定着装置において、長期使用後のベルトのトルクアップや、ベルトの回転不良による画像不良を防止することのできる定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】加熱される第１の回転体１３０とそれに対向する第２の回転体２０１とを有し、第１及び第２の回転体にて形成される定着ニップ部１０１にトナー画像を保持した記録材１０５を搬送することで、記録材を加熱及び加圧し、トナー画像を記録材に定着する定着装置Ｆにおいて、少なくとも１つの回転体１３０は、定着動作時にその内面を他の部材と摺擦しながら回転するベルト形状の回転体であり、そのベルト形状の回転体の内側には潤滑剤を塗布する塗布部材３０１が設けられており、塗布部材３０１は、定着ニップ部１０１に記録材１０５を挟持搬送中以外のタイミングでベルト形状の回転体１３０の内面に接触し、潤滑剤を供給する。
【選択図】図２

Description

本発明は、被加熱材を加熱する定着装置、及び、該定着装置を画像定着手段として搭載した、複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

画像形成装置は、電子写真、静電記録、磁気記録等の画像形成プロセスにより、記録材（紙、印刷紙、転写材シート、ＯＨＴシート、光沢紙、光沢フィルム等）の面に直接方式若しくは間接（転写）方式で、画像情報に対応した未定着トナー像を形成する。そして、その画像を定着装置により記録材面に永久固着画像として定着処理している。

定着装置としては、被加熱材である記録材に形成された未定着トナー像を加熱溶融し、記録材上に定着させる熱定着方式が一般的に使用されている。

このような、熱定着方式の定着装置として、２本の加熱ローラ（定着ローラ、加圧ローラ）の当接ニップ部に、未定着トナー像を載せた記録材を通過させ、そこでトナー像を溶融し記録材上に定着させる、所謂、熱ローラ定着装置が古くから用いられている。

一方、近年では装置の小型、省エネ化や、ウェイトタイム短縮に対する要求が高まりから、定着ローラの代わりにベルトやフィルムを用いる定着装置が広く採用されている。

例えば、オンデマンド定着装置と呼ばれるものでは、薄く細長い基板状のセラミックヒータと、ヒータに接触して回転するベルト部材等により加熱装置が構成される。この構成では、記録材からベルトを介しただけのごく近傍にヒータを配置でき、記録材を効率よく加熱できる。また、加熱装置の熱容量を低減できるため、温度の上昇に要する時間であるウェイトタイムが短縮できる（例えば、特許文献１、２参照）。

他にも、加圧ローラの代わりにベルトを用いたベルトニップ定着装置が知られている。本構成では、定着ニップ部のベルト裏面に加圧部材が接触しており、ベルト及び記録材を定着ローラ側に加圧している。本構成でも、熱容量の低減によるウェイトタイムの短縮が可能である。また、加圧部材の形状を工夫することで、定着ローラの径を拡大せずに広いニップ幅を確保でき、小型の装置のまま定着性能を向上させることが可能である（例えば、参考文献３、４参照）。

特開昭６３−３１３１８２号公報 特開平２−１５７８７８号公報 特開平９−３４２９１号公報 特開２００６−２５１６２２号公報

ベルトを用いた定着装置では、ベルトはその内面を面状のヒータや加圧のためのバックアップ部材に接触させながら回転することが多い。その際、接触部の摺動摩擦が大きいとベルトがスムーズに回転せず、記録材が正常に搬送できずに画像が乱れたり、ジャムが発生することがある。また、ベルトの回転駆動に必要な力（トルク）が駆動力源であるモータの許容トルクを超過してしまう等の問題も生じる。それらを防止するため、ベルト内面には潤滑剤が塗布されるのが一般的である。

ところが、潤滑剤の量が十分な初期の状態では問題が発生しないものの、使用時間が経過し耐久が進むにつれて、やはり画像乱れやトルクの上昇が確認された。

これら問題の原因は以下の理由によるものと考えられる。

つまり、使用が進むにつれて、潤滑剤が摺動部やベルト内面以外の場所に移動して失われたり、徐々に揮発するなどして量が減ってしまうことや、高温にさらされることにより潤滑剤が変質し、劣化してしまうことが原因として考えられる。

一方で、使用が進んだ状態でも必要な潤滑剤の量が確保できるよう、初期に塗布する潤滑剤の量を増やすことも考えられる。しかしそのような場合には、使用の初期段階において過剰な潤滑剤がベルト裏面からはみ出して表面に回り込んでしまい、記録材を汚してしまうことがあった。

また、特に加熱装置側にベルトを使うオンデマンド定着装置の場合には、過剰な潤滑剤がヒータからベルトへの熱伝達を阻害し、定着性能が低下したり、潤滑剤の過剰な部分とそうでない部分との量の偏りが画像の光沢斑として顕在化する問題もあった。

以上のことから、新鮮な潤滑剤を少しずつベルト内面に供給するために、潤滑剤を蓄えた潤滑剤塗布部材をベルト内面に接触させることが考えられる。

しかし、この場合には新たな追加部材である潤滑剤塗布部材がベルト内面に接触することで熱容量が増加し、温度の立ち上げに要するウェイトタイムが長くなる問題が発生した。また、定着動作時においても熱が潤滑剤塗布部材に奪われるため、消費電力が増えてしまい、省エネ性能が低下する問題があった。

また、更に耐久が進んだ後にはやはり画像乱れや、トルクの上昇が確認され、更なる耐久性能の向上が求められていた。

そこで、本発明の目的は、加熱側又は加圧側の少なくとも一方側にベルト部材を採用した定着装置において、長期使用後のベルトのトルクアップや、ベルトの回転不良による画像不良を防止することのできる定着装置及び画像形成装置を提供することである。

本発明の他の目的は、ウェイトタイムや消費電力への影響も少ない定着装置及び画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る定着装置及び画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明の第一の態様によれば、加熱される第１の回転体とそれに対向する第２の回転体とを有し、前記第１及び第２の回転体にて形成される定着ニップ部にトナー画像を保持した記録材を搬送することで、前記記録材を加熱及び加圧し、トナー画像を記録材に定着する定着装置において、
少なくとも１つの前記回転体は、定着動作時にその内面を他の部材と摺擦しながら回転するベルト形状の回転体であり、そのベルト形状の回転体の内側には潤滑剤を塗布する塗布部材が設けられており、
前記塗布部材は、前記定着ニップ部に記録材を挟持搬送中以外のタイミングで前記ベルト形状の回転体の内面に接触し、潤滑剤を供給することを特徴とする定着装置が提供される。

本発明の第二の態様によれば、加熱される第１の回転体とそれに対向する第２の回転体とを有し、前記第１及び第２の回転体にて形成される定着ニップ部にトナー画像を保持した記録材を搬送することで、前記記録材を加熱及び加圧し、トナー画像を記録材に定着する定着装置において、
少なくとも１つの前記回転体は、定着動作時にその内面を他の部材と摺擦しながら回転するベルト形状の回転体であり、そのベルト形状の回転体の内側には潤滑剤を塗布する塗布部材が設けられており、
前記塗布部材は、前記定着装置の温度立ち上げ中以外のタイミングで前記ベルト形状の回転体の内面に接触し、潤滑剤を供給することを特徴とする定着装置が提供される。

本発明の第三の態様によれば、記録材にトナー画像を形成する手段を有し、上記いずれかの構成の定着装置にて前記記録材のトナー画像を定着することを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、定着ニップ部に記録材を挟持搬送中以外のタイミングや、温度立ち上げ中以外のタイミングで潤滑剤塗布部材がベルト形状の回転体の内面に接触し潤滑剤を供給する。この構成により、潤滑剤が長期間高温に曝され劣化することや、潤滑剤が枯渇してしまうことを防ぎ、耐久の長期にわたり定着ベルトの駆動トルクの上昇と画像乱れの発生を防止することができる。

本発明の一実施例における画像形成装置の概略構成図である。 本発明の一実施例における定着装置の概略構成図である。 本発明の一実施例における潤滑剤塗布部材の定着ベルト内面への当接状態を示す定着装置の概略構成図である。 潤滑剤塗布部材が常時定着ベルトの内面に当接した状態の比較例における定着装置の概略構成図である。 本発明の他の実施例における定着装置の加圧状態を示す概略構成図である。 本発明の他の実施例における定着装置の加圧力解除状態を示す概略構成図である。 本発明の他の実施例における定着装置の加圧状態を示す概略構成図である。 本発明の他の実施例における定着装置の加圧力解除状態を示す概略構成図である。

以下、本発明に係る定着装置及び画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
本実施例では、定着ニップ部に記録材を挟持搬送中以外のタイミングで潤滑剤塗布部材がベルト形状の回転体の内面に接触し、潤滑剤を供給することを最大の特徴とする。

以下、先ず本実施例における画像形成装置について説明し、次に定着装置について説明を行い、その後、更に潤滑剤塗布機構について説明する。その後、本実施例の最も特徴的な部分についての説明を行なう。

（画像形成装置）
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例の概略構成図である。本実施例にて、画像形成装置は、高速性という点で特に優れているタンデム方式を採用した電子写真カラー画像形成装置である。

図１において、Ｙ・Ｍ・Ｃ・Ｋは、各々イエロー、マゼンダ、シアン、ブラック用のトナー像形成ユニットである。各ユニットは何れも、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」という。）１、帯電装置２、レーザー露光光学系３、現像装置４、クリーニング装置５等を有する電子写真プロセス機構より構成されている。感光ドラム１は、矢印方向に所定の周速度で回転駆動され、公知の電子写真画像形成プロセスにより感光ドラム表面に各色に対応したトナー画像が形成される。

中間転写体である転写ベルト６が駆動ローラ７とターンローラ８との間に懸回張設されており、各ユニットＹ〜Ｋの下側に、全ユニットに亘たらせて配設してある。転写ベルト６は、矢印の反時計方向に、感光ドラム１の周速度に対応した周速度で回動駆動される。

転写ローラ９が各ユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋにおいて、感光ドラム１の下面に対して転写ベルト６を挟んで圧接して転写ニップ部を形成している。

レジストローラ１０が、不図示の給紙機構部から一枚分離給紙されたシート状の記録材（転写材、用紙）１０５を、転写ベルト６の第１のユニットＹ側の端部に所定の制御タイミングで給送する。給送された記録材１０５は電極ローラ１１により転写ベルト６の面に静電的に貼り付けられる。転写ベルト６は、その記録材１０５を保持して第１〜第４のユニットＹ・Ｍ・Ｃ・Ｋの転写ニップ部へ順次に搬送する。電極ローラ１１に対するバイアス印加電源Ｖ１１、及び、各転写ローラ９に対する転写バイアス印加電源Ｖ９が設けられており、所定の電圧を印加可能としている。

これにより、同一の記録材１０５の面にイエロートナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像、及び、ブラックトナー像が順次に位置合わせ状態で重畳転写されて、未定着のフルカラートナー像が合成形成される。

第４のユニットＫの転写ニップ部を搬送されて通過した記録材１０５は、転写ベルト６から分離され、定着装置Ｆに導入されて未定着トナー像の加熱定着処理を受けてフルカラー画像形成物として排出搬送される。

（定着装置）
次に、本実施例における定着装置Ｆの概略構成を図２に示し、詳細な説明を行う。本実施例の定着装置Ｆは、オンデマンド方式の定着装置である。

定着装置Ｆは、加熱ユニット２００を有しており、加熱ユニット２００は、加熱される第１の回転体である定着ベルト１３０と、その内側に発熱源であるセラミックヒータ１３１を備えている。セラミックヒータ１３１を定着ベルト内面に接触させることで熱を伝達し、定着ベルト１３０が加熱される。また、定着装置Ｆは、定着ベルト１３０に対向する第２の回転体である加圧ローラ２０１を有している。

定着ベルト１３０は、厚さ５０μｍ、直径２４ｍｍの円筒状に成型されたステンレス（ＳＵＳ）よりなる基体層の１３０ａ上に、弾性層として２５０μｍのシリコーンゴム層１３０ｂを設ける。更に、外側を厚み３０μｍのＰＦＡ樹脂チューブを被覆し、離型層（表層）１３０ｃを形成する。定着ベルト１３０の基体層１３０ａとしては、ニッケル等の他の金属材料や、ポリイミド等の耐熱樹脂材料を用いることができる。また、表層１３０ｃは、フッ素樹脂等をコートすることで形成することもできる。

尚、弾性層１３０ｂは、省略することも可能であるが、特に本実施例のようにカラー画像形成装置に用いるオンデマンド定着装置の場合は、出力画像の光沢ムラを防止するため、省略しないことが望ましい。弾性層１３０ｂの厚みを２５０μｍとしたのは以下の理由による。

つまり、弾性層１３０ｂを厚くすることで、光沢ムラの防止効果が高まる一方、ヒータ１３１からベルト表面への熱伝達が低下し、更に定着ベルト自体の熱容量が増えるため、定着ベルト１３０の温度立ち上がり時間が遅くなってしまう。本発明者らの検討によれば、光沢ムラと温度立ち上がり両者のバランスが良いのは、弾性層１３０ｂの厚さが５０〜１０００μｍ、好ましくは１００〜５００μｍ付近であった。また、このとき定着ベルト１３０の熱容量（１ｃｍ²当たり）は、およそ４．１９×１０^-2Ｊ／ｃｍ²・Ｋから４．１９Ｊ／ｃｍ²・Ｋであった。

また、弾性層１３０ｂの熱伝導率を上げることも、定着ベルト１３０の温度立ち上がり時間の短縮化や、定着能力の向上に対し有効である。そこで本実施例では、弾性層１３０ｂのシリコーンゴムとして熱伝導率が約１．０×１０^-3ｃａｌ／ｓｅｃ・ｃｍ・Ｋ（４．１９×１０^-3Ｊ／ｓｅｃ・ｃｍ・Ｋ）以上と、シリコーンゴムとしては、熱伝導率が高いものを用いた。

加熱部材であるセラミックヒータ１３１は、長さ２７０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ０．８ｍｍに成型されたアルミナ、窒化アルミ等よりなる基盤上に抵抗発熱体パターンを形成したものである。

一方、制御量である定着ベルト温度やヒータ温度を目標値に制御するため、定着ベルト内側には、温度検知素子であるメインサーミスタ１６０がベルト内面に接触して設けられる。更に、セラミックヒータ１３１の定着ベルト１３０との非当接面に接触してサブサーミスタ（不図示）を設けることもできる。そして、それらの検知結果に応じセラミックヒータ１３１の発熱量（投入電力）が制御される。

耐熱性の樹脂（液晶ポリマー等）よりなるホルダ部材１３２は、セラミックヒータ１３１を保持するのと同時に、定着ベルト１３０の走行をガイドする役割をも担う。長手方向に渡ってホルダ部材１３２を支える金属骨格１５１が設けられる。加圧機構１５２より金属骨格が受けた総圧２０Ｋｇの加圧力は、ホルダ部材１３２を通じて長手方向に対し均一になるようヒータ１３１へ伝達され、その結果、ヒータ１３１は、定着ベルト１３０を加圧ローラ２０１へ圧接させる。

尚、加熱ユニット２００の定着ベルト１３０の内側に設けられた部材（ヒータ１３１から金属骨格１５１まで）をまとめて、定着ベルト１３０の「内容物」と呼ぶことにする。

加圧ローラ２０１は、外径１８ｍｍの鉄製芯金１４０の上に厚さ３．５ｍｍのシリコーンゴム弾性層１４１を設け、更にその上に離型層として厚さ５０μｍのＰＦＡ、ＦＥＰよりなるコート層１４２を設けたものを用いた。従って、加圧ローラ２０１の外径は、約２５ｍｍであった。加圧ローラ２０１の製品硬度は、６０度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ 荷重１Ｋｇｆ）とした。セラミックヒータ１３１からの加圧力を受け弾性層１４１が変形することにより形成された定着ニップ部１０１の幅は、およそ７．５ｍｍである。本実施例では、加圧ローラ２０１が駆動モータ（不図示）により駆動される。駆動モータの動作は、制御部（不図示）により駆動、停止や回転速度が制御されている。

定着ベルト１３０は、定着動作時には、加圧ローラ２０１との当接部（定着ニップ部１０１）で働く摩擦力により加圧ローラ２０１に従動し、セラミックヒータ１３１及びホルダ部材１３２の一部に摺擦しながら、即ち、摺動して矢印方向に回転駆動される。

坪量６０〜１００ｇ／ｍ²の普通紙等の上に画像形成を行う通常の画像形成時は、加圧ローラ２０１が２１０ｍｍ／ｓの周速で駆動されると共に、定着ベルト１３０の温度が１８０℃となるようヒータ１３１への通電が調整される。

転写プロセスまでを終え、未定着トナー像１０４をその上に載せた記録材１０５は、定着ニップ部１０１へ導かれ、ニップ部１０１で加えられる圧力と、定着ベルト１３０やヒータ１３１から伝えられる熱によりトナーが溶融され記録材１０５に定着される。

本実施例の定着装置Ｆは、上記構成を採用した結果、低熱容量、高熱伝達であり、定着ニップ部温度の立ち上がりが早く、ウォームアップタイムが短いのに加え、定着ベルト１３０に設けられた弾性層１３０ｂの効果により光沢ムラの発生を防止することができる。

（潤滑剤塗布機構）
定着ベルト１３０の回転走行時には、ヒータ表面と定着ベルト内面とは圧接摺動するが、この際生じる摩擦力を低減するため、両者間には潤滑剤としてフッ素オイルを介在させてある。潤滑剤としては、他にもシリコーンオイルや、フッ素オイルとフッ素樹脂微粉末の混合物よりなる耐熱グリスを用いることができる。

更に本実施例では、使用により減少するフッ素オイルを供給するため、潤滑剤塗布部材３０１を定着ベルト内面の長手方向に渡り備えている。潤滑剤塗布部材はバックアップ部材となる塗布部材ホルダ３１１上に保持されており、塗布部材ホルダ３１１はその長手方向の長さが定着ベルト１３０より長く、定着ベルト１３０の両端部から外側に露出している。更に塗布部材ホルダ３１１の定着ベルト１３０からの露出部分は、可動レバー３０２に組み付けて固定されており、つまり、潤滑剤塗布部材３０１、塗布部材ホルダ３１１、可動レバー３０２は一体となるよう構成されている。

可動レバー３０２は支点３０３により定着装置Ｆのフレーム３００に回転自在に固定されている。また、可動レバー３０２は、可動レバー３０２の支点３０３を中心として潤滑剤塗布部材３０１とは反対側の位置３１０では、引っ張りばね３０４を介して回転カム３０５と接続されている。

以上のように構成することで、回転カム３０５の回転軸３０６を中心とする回転位置により、潤滑剤塗布部材３０１をベルト内面に接触又は離間させることが可能となる。カム３０５は、カムモータとそれに接続された制御部（不図示）により、動作が制御されている。

図２では潤滑剤塗布部材３０１がベルト内面から離間した状態を示している。この状態ではばね３０４は縮んだ状態であり引力は弱い。従って、潤滑剤塗布部材３０１及び塗布部材ホルダ３１１の自重により、潤滑剤塗布部材３０１は金属骨格１５１の上に退避し、ベルト内面から離間している。

一方、図３では、潤滑剤塗布部材３０１がベルト内面に接触した状態を示している。この状態では、カム３０５の回転によりばね３０４は引き伸ばされた状態となりで引力がより強く働く。すると、ばね３０４による力が潤滑剤塗布部材３０１及び塗布部材ホルダ３１１の自重より強くなり、可動レバー３０２は、支点３０３を中心に反時計回りに回転する。その結果、潤滑剤塗布部材３０１がベルト内面に一定圧力で接触し、新鮮な潤滑剤がベルト内面に供給される。

潤滑剤塗布部材３０１は、下層の保持層３０１ａと、上層の供給層３０１ｂとから主に構成されている。保持層３０１ａは、潤滑剤塗布部材３０１が保持している潤滑剤の大部分を含浸して保持する層であり、この層に蓄えられた潤滑剤が供給層３０１ｂを通って滲出して定着ベルト１３０内面に供給される。

保持層３０１ａを形成する材質としては、例えば、スポンジ、多孔質セラミックス体などの多孔質材料、有機質、無機質の繊維による織布や不織布が挙げられる。中でもポリエステル繊維から構成された不織布が好適に用いられる。

供給層３０１ｂとしては、フッ素樹脂ＰＴＦＥの多孔質膜などを用いることができる。多孔質膜は、例えば厚さが１５〜１３０μｍであり、平均直径０．１〜２μｍの孔が多数形成され、表面粗さＲａが０．５〜２．０μｍ、空隙率が６０〜９０％である。また、Ｂ型ガーレー式デンソメーターにより測定されるガーレー数としての透気度が３〜１５００（秒／１００ｃｃ）のものが好適に使用される。

尚、塗布部材ホルダ３１１には液晶ポリマー製のものを用いた。

次に、本実施例の特徴部である潤滑剤塗布部材３０１のベルト内面への当接タイミングについて説明する。

本実施例では、定期的に新鮮な潤滑剤をベルト内面に供給するため、定着ベルト１３０の一定の回転数ごとに潤滑剤塗布部材３０１をベルト内面に当接させるようにしている。具体的に述べれば、制御部は、駆動モータの回転数を元に加圧ローラ２０１の回転数を記憶しており、加圧ローラ２０１の回転数１５００回転毎に１回潤滑剤塗布部材３０１をベルト内面に当接させるようにした。当接させる時間は１回あたり５秒間とした。加圧ローラ２０１の１５００回転は、Ａ４サイズ紙を２５０枚プリントした際の回転数に相当する。

定着ベルト１３０は、加圧ローラ２０１の回転により従動回転するため、上記構成とすることで、定着ベルト１３０の一定回転数ごとに潤滑剤を供給することが可能になる。

更に本実施例では、潤滑剤塗布部材３０１の定着ベルト内面への当接は、定着ニップ部１０１に記録材を挟持搬送中以外のタイミングで行うようにした。つまり、丁度、潤滑剤を塗布するタイミングに達しても、定着ニップ部１０１に記録材１０５が通過しているタイミングであった場合には潤滑剤塗布部材３０１のベルト内面への当接をキャンセルし、記録材１０５の通過後に当接させるようにした。

次に、本実施例の場合と、図４に示した比較例としての常時潤滑剤塗布部材３０１がベルト内面に接触する場合とで、画像乱れの発生状況と、トルク上昇の様子を比較した結果を表１に示す。

尚、ここで示したトルクは、加圧ローラ２０１の軸上トルクであり、単位はｋｇｆｃｍである。また、画像乱れの発生状況は、
○：発生していないもの
△：短時間（２〜３秒）の観察では分からないが、良く観察すると発生しているもの
×：短時間の観察でも容易に発生していることが分かるもの
として、○△×でレベルを表示した。

表１に示すように、比較例では初期においてトルクが低く、画像乱れが発生しないものの、耐久末期の１５０Ｋ枚以上では、トルクが上昇し、画像乱れが発している。それに対し、本実施例では、初期のトルクは比較例より高いものの、耐久を通じて安定しており、２００Ｋ枚の耐久後においても画像乱れは発生しなかった。以上の結果は、次のように解釈することができる。

つまり、潤滑剤塗布部材３０１が常時ベルト内面に当接している比較例では、初期において潤滑剤が豊富なため、実施例以上にトルクが軽く画像問題も発生しない。一方で、耐久後半には、潤滑剤が枯渇したり、又は常時間高温にさらされることで塗布部材に蓄えられた潤滑剤自体が劣化し、ベルト内面の潤滑性が徐々に失われてしまう。一方、本実施例においては、潤滑剤の供給は定期的に短時間のみ行うだけであり、その他のタイミングでは高温の定着ベルト１３０から退避しているため、耐久後半でも潤滑剤が枯渇せず、また、塗布部材内の潤滑剤も劣化しにくい。

次に、実施例と比較例でプリント中の定着装置で消費する電力を、Ａ４ ８０ｇ紙 ２０枚／分の速度での連続通紙の条件下にて比較を行った。

その結果、実施例は３２０Ｗであり、比較例では３５０Ｗとなり、本実施例により、通紙中の電力が低下することが確認された。この結果は次のように解釈できる。

つまり、比較例では通紙中においても潤滑剤塗布部材３０１がベルト内面に当接し、ベルト１３０の熱を奪うため、それを補うため余計な電力が必要となっていた。一方、本実施例では通紙中は塗布部材３０１がベルト１３０から退避しているため、ベルト１３０の熱を奪うことも無く、電力が低減したものと考えられる。

以上述べたように、本実施例によれば、定着ニップ部１０１に記録材１０５を挟持搬送中以外のタイミングで潤滑剤塗布部材３０１がベルト形状の回転体（定着ベルト）１３０の内面に接触し、潤滑剤を供給する。これによって、耐久の長期にわたり定着ベルト１３０の駆動トルクの上昇と画像乱れの発生を防止でき、更に、記録材の定着動作中に消費する電力を低減できる。

実施例２
本実施例の定着装置の構成や、潤滑剤塗布部材３０１の構成、動作は、実施例１と同様である。そして、本実施例では、更に定着装置の温度立ち上げ中以外のタイミングで潤滑剤塗布部材３０１がベルト形状の回転体（定着ベルト）１３０の内面に接触し、潤滑剤を供給することを特徴としている。

つまり、本実施例でも実施例１と同様に、加圧ローラ２０１の回転数１５００回転毎に１回潤滑剤塗布部材３０１を定着ベルト内面に当接させ、それによってトルク上昇や画像乱れの防止効果が得られる。本実施例では更に、丁度、記録材１０５の定着動作に先立つ定着装置の温度上昇中や、本体の電源投入直後における定着装置の温度立ち上げ中のタイミングであった場合には、潤滑剤塗布部材３０１のベルト内面への当接をキャンセルする。そして、記録材１０５の通過後や、温度立ち上げ動作終了後など、別のタイミングに当接させるようにした。

本実施例の場合と、比較例としての、図４に示した常時潤滑剤塗布部材３０１がベルト内面に接触する場合とで、室温状態から定着可能な温度である１８０℃まで立ち上げるのに要する時間（ウォームアップタイム）の比較を行った。立ち上げ時の電力として６００Ｗをヒータに投入した条件で統一比較を行った。

比較検討の結果、比較例におけるウォームアップタイムは１２秒であったのに対し、本実施例では１０秒であり、２秒短縮しており、ウォームアップタイムの短縮が確認された。この結果は次のように解釈できる。

つまり、比較例では温度立ち上げ中においても潤滑剤塗布部材３０１が定着ベルト内面に当接し熱を奪うため、定着ベルト１３０の温度上昇に余計な時間を要する。一方、本実施例では温度立ち上げ中は常に塗布部材が定着ベルト１３０から退避しているため、熱を奪うことも無く、ベルトの温度上昇も早められたものと考えられる。

以上述べたように、本実施例によれば、定着装置の温度立ち上げ中以外のタイミングで潤滑剤塗布部材３０１がベルト形状の回転体である定着ベルト１３０の内面に接触し潤滑剤を供給する。これによって、実施例１と同様に、耐久の長期にわたり定着ベルト１３０の駆動トルクの上昇と画像乱れの発生を防止でき、更に、定着装置の温度立ち上げの要する時間であるウォームアップタイムを短縮することができる。

実施例３
本実施例の定着装置の構成や、潤滑剤塗布部材３０１の構成は、実施例１と同様である。そして、本実施例では更に、ベルト形状の回転体（定着ベルト１３０）の温度が冷えて一定温度以下となったタイミングで潤滑剤塗布部材３０１が定着ベルト１３０の内面に接触し、潤滑剤を供給することを特徴としている。

詳細に説明すると、本実施例では実施例１と同様、加圧ローラ２０１の回転数１５００回転毎に１回、潤滑剤塗布部材３０１をベルト内面に当接させ、それによってトルク上昇や画像乱れの防止効果を得ている。本実施例では更に、定着ベルト１３０の温度が一定温度以上（本実施例では１００℃）であった場合には潤滑剤塗布部材３０１のベルト内面への当接をキャンセルする。そして、プリント動作終了後や、待機中など、定着ベルト１３０が停止中であり、定着ベルト１３０の温度が一定温度未満になったタイミングに当接させるようにした。

尚、ベルトの温度は、ベルト内面に当接しているベルトの温度を検知する検知手段であるメインサーミスタ１６０の検知温度を元に判断している。

本実施例の場合の耐久における画像乱れの発生状況と、トルク上昇の様子を第１の実施例の表１同様に示した結果が次の表２である。

表１における実施例１での結果と比較すると、１５０Ｋ、及び２００Ｋなど耐久後半のトルク上昇が本実施例では更に改善されていることが分かる。以上の結果は次のように解釈することができる。

つまり、本実施例では常にベルトの温度が一定温度以下に下がった状態で潤滑剤塗布部材３０１がベルト内面に接触するので、潤滑剤塗布部材３０１が高温にさらされることが無く、その結果潤滑剤塗布部材内の潤滑剤の揮発や劣化がより発生しにくい。その結果、耐久末期においても劣化のない新鮮な潤滑剤を十分供給でき、トルク上昇が抑制されたと考えられる。

以上述べたように、本実施例によれば、定着ベルト１３０の温度が冷えて一定温度以下となったタイミングで潤滑剤塗布部材３０１がベルト形状の回転体の内面に接触し、潤滑剤を供給する。これによって、実施例１より更に長期にわたり定着ベルト１３０の駆動トルクの上昇と画像乱れの発生を防止することができる。

実施例４
本実施例における定着装置は、加熱ユニット２００の加圧力解除機構（離間機構）を有しており、加圧力解除時に潤滑剤塗布部材３０１がベルト形状の回転体の内面に接触し、潤滑剤を供給することを特徴としている。

加圧力解除では、装置の電源ＯＦＦ時や、長時間画像形成が行われないためスリープ状態となった場合に、加熱ユニット２００を加圧ローラ２０１から退避し、ニップ部１０１の加圧力を解除する。このような動作は、定着ベルト１３０や、加圧ローラ２０１の変形防止のため一般的に良く行われている。

つまり、加熱ユニット２００と加圧ローラ２０１が長時間強い圧力で接した状態で停止していると、特に定着ニップ部１０１において加圧ローラ２０１と定着ベルト１３０の変形（セット）が発生してしまう。

そこで、加熱ユニット２０１の金属骨格１５１に加えている加圧力を解除し、ニップ部１０１の圧力を低減したり、又はニップ部１０１を離間することにより、変形を防ぐのである。

本実施例では潤滑剤塗布部材３０１を定着ベルト１３０の内容物に設置し、加圧力解除動作（離間動作）による定着ベルト１３０の内容物の移動に伴い、潤滑剤塗布部材３０１がベルト内面に接触するよう構成した。

次に、図５及び図６を用いて本実施例における潤滑剤塗布機構について詳細な説明を行う。図５は、ニップ部１０１に加圧力のかかる加圧状態を示しており、図６は、加熱ユニット２００が退避し、加圧力が解除された状態を示している。

尚、機械的な加圧力解除の方法については広く知られているので、ここでは割愛する。

本実施例では、潤滑剤塗布部材３０１は、定着ベルト１３０の内容物である金属骨格１５１の上に設置、固定されている。更に本実施例では図５に示した加圧状態においては潤滑剤塗布部材３０１がベルト内面に接触しないような位置に配置されている。尚、潤滑剤塗布部材自体の構成は実施例１と同様とした。

次に、図６に示す定着加圧力が解除された状態では、金属骨格１５１に加えられていた圧力が解除され、金属骨格１５１が図中上方向に移動し退避する。それに伴い、潤滑剤塗布部材３０１も移動し、定着ベルト内面に接触し、潤滑剤をベルト内面に供給する。

本実施例では、加圧力解除中は常時、潤滑剤塗布部材３０１がベルト内面に接触したままであるが、定着ベルト１３０の回転は停止しているため、潤滑剤は接触している部分の一箇所にしか供給されず、潤滑剤が一度に過剰に供給されてしまう心配はない。

次に、本実施例の場合の耐久における画像乱れの発生状況と、トルク上昇の様子を実施例１の表１と同様に示した結果が次の表３である。ここでは、実際の使用状態を想定し、１０００枚通中に３回、電源ＯＦＦやスリープ状態が発生し、加圧力が解除されてベルト内面に潤滑剤が塗布されたと想定し、耐久評価を行っている。

結果は、これまでの実施例と同様、同様トルクの上昇、画像乱れの発生共に耐久を通じて良好な結果が得られた。

また、本実施例では、加圧力解除動作に伴う定着ベルト内容物（金属骨格）の移動を利用して潤滑剤塗布部材３０１をベルト内面に当接させる。従って、実施例１のように、潤滑剤塗布部材専用の当接離間機構を設ける必要が無く、装置の構成が簡素化できるのが利点である。具体的には、実施例１（図２）における潤滑剤塗布機構の可動レバー３０２、引っ張りばね３０４、回転カム３０５を省略することができる。

以上述べたように、本実施例によれば、潤滑剤塗布部材３０１が定着ベルト１３０の内容物に設置されており、加圧力解除動作（離間動作）による定着ベルト１３０の内容物の移動に伴い、潤滑剤塗布部材３０１がベルト内面に接触し潤滑剤を供給する。これによって、実施例１と同様に、長期にわたり定着ベルト１３０の駆動トルクの上昇と画像乱れの発生を防止することができるのに加え、装置構成を大幅に簡素化することができる。

実施例５
本実施例における定着装置も実施例４と同様加熱ユニット２００の加圧力解除機構（離間機構）を有しており、加圧力解除時に潤滑剤塗布部材３０１がベルト形状の回転体（定着ベルト）１３０の内面に接触し、潤滑剤を供給することを特徴としている。

更に、潤滑剤塗布部材３０１が定着ベルト１３０の内容物に設置されている点も実施例４と同様である。

一方で、本実施例では、加圧力解除動作（離間動作）に伴う定着ベルト１３０の形状変化により潤滑剤塗布部材３０１がベルト内面に接触することを特徴としている。

本実施例における定着装置の構成と、潤滑剤塗布機構について詳細な説明を行う。

図７は、本実施例における定着ニップ部１０１に加圧力のかかる加圧状態を示しており、図８は、加圧力が解除された状態を示している。

本実施例ではより小さいベルト径で定着ニップ部１０１を確保するために、図７に示すように加圧状態ではベルトの周長のより多くの割合をニップ部１０１として平面状に変形させている。その結果、ベルト全体も縦に潰れたような形状をとっている。このようにすることで、ベルト径はこれまでの実施例より小さい直径１８ｍｍでありながら、ニップ幅はより大きい８ｍｍを確保している。

一方、潤滑剤塗布部材３０１は、ホルダ部材１３２のニップ入り口側の側面に、加圧状態では図７に示すようにベルト内面に接触しないような位置に設置されている。

次に、図８に示す定着加圧力が解除された状態では、定着ニップ部１０１でベルトを平面に潰す力が弱まるため、ベルトは本来の円形状に戻るように変形する。その結果ベルトの図中横方向の寸法が圧縮され、潤滑剤塗布部材３０１がベルト内面に当接し、潤滑剤が供給される。

本実施例における耐久における画像乱れの発生状況とトルク上昇の様子は、実施例４の表３と同様の結果となり、トルクの上昇、画像乱れの発生共に耐久を通じて良好な結果が得られた。

このように本実施例では、加圧力解除動作に伴う定着ベルト１３０の姿勢、形状変化を利用して潤滑剤塗布部材３０１をベルト内面に当接させる。これによって、実施例４と同様、実施例１のように、潤滑剤塗布部材専用の当接離間機構を設ける必要が無く、実施例１と同様の効果を得ながら装置の構成が簡素化できる利点がある。具体的には、実施例１における潤滑剤塗布機構の可動レバー３０２、引っ張りばね３０４、回転カム３０５を省略することができる。

その他の実施例
これまでの実施例ではベルトを用いる定着装置の例として、加熱側にベルトを用い、定着動作時にベルトは、内面にて摺擦するヒータにより加熱されるオンデマンド定着装置の例を示してきた。しかし、加圧側にベルトを用い、ベルトの内面を加圧のためのバックアップ部材に接触させながら回転する構成とされたベルトニップ定着装置や、上下ともベルトを採用した定着装置の場合でも、これまでの実施例と同様の潤滑剤塗布機構を用いることができる。

尚、上記ベルトニップ定着装置や上下ともベルトを採用した定着装置等は、当業者には周知であるのでこれ以上の詳しい説明は省略する。

これによって、耐久の長期にわたるベルトの駆動トルクの低減や、回転の安定化、電力の低減、ウォームアップタイムの短縮など、同様の効果を得ることができる。また、実施例４、５と同様の構成を採用することにより、装置を複雑にせずに同様の効果を得ることできる。

以上述べたように、本発明の構成によれば、定着ニップ部１０１に記録材を挟持搬送中以外のタイミングや、温度立ち上げ中以外のタイミングで潤滑剤塗布部材３０１がベルト形状の回転体の内面に接触し潤滑剤を供給する。これによって、潤滑剤が長期間高温に曝され劣化することや、潤滑剤が枯渇してしまうことを防ぎ、耐久の長期にわたり定着ベルト１３０の駆動トルクの上昇と画像乱れの発生を防止することができる。

Ｆ 定着装置
１０１ 定着ニップ部
１０５ 記録材
１３０ 定着ベルト（第１の回転体）
２０１ 加圧ローラ（第２の回転体）
３０１ 潤滑剤塗布部材

Claims (9)

1. 加熱される第１の回転体とそれに対向する第２の回転体とを有し、前記第１及び第２の回転体にて形成される定着ニップ部にトナー画像を保持した記録材を搬送することで、前記記録材を加熱及び加圧し、トナー画像を記録材に定着する定着装置において、
   少なくとも１つの前記回転体は、定着動作時にその内面を他の部材と摺擦しながら回転するベルト形状の回転体であり、そのベルト形状の回転体の内側には潤滑剤を塗布する塗布部材が設けられており、
   前記塗布部材は、前記定着ニップ部に記録材を挟持搬送中以外のタイミングで前記ベルト形状の回転体の内面に接触し、潤滑剤を供給することを特徴とする定着装置。
2. 加熱される第１の回転体とそれに対向する第２の回転体とを有し、前記第１及び第２の回転体にて形成される定着ニップ部にトナー画像を保持した記録材を搬送することで、前記記録材を加熱及び加圧し、トナー画像を記録材に定着する定着装置において、
   少なくとも１つの前記回転体は、定着動作時にその内面を他の部材と摺擦しながら回転するベルト形状の回転体であり、そのベルト形状の回転体の内側には潤滑剤を塗布する塗布部材が設けられており、
   前記塗布部材は、前記定着装置の温度立ち上げ中以外のタイミングで前記ベルト形状の回転体の内面に接触し、潤滑剤を供給することを特徴とする定着装置。
3. 前記塗布部材は、前記ベルト形状の回転体の温度が一定温度以下の時に前記ベルト形状の回転体の内面に接触し、潤滑剤を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
4. 前記第１の回転体と前記第２の回転体との間の加圧力を弱める加圧力解除機構を有しており、前記塗布部材は、加圧力解除時に前記ベルト形状の回転体の内面に接触し、潤滑剤を供給することを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
5. 前記塗布部材は、前記ベルト形状の回転体の内容物に設置されており、加圧力解除に伴う前記内容物の移動により前記塗布部材が前記ベルト形状の回転体の内面に接触し、潤滑剤を供給することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
6. 前記塗布部材は、前記ベルト形状の回転体の内容物に設置されており、加圧力解除に伴う前記ベルト形状の回転体の変形により、前記塗布部材が前記ベルト形状の回転体の内面に接触し、潤滑剤を供給することを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
7. 少なくとも前記第１の回転体が前記ベルト形状の回転体であり、前記ベルト形状の回転体は、その内面が前記ベルト形状の回転体を加熱するための加熱部材と圧接摺動することを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の定着装置。
8. 少なくとも前記第２の回転体が前記ベルト形状の回転体であり、前記ベルト形状の回転体は、その内面が前記ベルト形状の回転体を前記第１の回転体に加圧するためのバックアップ部材と圧接摺動することを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の定着装置。
9. 記録材にトナー画像を形成する手段を有し、請求項１〜８のいずれかの項に記載の定着装置にて前記記録材のトナー画像を定着することを特徴とする画像形成装置。

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