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JP2018146850A - ベルト状部材の潤滑装置、定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

ベルト状部材の潤滑装置、定着装置及び画像形成装置 Download PDF

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JP2018146850A JP2017043004A JP2017043004A JP2018146850A JP 2018146850 A JP2018146850 A JP 2018146850A JP 2017043004 A JP2017043004 A JP 2017043004A JP 2017043004 A JP2017043004 A JP 2017043004A JP 2018146850 A JP2018146850 A JP 2018146850A
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Abstract

【課題】ベルト保持部材に、液状潤滑剤の漏れを防止しつつ、当該液状潤滑剤をベルト状部材の内面に再循環させる再循環手段を設けた場合に比較して、ベルト状部材の内面に供給される液状潤滑剤の漏れを抑制する。【解決手段】ベルト状部材の軸方向に沿った両端部にそれぞれ配置され、前記ベルト状部材を回転自在に保持する一対のベルト保持部材55(56)と、前記一対のベルト保持部材の外周面に周方向に沿って設けられ、前記ベルト状部材の内面に供給される液状潤滑剤を保持する第1溝部81と、前記一対のベルト保持部材の外周面に周方向に沿って且つ前記第1溝部より軸方向に沿った外側に設けられ、前記液状潤滑剤を保持する第2溝部82と、を備える。【選択図】図4

Description

この発明は、ベルト状部材の潤滑装置、定着装置及び画像形成装置に関する。
従来、定着装置としては、加熱部材又は加圧部材として、無端ベルト状に形成された加熱ベルトや加圧ベルトを用い、当該加熱ベルトや加圧ベルトを加圧ロールや加熱ロールに圧接させることにより従動回転させるように構成したものがある。このような定着装置では、加熱ベルトや加圧ベルトを円滑に従動回転させるため、加熱ベルトや加圧ベルトの内周に液状潤滑剤としてのオイルを塗布している。かかる定着装置としては、例えば、特許文献1及び2等に開示されたものが既に提案されている。
特許文献1は、回転自在に設けられるベルト状部材と、前記ベルト状部材の両端部を回転自在に支持するベルト支持部材と、前記ベルト状部材の内面に液状潤滑剤を供給する液状潤滑剤供給部材とを備えたベルト状部材の潤滑装置において、前記ベルト支持部材に、液状潤滑剤の漏れを防止しつつ、当該液状潤滑剤をベルト状部材の内面に再循環させる再循環手段を設けるように構成したものである。
また、特許文献2は、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ように構成したものである。
特開2004−354459号公報 特開2009−134074号公報
この発明の目的は、ベルト保持部材に、液状潤滑剤の漏れを防止しつつ、当該液状潤滑剤をベルト状部材の内面に再循環させる再循環手段を設けた場合に比較して、ベルト状部材の内面に供給される液状潤滑剤の漏れを抑制することにある。
請求項1に記載された発明は、ベルト状部材の軸方向に沿った両端部にそれぞれ配置され、前記ベルト状部材を回転自在に保持する一対のベルト保持部材と、
前記一対のベルト保持部材の外周面に周方向に沿って設けられ、前記ベルト状部材の内面に存在する液状潤滑剤を保持する第1溝部と、
前記一対のベルト保持部材の外周面に周方向に沿って且つ前記第1溝部より軸方向に沿った外側に設けられ、前記液状潤滑剤を保持する第2溝部と、
を備えるベルト状部材の潤滑装置である。
請求項2に記載された発明は、前記第1溝部の軸方向に沿った内側には、前記一対のベルト保持部材の径方向に沿った外側に突出した段差部を設けた請求項1に記載のベルト状部材の潤滑装置である。
請求項3に記載された発明は、前記一対のベルト保持部材の外周面には、当該外周面より低く形成された凹所が周方向に沿って設けられ、前記凹所に前記第1溝部を形成する溝部形成部材を装着することにより、前記凹所の内側面と前記溝部形成部材の端面との間に前記第1溝部を形成した請求項1又は2に記載のベルト状部材の潤滑装置である。
請求項4に記載された発明は、前記一対のベルト保持部材は、軸方向に沿った両端部に前記ベルト状部材の径方向外方向に突出したフランジ部を有し、前記第2溝部を前記一対のベルト保持部材のフランジ部に設けた請求項1に記載のベルト状部材の潤滑装置である。
請求項5に記載された発明は、前記第2溝部の径方向に沿った外側には、前記ベルト状部材の軸方向に沿った内側に突出した段差部を設けた請求項4に記載のベルト状部材の潤滑装置である。
請求項6に記載された発明は、前記一対のベルト保持部材の外周面に前記ベルト状部材の軸方向に沿って設けられ、前記第1溝部と前記第2溝部とを接続する第3溝部を備えた請求項1に記載のベルト状部材の潤滑装置である。
請求項7に記載された発明は、前記第3溝部は、前記第1溝部の周方向の一端部と前記第2溝部の周方向の一端部とを接続する溝部と、前記第1溝部の周方向の他端部と前記第2溝部の周方向の他端部とを接続する溝部とからなる請求項6に記載のベルト状部材の潤滑装置である。
請求項8に記載された発明は、互いに圧接して回転自在に配置され、少なくとも一方がベルト状部材からなる加熱部材及び加圧部材と、
前記ベルト状部材からなる加熱部材又は加圧部材の少なくとも一方の内面に供給される液状潤滑剤を保持するベルト状部材の潤滑装置と、
を備え、
前記ベルト状部材の潤滑装置として請求項1乃至7のいずれかに記載のベルト状部材の潤滑装置を用いた定着装置である。
請求項9に記載された発明は、記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
前記画像形成部によって前記記録媒体に形成された画像を定着する定着手段と、
を備え、
前記定着手段として請求項8に記載の定着装置を用いた画像形成装置である。
請求項1に記載された発明によれば、ベルト保持部材に、液状潤滑剤の漏れを防止しつつ、当該液状潤滑剤をベルト状部材の内面に再循環させる再循環手段を設けた場合に比較して、ベルト状部材の内面に供給される液状潤滑剤の漏れを抑制することができる。
請求項2に記載された発明によれば、液状潤滑剤が第1溝部の軸方向に沿った内側に漏れるのを抑制することができる。
請求項3に記載された発明によれば、第1溝部を容易に形成することができる。
請求項4に記載された発明によれば、ベルト保持部材のフランジ部に第2溝部を設けない場合に比較して、ベルト状部材の内面に供給される液状潤滑剤がベルト状部材の軸方向に沿った外側に漏れるのを抑制することができる。
請求項5に記載された発明によれば、液状潤滑剤が第2溝部の径方向に沿った外側に漏れるのを抑制することができる。
請求項6に記載された発明によれば、第3溝部を備えない場合に比較して、ベルト状部材の内面に供給される液状潤滑剤の漏れをより一層抑制することができる。
請求項7に記載された発明によれば、第3溝部が第1溝部と第2溝部を接続しない場合に比較して、ベルト状部材の内面に供給される液状潤滑剤の漏れをより一層抑制することができる。
請求項8に記載された発明によれば、ベルト状部材を備えた定着装置において、ベルト状部材の内面に供給される液状潤滑剤の漏れを抑制することができる。
請求項9に記載された発明によれば、ベルト状部材を備えた定着装置において、液状潤滑剤の漏れを抑制することができ、定着装置のメンテナンスが容易となる。
この発明の実施の形態1に係る定着装置を適用した画像形成装置を示す概略構成図である。 この発明の実施の形態1に係る画像形成装置の画像形成部を示す構成図である。 この発明の実施の形態1に係る定着装置を示す断面構成図である。 この発明の実施の形態1に係る定着装置の要部を示す断面斜視図である。 加熱ベルトを示す斜視構成図である。 加熱ベルトの端部を示す斜視構成図である。 支持部材を示す斜視構成図である。 加熱用基材を示す斜視構成図である。 加熱部材を示す斜視構成図である。 加熱ベルトの端部に設けられるベルト端部保持部材を示す斜視構成図である。 ベルト端部保持部材を示す斜視構成図である。 加熱ベルトの端部に設けられるベルト端部保持部材を示す断面構成図である。 溝部形成部材を示す斜視構成図である。 この発明の実施の形態1に係るベルト状部材の潤滑装置を適用した定着装置の作用を示す断面模式図である。
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
[実施の形態1]
図1及び図2は、実施の形態1に係るベルト状部材の潤滑装置及び定着装置を適用した画像形成装置を示すものである。図1はその画像形成装置の全体の概要を示し、図2はその画像形成装置における要部(作像装置など)を拡大して示している。
<画像形成装置の全体の構成>
実施の形態1に係る画像形成装置1は、例えばカラープリンタとして構成されたものである。この画像形成装置1は、現像剤4を構成するトナーで現像されるトナー像を形成する画像形成部の一例としての複数の作像装置10と、各作像装置10で形成されたトナー像をそれぞれ保持して最終的に記録媒体の一例としての記録用紙5に二次転写する二次転写位置まで搬送する中間転写装置20と、中間転写装置20の二次転写位置に供給すべき所要の記録用紙5を収容して搬送する給紙装置30と、中間転写装置20で二次転写された記録用紙5上のトナー像を定着させる定着装置50等を備えている。なお、図中の1aは画像形成装置1の装置本体を示し、この装置本体1aはプレート等からなる支持構造部材や外装カバーなどで構成されている。また、図中の破線は、装置本体1a内において記録用紙5が搬送される主な搬送経路を示す。
作像装置10は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色のトナー像をそれぞれ専用に形成する4つの作像装置10Y,10M,10C,10Kで構成されている。これらの4つの作像装置10(Y,M,C,K)は、装置本体1aの内部空間において傾斜した状態で1列に並べた状態となるよう配置されている。4つの作像装置10(Y,M,C,K)は、イエロー(Y)の作像装置10Yが鉛直方向に沿った上方に位置して相対的に高く、ブラック(K)の作像装置10Kが相対的に低くなる位置に存在している。
4つの作像装置10(Y,M,C,K)は、図1や図2に示されるように、像保持体の一例としての回転する感光体ドラム11を備えており、この感光体ドラム11の周囲に、次のようなトナー像形成手段の一例としての各装置が主に配置されている。主な装置とは、感光体ドラム11の像形成が可能な周面(像保持面)を所要の電位に帯電させる帯電装置12と、感光体ドラム11の帯電された周面に画像の情報(信号)に基づく光を照射して電位差のある(各色用の)静電潜像を形成する静電潜像形成手段の一例としての露光装置13と、その静電潜像を対応する色(Y,M,C,K)の現像剤4のトナーで現像してトナー像にする現像手段の一例としての現像装置14(Y,M,C,K)と、その各トナー像を中間転写装置20に転写する一次転写手段の一例としての一次転写装置15(Y,M,C,K)と、一次転写後における感光体ドラム11の像保持面に残留して付着するトナー等の付着物を取り除いて清掃するドラム清掃装置16(Y,M,C,K)等である。尚、図1中、感光体ドラム11や帯電装置12等を示す符号は、イエロー(Y)の作像装置10Yにのみ付して他の作像装置10(M,C,K)においては省略する。
感光体ドラム11は、接地処理される円筒状又は円柱状の基材の周面に感光材料からなる光導電性層(感光層)を有する像保持面を形成したものである。この感光体ドラム11は、図示しない駆動装置から動力が伝達されて矢印Aで示す方向に回転するよう支持されている。
帯電装置12は、感光体ドラム11に接触した状態で配置される接触型の帯電ロールで構成される。帯電装置12は、その表面を清掃する清掃ロール121を有している。帯電装置12には帯電用電圧が供給される。帯電用電圧としては、現像装置14が反転現像を行うものである場合、現像装置14から供給されるトナーの帯電極性と同じ極性の電圧又は電流が供給される。
露光装置13は、感光体ドラム11の軸方向に沿って配列された複数の発光素子としてのLED(Light Emitting Diode)により感光体ドラム11に画像情報に応じた光を照射して静電潜像を形成するLEDプリントヘッドからなる。なお、露光装置13としては、画像情報に応じて構成されるレーザー光を感光体ドラム11の軸方向に沿って偏向走査するものを用いても良い。
現像装置14(Y,M,C,K)はいずれも、図2に示されるように、開口部と現像剤4の収容室が形成された筐体140の内部に、現像剤4を保持して感光体ドラム11と向き合う現像領域まで搬送する現像ロール141と、現像剤4を攪拌しながら現像ロール141を通過させるよう搬送する2つのスクリューオーガー等の攪拌搬送部材142,143と、現像ロール141に保持される現像剤の量(層厚)を規制する層厚規制部材144などを配置して構成したものである。現像装置14には、現像ロール141と感光体ドラム11の間に現像バイアス電圧が図示しない電源装置から供給される。また、現像ロール141や攪拌搬送部材142,143は、図示しない駆動装置から動力が伝達されて所要の方向に回転する。さらに、4色の現像剤4(Y,M,C,K)としては、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤が使用される。
一次転写装置15(Y,M,C,K)は、感光体ドラム11の周囲に中間転写ベルト21を介して接触し回転するとともに一次転写用電圧が供給される一次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。一次転写用電圧としては、トナーの帯電極性と逆の極性を示す直流の電圧が図示しない電源装置から供給される。
ドラム清掃装置16は、図2に示されるように、一部が開口する容器状の本体160と、一次転写後の感光体ドラム11の周面に所要の圧力で接触するように配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板161と、清掃板161で取り除いたトナー等の付着物を回収して図示しない回収システムに送り出すよう搬送するスクリューオーガー等の送出部材162等で構成されている。清掃板161としては、ゴム等の材料からなる板状の部材(例えばブレード)が使用される。
中間転写装置20は、図1に示されるように、各作像装置10(Y,M,C,K)の上方の位置に存在するよう配置される。この中間転写装置20は、感光体ドラム11と一次転写装置15(一次転写ロール)の間となる一次転写位置を通過しながら矢印Bで示す方向に回転する中間転写ベルト21と、中間転写ベルト21をその内面から所望の状態に保持して回転自在に支持する複数のベルト支持ロール22〜25と、ベルト支持ロール22に支持されている中間転写ベルト21の外周面(像保持面)側に配置されて中間転写ベルト21上のトナー像を記録用紙5に二次転写させる二次転写手段の一例としての二次転写装置26と、二次転写装置26を通過した後に中間転写ベルト21の外周面に残留して付着するトナー、紙粉等の付着物を取り除いて清掃するベルト清掃装置27とで主に構成されている。
中間転写ベルト21としては、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂にカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。また、ベルト支持ロール22は二次転写の背面支持ロールとして構成され、ベルト支持ロール23は図示しない駆動装置によって回転駆動される駆動ロールとして構成され、ベルト支持ロール24は中間転写ベルト21の画像形成面を形成する面出しロールとして構成され、ベルト支持ロール25は中間転写ベルト21に張力を付与する張力付与ロールとして構成される。
二次転写装置26は、図1に示されるように、中間転写装置20におけるベルト支持ロール22に支持されている中間転写ベルト21の外周面部分である二次転写位置において、中間転写ベルト21の周面に接触して回転するとともに二次転写用電圧が供給される二次転写ロールを備えた接触型の転写装置である。また、二次転写装置26又は中間転写装置20のベルト支持ロール22には、トナーの帯電極性と逆極性又は同極性を示す直流の電圧が二次転写用電圧として図示しない電源装置から供給される。
ベルト清掃装置27は、図1に示されるように、一部が開口する容器状の本体270と、二次転写後の中間転写ベルト21の周面に所要の圧力で接触するように配置されて残留トナー等の付着物を取り除いて清掃する清掃板271と、清掃板271で取り除いたトナー等の付着物を回収して図示しない回収装置に送り出すよう搬送するスクリューオーガー等の送出部材272等で構成されている。清掃板271としては、ゴム等の材料からなる板状の部材(例えばブレード)が使用される。
この実施の形態1に係るベルト状部材の潤滑装置を適用した定着装置50は、記録用紙5の導入口及び排出口が形成された図示しない筐体の内部に、矢印で示す方向に回転するとともに表面温度が所定の温度に保持されるよう加熱源によって加熱されるベルト形態又はロール形態の加熱用回転体(加熱部材)51と、この加熱用回転体51の軸方向にほぼ沿う状態で所定の圧力で接触して回転するベルト形態やロール形態の複数の加圧用回転体(加圧部材)52,53などを配置して構成されたものである。この定着装置50では、加熱用回転体51と加圧用回転体52,53が接触する接触部が所要の定着処理(加熱及び加圧)を行う定着処理部となる。なお、この実施の形態1に係る定着装置50の構成については、後に詳述する。
給紙装置30は、作像装置10(Y,M,C,K)の鉛直方向に沿った下方側の位置に存在するように配置される。この給紙装置30は、所望のサイズ、種類等の記録用紙5を積載した状態で収容する複数(又は単数)の用紙収容体31と、用紙収容体31から記録用紙5を1枚ずつ送り出す送出装置32とで主に構成される。用紙収容体31は、例えば、図示しないガイドレールによって装置本体1aの正面(使用者が操作時に向き合う側面)側に引き出すことができるように取り付けられている。この実施の形態では、図面に直交する方向の手前側の面が装置本体1aの正面となるよう設定されている。
記録用紙5としては、例えば、電子写真方式の複写機、プリンタ等に使用される普通紙やトレーシングペーパー等の薄紙、あるいはOHPシート等が挙げられる。定着後における画像表面の平滑性をさらに向上させるには、記録用紙5の表面もできるだけ平滑であることが好ましく、例えば、普通紙の表面を樹脂等でコーティングしたコート紙、印刷用のアート紙等の坪量が相対的に大きい所謂厚紙なども好適に使用することができる。
給紙装置30と二次転写装置26との間には、図1に示されるように、給紙装置30から送り出される記録用紙5を二次転写位置まで搬送する単数又は複数の用紙搬送ロール対33や図示しない搬送ガイドで構成される給紙搬送路34が、装置本体1aの左側面に鉛直方向に沿って設けられている。給紙搬送路34において二次転写位置の直前の位置に配置される用紙搬送ロール対33は、例えば記録用紙5の搬送時期を調整するロール(レジストロール)として構成されている。また、二次転写装置26と定着装置50との間には、二次転写装置26から送り出される二次転写後の記録用紙5を定着装置50まで搬送するための用紙搬送路35が設けられている。さらに、装置本体1aに形成される用紙の排出口に近い部分には、定着装置50から出口ロール36により送り出される定着後の記録用紙5を装置本体1aの上部の第1用紙排出部37に排出するための第1用紙排出ロール対38を備えた第1排出搬送路39と、第1用紙排出部37の上方に位置する第2用紙排出部43に排出するための第2用紙排出ロール対44を備えた第2排出搬送路45とが設けられている。さらに、第2排出搬送路45には、第1切替ゲートG1により記録用紙5の排出方向が切り替えられ、装置本体1aの左側面の第3用紙排出部46に排出するための第3用紙排出ロール対47が設けられている。尚、第3用紙排出部46は、画像面を上にして排出する所謂フェイスアップトレイからなる。
定着装置50と第1用紙排出ロール対38との間には、用紙搬送路を切り替える第2切替ゲートG2を備えている。第1用紙排出ロール対38は、その回転方向が正転方向(排出方向)と逆転方向に切り替え可能に構成されている。記録用紙5の両面に画像を形成する場合には、片面に画像が形成された記録用紙5の後端が第2切替ゲートG2を通過した後、第1用紙排出ロール対38の回転方向を正転方向(排出方向)から逆転方向に切り替える。第1用紙排出ロール対38によって逆転方向に搬送される記録用紙5は、第2切替ゲートG2によって搬送経路が切り替えられ、装置本体1aの側面に沿って略鉛直方向に沿うように形成された両面用搬送経路48へと搬送される。両面用搬送経路48は、表裏を反転させた状態で記録用紙5を用紙搬送ロール対33へと搬送する用紙搬送ロール対49と図示しない搬送ガイド等を備えている。なお、符号49aは下方に位置する用紙収容体31や図示しない手差しトレイから給紙される記録用紙5を用紙搬送ロール対33へと搬送する用紙搬送ロール対を示している。
図1中、符号145(Y,M,C,K)は、紙面に直交する方向に沿って配置され、対応する現像装置14(Y,M,C,K)に供給する少なくともトナーを含む現像剤を収容したトナーカートリッジをそれぞれ示している。また、符号70は、ユニット化されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の各作像装置10Y,10M,10C,10Kを装置本体1aに対して着脱する際に案内する案内部材を示している。
また、図1中符号200は、画像形成装置1の動作を統括的に制御する制御装置を示している。制御装置200は、図示しないCPU(Central Processing Unit)やROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)、あるいはこれらCPUやROM等を接続するバス、通信インターフェイスなどを備えている。
<画像形成装置の動作>
以下、画像形成装置1による基本的な画像形成動作について説明する。
ここでは、前記4つの作像装置10(Y,M,C,K)を使用して、4色(Y,M,C,K)のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像を形成するフルカラーモードにおける動作を説明する。
画像形成装置1は、制御装置200によって制御され、図示しないユーザインターフェイスやプリンタドライバ等からフルカラーの画像形成動作(プリント)の要求の指令情報を受けると、4つの作像装置10(Y,M,C,K)、中間転写装置20、二次転写装置26、定着装置50等が始動する。
そして、各作像装置10(Y,M,C,K)においては、図1及び図2に示されるように、まず各感光体ドラム11が矢印Aで示す方向に回転し、各帯電装置12が各感光体ドラム11の表面を所要の極性(実施の形態1ではマイナス極性)及び電位にそれぞれ帯電させる。続いて、露光装置13が、帯電後の感光体ドラム11の表面に対し、画像形成装置1に入力される画像の情報を各色成分(Y,M,C,K)に変換して得られる画像の信号に基づいて発光される光を照射し、その表面に所要の電位差で構成される各色成分の静電潜像をそれぞれ形成する。
続いて、各作像装置10(Y,M,C,K)が、感光体ドラム11に形成された各色成分の静電潜像に対し、所要の極性(マイナス極性)に帯電された対応する色(Y,M,C,K)のトナーを現像ロール141からそれぞれ供給して静電的に付着させて現像を行う。この現像により、各感光体ドラム11に形成された各色成分の静電潜像は、その対応する色のトナーでそれぞれ現像された4色(Y,M,C,K)のトナー像として顕像化される。
続いて、各作像装置10(Y,M,C,K)の感光体ドラム11上に形成された各色のトナー像が一次転写位置まで搬送されると、一次転写装置15(Y,M,C,K)が、その各色のトナー像を中間転写装置20の矢印Bで示す方向に回転する中間転写ベルト21に対して順番に重ね合わされるような状態で一次転写させる。
また、一次転写が終了した各作像装置10(Y,M,C,K)では、ドラム清掃装置16が付着物を掻き取るように除去して感光体ドラム11の表面を清掃する。これにより、各作像装置10(Y,M,C,K)は、次の作像動作が可能な状態にされる。
続いて、中間転写装置20では、中間転写ベルト21の回転により一次転写されたトナー像を保持して二次転写位置まで搬送する。一方、給紙装置30では、作像動作に合わせて所要の記録用紙5を給紙搬送路34に送り出す。給紙搬送路34では、レジストロールとしての用紙搬送ロール対33が記録用紙5を転写時期に合わせて二次転写位置に送り出して供給する。
二次転写位置においては、二次転写装置26が、中間転写ベルト21上のトナー像を記録用紙5に一括して二次転写させる。また、二次転写が終了した中間転写装置20では、ベルト清掃装置27が二次転写後の中間転写ベルト21の表面に残留したトナー等の付着物を取り除いて清掃する。
続いて、トナー像が二次転写された記録用紙5は、中間転写ベルト21から剥離された後に用紙搬送路35を介して定着装置50まで搬送される。定着装置50では、回転する加熱用回転体51と加圧用回転体52,53との間の接触部に二次転写後の記録用紙5を導入して通過させることにより、必要な定着処理(加熱及び加圧)を施して未定着のトナー像を記録用紙5に定着させる。最後に、定着が終了した後の記録用紙5は、その片面への画像の形成を行うだけの画像形成動作のときは、第1用紙排出ロール対38などにより、例えば、装置本体1aの上部に設置された第1用紙排出部37に排出される。
以上の動作により、4色のトナー像を組み合わせて構成されるフルカラー画像が形成された記録用紙5が出力される。なお、画像形成装置1では、ブラック(K)の作像装置10Kのみを用いて記録用紙5にモノクロの画像を形成しても勿論よい。
<ベルト状部材の潤滑装置及び定着装置の構成>
図3及び図4は、この実施の形態1に係るベルト状部材の潤滑装置を適用した定着装置をそれぞれ示すものである。図3はその定着装置の全体を示し、図4はその定着装置における要部を示している。
定着装置50は、図3に示されるように、大別して、加熱用回転体(加熱部材)の一例としてのベルト状部材からなる加熱ベルト51と、加熱ベルト51に圧接される複数の加圧用回転体(加圧部材)の一例としての加圧ベルト52及び加圧ロール53とを備える。加圧ベルト52は、第1加圧部材に相当し、加圧ロール53は、第2加圧部材に相当する。定着装置50は、加熱ベルト51と加圧ベルト52及び加圧ロール53が圧接する圧接部が、所要の定着処理(加熱及び加圧)を行う定着処理部(ニップ部)Nを構成している。定着装置50は、加圧用回転体の数(図示例では、2つ)に応じて複数の第1及び第2ニップ部N1,N2を有している。
加熱ベルト51としては、図5に示されるように、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の耐熱性を有する合成樹脂に必要に応じてカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。なお、加熱ベルト51は、循環移動する回転体であり、図5においては便宜上、使用状態に倣った形状で図示されているが、自由状態では、円筒形状を成すものである。加熱ベルト51は、図3に示されるように、駆動源としての駆動モータ54によって回転駆動される加圧ロール53の加圧力に従って従動回転する。加熱ベルト51は、定着時、加圧ロール53によって予め定められた定着速度(例えば、200〜300mm/sec等)で循環移動するように回転駆動される。
加熱ベルト51は、ロール状の加熱用回転体である加熱ロールに比較して熱容量が大幅に小さく、後述する加熱手段58によって所要の定着温度に短時間で加熱される。従って、加熱ベルト51は、画像形成動作の開始信号が入力されると単時間に所要の定着温度に達して定着動作を開始することが可能となる。
加熱ベルト51は、図6に示されるように、その軸方向(移動方向と交差する方向)に沿った両端部にそれぞれ配置された一対のベルト端部保持部材(ベルト保持部材)55,56によって回転自在に保持されている。一対のベルト端部保持部材55,56は、加熱ベルト51の軸方向に沿った両端部にそれぞれ挿入され、当該加熱ベルト51を回転自在に保持する略楕円形状の一部を成す外周面を有する保持部551,561(図3参照)と、保持部551,561の両端部に加熱ベルト51の軸方向と交差する方向(径方向)に一体的に設けられた平板状のフランジ部552,562とを有している。一対のベルト端部保持部材55,56は、フランジ部552,562を介して図示しない定着装置50の筐体(フレーム)に取り付けられる。なお、ベルト端部保持部材55,56のフランジ部552,562の間隔は、加熱ベルト51の軸方向に沿った長さより僅かに長く設定されている。そのため、定着装置50は、加熱ベルト51の軸方向に沿った端部がベルト端部保持部材55,56のフランジ部552,562に圧接して損傷することが抑制される。
加熱ベルト51の内部には、図3に示されるように、一対のベルト端部保持部材55,56を互いに連結した状態で支持する支持部材57と、支持部材57に取り付けられて加熱ベルト51を内側から加熱する加熱手段58とが設けられている。
支持部材57は、図7に示されるように、ステンレス等の金属や耐熱性を有する合成樹脂により一方(図中、下方)に向けて略U字形状に形成されている。支持部材57は、加圧ベルト52及び加圧ロール53の加圧力を受ける剛性を有する部材である。支持部材57の長手方向に沿った両端部には、ベルト端部保持部材55,56を装着するための装着部571,572が設けられている。
加熱手段58は、図3に示されるように、耐熱性を有する合成樹脂などによって断面略矩形状の剛体として形成される加熱用基材(加熱パッド)581と、加熱用基材581の加圧側の側面(図中、左側面)に取り付けられる面状の発熱部材582とを備えている。加熱用基材581は、図8に示されるように、凹所583,584を介して支持部材57に嵌め込まれるか、又は図示しないネジ止め等の手段により支持部材57に固定した状態で取り付けられている。加熱用基材581は、図3に示されるように、ニップ部N1,N2側の側面に、加熱ベルト51の軸方向(長手方向)に沿って延在して発熱部材582を平面状に保持する3つの凸部585,586,585’を有している。加熱ベルト51の移動方向に沿った上流側に配置された第1の凸部585は、第1のニップ部N1のうち、加圧ベルト52を加圧する後述する加圧板523と対向するよう加圧ベルト52の移動方向に沿った下流側に位置している。また、加熱ベルト51の移動方向に沿った下流側に配置された第2の凸部586は、加圧ロール53の押圧位置に対応している。さらに、第1及び第2の凸部585,586は、支持部材57の側方に向けて折り曲げられた装着部571,572の位置にほぼ対応して設けられている。なお、図8中、符号581aは、加熱用基材581の加熱ベルト51の回転方向に沿った上流側の側面に設けられ、発熱部材582を係止するための凸部を示している。
発熱部材582は、図3及び図9に示されるように、金属や熱伝導性の高い耐熱性を有する合成樹脂などにより薄いシート状に形成されたシート状基材588と、シート状基材588の内面に積層されて発熱線や発熱層が絶縁された状態で一様に設けられた発熱層587とを有している。発熱層587は、図示しない電源装置から通電することによりニップ部N1及びN2の全領域にわたり面状に発熱する。シート状基材588は、加熱ベルト51の回転方向に沿った両端部が支持部材57に固定されている。また、発熱層587は、加熱ベルト51の回転方向に沿った上流側の端部が加熱用基材581に固定されている。
発熱部材582の内面には、図3に示されるように、第1のニップ部N1の下流側の端部に温度検知手段の一例としての温度センサ589が接触するように配置されている。発熱部材582は、温度センサ589からの検知信号に基づいて発熱層587への通電を制御装置200によって制御することにより、加熱ベルト51を所要の定着温度に調整される。なお、所要の定着温度は、記録用紙5の種類やサイズ等に応じて複数設定されていても良い。図3中、符号590は温度センサ589の信号線を示している。
また、第1のニップ部N1と第2のニップ部N2との間には、加熱ベルト51の背面を支持する耐熱性ゴム等の弾性体や耐熱性樹脂などからなる断面略T字形状の押圧部材591が配置されている。
この実施の形態では、図10に示されるように、加熱ベルト51に液状潤滑剤を塗布して潤滑するベルト状部材の潤滑装置80を備えている。潤滑装置80は、液状潤滑剤の漏れを防止する潤滑剤漏れ防止装置としても機能する。潤滑装置80は、主として、一対のベルト端部保持部材55,56と、加熱ベルト51の内周面に液状潤滑剤を塗布する塗布部材とから構成されている。図3において、符号592は、加熱用基材(加熱パッド)581の一部を示しているが、当該加熱用基材581の一部592を塗布部材で構成しても良い。また、液状潤滑剤は、初期的に、加熱ベルト51の内周面に塗布されていても良い。なお、加熱用基材581の一部592が塗布部材を構成する場合、当該加熱用基材581の一部592は、加熱ベルト51の軸方向に沿った略全長にわたり設けられている。ベルト端部保持部材55,56には、加熱ベルト51の周方向(回転方向)に沿って設けられ、加熱ベルト51の内面に塗布(供給)される液状潤滑剤の一例としてのオイルを保持して漏れを防止乃至抑制する第1溝部81と、加熱ベルト51の周方向(回転方向)に沿って且つ第1溝部81より軸方向に沿った外側(端部側)に設けられ、オイルを保持して漏れを防止乃至抑制する第2溝部82とが設けられている。
塗布部材592は、例えば、ノーメックス(商品名)等のフェルト部材からなる。塗布部材592には、粘度300csのアミノSiオイル等からなる液状潤滑剤としてのオイルが、2.0g程度含浸されている。塗布部材592は、図3に示されるように、ベルト端部保持部材55,56の加熱ベルト51の回転方向に沿った上流側の端部に接着等の手段によって固定した状態で設けられている。
第1溝部81は、ベルト端部保持部材55,56の保持部551,561に設けられている。また、第2溝部82は、ベルト端部保持部材55,56のフランジ部552,562に設けられている。第1及び第2溝部81,82は、ベルト端部保持部材55,56の保持部551,561及びフランジ部552,562に直接形成しても良い。この実施の形態では、第1及び第2溝部81,82が、ベルト端部保持部材55,56と当該ベルト端部保持部材55,56に装着された溝部形成部材83とから構成されている。尚、図10中の矢印は、加熱ベルト51の回転方向を示している。
更に説明すると、ベルト端部保持部材55,56には、図11及び図12に示されるように、保持部551,561からフランジ部552,562にわたって浅い凹所84,85が形成されている。ベルト端部保持部材55,56の保持部551,561に形成された凹所84は、当該保持部551,561に保持される加熱ベルト51の回転方向に沿った上流側の端部から所要の長さL1だけ下流側の位置から、加熱ベルト51の回転方向に沿った下流側の端部から所要の長さだけ上流側の位置まで、且つ保持部551,561に保持される加熱ベルト51の軸方向に沿った内側の端部から所要の長さL2だけ外側の位置から、フランジ部552,562にまでわたり略円筒形状の一部を成す形状に設けられている。また、ベルト端部保持部材55,56のフランジ部552,562に形成された凹所85は、加熱ベルト51の回転方向に沿った上流側の端部から所要の長さL1だけ下流側の位置から、加熱ベルト51の回転方向に沿った下流側の端部から所要の長さだけ上流側の位置まで径方向外周に沿って略環状の一部を成す形状に設けられている。
また、保持部551,561に形成された凹所84の底面及びフランジ部552,562に形成された凹所85の内側面には、第1及び第2溝部81,82に保持されたオイルを毛細管現象により溝部形成部材83の表面(外周面)に送るための微細な第1乃至第3通路841,842,843が形成されている。凹所84の底面に設けられた第1通路841は、保持部551,561の周方向に沿って第1溝部81と等しい長さを有するように形成されている。また、第1通路841は、保持部551,561の軸方向に沿って所要の間隔を隔てて複数本設けられている。一方、第2通路842は、保持部551,561の軸方向に沿って第1通路841より若干深く形成されている。また、第2通路842は、保持部551,561の周方向に沿って所要の間隔を隔てて複数本設けられている。さらに、第3通路843は、フランジ部552,562に形成された凹所85の内側面に径方向に沿って、第2通路842に対応した位置且つ当該第2通路842と同程度の深さに形成されている。また、第3通路843は、フランジ部552,562の周方向に沿って所要の中心角を隔てて複数本設けられている。
上記の如くベルト端部保持部材55,56に設けられた凹所84,85には、溝部形成部材83が装着されている。溝部形成部材83は、図13に示されるように、ベルト端部保持部材55,56に設けられた凹所84,85より一回り小さい略相似形状に形成されている。すなわち、溝部形成部材83は、ベルト端部保持部材55,56の保持部551,561に形成された凹所84に対応して、略円筒形状の一部を成す形状に形成された第1溝部形成部831と、ベルト端部保持部材55,56のフランジ部552,562に形成された凹所85に対応して、略環状の一部を成す形状に形成された第2溝部形成部832とを一体的に有している。溝部形成部材83の第1溝部形成部831には、軸方向に沿った内側の端部及び周方向に沿った両端部に、当該溝部形成部材83をベルト端部保持部材55,56の保持部551,561に形成された凹所84に圧入して固定した状態で装着するための爪部(凸部)834,835が複数設けられている。また、第1溝部形成部831には、ベルト端部保持部材55,56の第1通路841と第2通路842の交差位置に対応した位置に、凹所84に移動したオイルを毛細管現象により溝部形成部材83の表面へと移動させる連通孔836が複数開口されている。
第1溝部81は、図10及び図12に示されるように、ベルト端部保持部材55,56の凹所84に溝部形成部材83を装着することにより、凹所84の側面と溝部形成部材83の端面との間に形成される。また、第2溝部82は、ベルト端部保持部材55,56の凹所85に溝部形成部材83を装着することにより、凹所85の内周端面と溝部形成部材83の外周端面との間に形成される。なお、ベルト端部保持部材55,56の凹所84及び溝部形成部材83の対向する端縁には、面取りが施されており、第1及び第2溝部81,82の開口端は、テーパー状に形成されている。
また、第1溝部81の軸方向に沿った内側には、ベルト端部保持部材55,56の径方向に沿った外側に突出した第1段差部837が設けられており、第1溝部81に収容されたオイルの漏れをより一層防止乃至抑制している。
さらに、第2溝部82の径方向に沿った外側には、ベルト端部保持部材55,56の軸方向に沿った内側に突出した第2段差部838が設けられており、第2溝部82に収容されたオイルの漏れをより一層防止乃至抑制している。
ベルト端部保持部材55,56の保持部551,561は、図10及び図11に示されるように、その外周面に加熱ベルト51の軸方向に沿って設けられ、第1溝部81と第2溝部82とを接続する第3溝部86,87を備えている。第3溝部86,87は、第1溝部81の周方向に沿った上流側の一端部と第2溝部82の周方向に沿った上流側の一端部とを接続する溝部86と、第1溝部81の周方向に沿った下流側の他端部と第2溝部82の周方向に沿った下流側の他端部とを接続する溝部87とから構成されている。第3溝部86,87は、第1及び第2溝部81,82と同様に、ベルト端部保持部材55,56の凹所84に溝部形成部材83を装着することにより形成されている。
ベルト端部保持部材55,56の保持部551,561及びフランジ部552,562には、その外周を取り囲む堀状に第1乃至第3溝部81,82,86,87が設けられている。
なお、この実施の形態では、上述したように、ベルト端部保持部材55,56に加熱ベルト51の内周面にオイルを塗布する塗布部材592を設けた場合について説明したが、ベルト端部保持部材55,56の第1乃至第3溝部81,82,86,87及び凹所84,85に所要量のオイルを保持することが可能であれば、塗布部材592を省略しても良い。
また、溝部形成部材83の内周面及び軸方向に沿った外側面は、ベルト端部保持部材55,56の凹所84,85の外周面及び内側面に密着するように配置されている。
加圧ベルト52は、図3に示されるように、加熱ベルト51と同様に、例えばポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の合成樹脂に必要に応じてカーボンブラック等の抵抗調整剤などを分散させた材料で製作される無端状のベルトが使用される。加圧ベルト52は、加熱ベルト51に比較して周長(移動方向に沿った周囲の長さ)が短く設定されている。加圧ベルト52は、当該加圧ベルト52を加熱ベルト51に圧接させるとともに循環移動するよう回転自在に保持する加圧部材521の外周に回転自在に装着されている。
加圧部材521は、金属や耐熱性を有する合成樹脂等により断面略台形状に形成されている。加圧部材521の加熱ベルト51側の側面には、耐熱ゴム等からなる弾性部材522が設けられている。また、加圧部材521は、その背面側に配置された断面略L字形状の板金からなる加圧板523によって加熱ベルト51に加圧される。加圧板523は、加圧ベルト52の軸方向に沿った長さが当該加圧ベルト52より長く設定されている。加圧板523の長手方向に沿った両端部には、図3にハッチングを付して示されるように、後述する支持部材によって加圧ベルト52を加熱ベルト51に圧接するよう加圧する加圧部524が設けられている。加圧部材521には、加圧板523を挿入してニップ部N1に近い位置を直接加圧する凹所525が形成されている。
加圧ロール53は、円柱形状に形成された金属製の芯金531と、芯金531の外周に被覆された耐熱性を有する弾性体からなる弾性体層532とを有している。芯金531は、その両端部が加圧ロール53の軸方向に沿った端部から突出して回転軸を兼ねている。芯金531は、その軸方向に沿った一端部に設けられた図示しないギア等を介して駆動モータ54により回転駆動される。
<ベルト状部材の潤滑装置及び定着装置の動作>
この実施の形態に係る画像形成装置1は、制御装置200によって制御され、図示しないユーザインターフェイスやプリンタドライバ等からフルカラーの画像形成動作(プリント)の要求の指令情報を受けると、画像形成動作の開始に伴って定着装置50が駆動される。
定着装置50では、図3に示されるように、駆動モータ54によって加圧ロール53が回転駆動されるとともに、加熱手段58の加熱部材582に通電されて加熱ベルト51が加熱される。加圧ロール53が回転駆動されると、これに伴って加熱ベルト51及び加圧ベルト52が従動回転される。
加熱ベルト51の内周面には、塗布部材592によってオイルOが塗布され、当該加熱ベルト51とベルト端部保持部材55,56の保持部551,561との摺動抵抗が低減される。
そのため、定着装置50を継続的に使用していると、加熱ベルト51の内面に供給されたオイルOが、徐々に加熱ベルト51の軸方向に沿った内側及び外側に移動し、当該加熱ベルト51の両端部に位置するベルト端部保持部材55,56との隙間から漏れようとする。
ところで、ベルト端部保持部材55,56には、図10乃至図12に示されるように、その保持部551,561の外周面及びフランジ部552,562の内側面に、第1及び第2溝部81,82が設けられている。そのため、加熱ベルト51の軸方向に沿って移動したオイルOは、図14に示されるように、第1及び第2溝部81,82の内部に保持され収容される。したがって、加熱ベルト51が所要の方向に回転すると、当該加熱ベルト51の内面に塗布されたオイルOが、第1及び第2溝部81,82の内部に保持され収容されて、加熱ベルト51の軸方向に沿った内側の端部及び外側の端部から漏れるのを防止乃至抑制するようになっている。
また、第1及び第2溝部81,82の周方向に沿った両端部には、当該第1及び第2溝部81,82を連結するように第3及び第4溝部86,87が設けられている。そのため、加熱ベルト51の回転方向に沿った上流側及び下流側の端部からオイルOが漏れることが防止乃至抑制される。
第1及び第2溝部81,82の内部に保持され収容されたオイルOは、図14に示されるように、第1及び第2溝部81,82に連通するように設けられた第1乃至第3通路841,842,843を通って重力や毛細管現象により移動して、ベルト端部保持部材55,56の保持部551,561及びフランジ部552,562に設けられた凹所84,85の底面及び内側面に収容される。
凹所84,85の底面及び内側面に収容されたオイルOは、その量がある程度増加すると、やはり毛細管現象により溝部形成部材83の複数の連通孔836を介して当該溝部形成部材83の表面へと移動する。この溝部形成部材83の表面へと移動したオイルOは、加熱ベルト51の内周面に供給されて再度塗布される。
このように、定着装置50では、加熱ベルト51の内面に供給されたオイルOが漏れることが防止乃至抑制される。よって、定着装置50では、加熱ベルト51の内面に供給されたオイルOが漏れて不本意に減少し、加熱ベルト51の摺動抵抗が増加したり、漏れたオイルOが加熱ベルト51の表面に回り込んで記録用紙5を汚染することが防止乃至抑制される。
なお、前記実施の形態では、画像形成装置としてモノクロの画像を形成する画像形成装置について説明したが、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)及びブラック(K)の4色のトナー像を形成するフルカラー画像形成装置についても同様に適用できることは勿論である。
また、前記実施の形態では、第1及び第2溝部81,82をベルト端部保持部材55,56と溝部形成部材83とに形成した場合について説明したが、第1及び第2溝部81,82をベルト端部保持部材55,56に直接形成しても良い。
また、前記実施の形態では、ベルト状部材として加熱ベルトに適用した場合について説明したが、加圧ベルトに使用しても、加熱ベルト及び加圧ベルトの双方に使用しても勿論良い。その際、加熱ベルト及び加圧ベルトの構成は、前記実施の形態のものに限定されないことは勿論である。
1…画像形成装置
1a…画像形成装置本体
11…感光体ドラム
14…現像装置
50…定着装置
51…加熱ベルト
52…加圧ベルト
53…加圧ロール
55,56…ベルト端部保持部材
551,561…保持部
552,562…フランジ部
80…潤滑装置
81…第1溝部
82…第2溝部

Claims (9)

  1. ベルト状部材の軸方向に沿った両端部にそれぞれ配置され、前記ベルト状部材を回転自在に保持する一対のベルト保持部材と、
    前記一対のベルト保持部材の外周面に周方向に沿って設けられ、前記ベルト状部材の内面に存在する液状潤滑剤を保持する第1溝部と、
    前記一対のベルト保持部材の外周面に周方向に沿って且つ前記第1溝部より軸方向に沿った外側に設けられ、前記液状潤滑剤を保持する第2溝部と、
    を備えるベルト状部材の潤滑装置。
  2. 前記第1溝部の軸方向に沿った内側には、前記一対のベルト保持部材の径方向に沿った外側に突出した段差部を設けた請求項1に記載のベルト状部材の潤滑装置。
  3. 前記一対のベルト保持部材の外周面には、当該外周面より低く形成された凹所が周方向に沿って設けられ、前記凹所に前記第1溝部を形成する溝部形成部材を装着することにより、前記凹所の内側面と前記溝部形成部材の端面との間に前記第1溝部を形成した請求項1又は2に記載のベルト状部材の潤滑装置。
  4. 前記一対のベルト保持部材は、軸方向に沿った両端部に前記ベルト状部材の径方向外方向に突出したフランジ部を有し、前記第2溝部を前記一対のベルト保持部材のフランジ部に設けた請求項1に記載のベルト状部材の潤滑装置。
  5. 前記第2溝部の径方向に沿った外側には、前記ベルト状部材の軸方向に沿った内側に突出した段差部を設けた請求項4に記載のベルト状部材の潤滑装置。
  6. 前記一対のベルト保持部材の外周面に前記ベルト状部材の軸方向に沿って設けられ、前記第1溝部と前記第2溝部とを接続する第3溝部を備えた請求項1に記載のベルト状部材の潤滑装置。
  7. 前記第3溝部は、前記第1溝部の周方向の一端部と前記第2溝部の周方向の一端部とを接続する溝部と、前記第1溝部の周方向の他端部と前記第2溝部の周方向の他端部とを接続する溝部とからなる請求項6に記載のベルト状部材の潤滑装置。
  8. 互いに圧接して回転自在に配置され、少なくとも一方がベルト状部材からなる加熱部材及び加圧部材と、
    前記ベルト状部材からなる加熱部材又は加圧部材の少なくとも一方の内面に供給される液状潤滑剤を保持するベルト状部材の潤滑装置と、
    を備え、
    前記ベルト状部材の潤滑装置として請求項1乃至7のいずれかに記載のベルト状部材の潤滑装置を用いた定着装置。
  9. 記録媒体に画像を形成する画像形成部と、
    前記画像形成部によって前記記録媒体に形成された画像を定着する定着手段と、
    を備え、
    前記定着手段として請求項8に記載の定着装置を用いた画像形成装置。
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