(57)【要約】【課題】潤滑剤を安定して供給して定着ベルトを円滑に回転させることのできる定着装置を提供する。【解決手段】定着装置９は、回転可能な無端状の定着ベルト２１と、前記定着ベルト２１を加熱する面状発熱体２３と、前記面状発熱体２３を前記定着ベルト２１の内周面２１ａに接触するように保持する支持部材２５と、前記定着ベルト２１を挟んで前記面状発熱体２３に押圧されて、前記定着ベルト２１との間に、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧する加圧領域Ｎを形成する加圧部材２７と、を備える。前記面状発熱体２３は、回転する前記定着ベルト２１の内周面２１ａに対して潤滑剤を介して摺動する摺動面２３ａを有する。前記支持部材２５は、補充用の潤滑剤を収容する収容室４１と、前記収容室４１から前記摺動面２３ａへ補充用の潤滑剤を供給する通路４３と、を有している。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトを加熱する面状発熱体と、
前記面状発熱体を前記定着ベルトの内周面に接触するように保持する支持部材と、
前記定着ベルトを挟んで前記面状発熱体に押圧されて、前記定着ベルトとの間に、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧する加圧領域を形成する加圧部材と、を備え、
前記面状発熱体は、回転する前記定着ベルトの内周面に対して潤滑剤を介して摺動する摺動面を有し、
前記支持部材は、
補充用の潤滑剤を収容する収容室と、
前記収容室から前記摺動面へ補充用の潤滑剤を供給する通路と、
を有していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
補充用の潤滑剤の粘度は、前記定着ベルトの内周面と前記摺動面との間に介される潤滑剤の粘度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
補充用の潤滑剤は、粘度の異なる複数の潤滑剤を含んでいることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記支持部材は、前記面状発熱体が収容される凹部を有し、
前記収容室は、前記面状発熱体の前記摺動面とは反対側の面と前記凹部の底面との間に形成され、
前記通路は、前記面状発熱体の側面と前記凹部の側面との間に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
用紙にトナー像を形成する画像形成部と、
前記トナー像を前記用紙に定着する請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置と、を備えていることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、用紙にトナー像を定着させる定着装置及びこの定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
定着装置には、無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内周面に接触して定着ベルトを加熱する面状発熱体と、定着ベルトを挟んで面状発熱体に押圧されて、定着ベルトとの間に加圧領域を形成する押圧部材と、を備える構成がある。押圧部材が回転すると、定着ベルトが押圧部材に従動して回転し、トナー像が転写された用紙が加圧領域を通過する際にトナー像が加熱及び加圧されて用紙に定着される。
【０００３】
面状発熱体は、回転する定着ベルトの内周面に対して摺動する摺動面を有している。定着ベルトを円滑に回転させるために、定着ベルトの内周面と面状発熱体の摺動面との間には潤滑剤が介在されている。しかし、定着ベルトの回転によって、潤滑剤は、定着ベルトの内周面と面状発熱体の摺動面との間に留まらず、定着ベルトの内周面を伝って流れ出す。また、面状発熱体によって定着ベルトが加熱されると、潤滑剤の粘度が低下してより流れ出しやすくなる。
【０００４】
このように定着ベルトの内周面と面状発熱体の摺動面との間に存在する潤滑剤の量が減ると、定着ベルトが回転する際に面状発熱体に対する負荷が増加し、定着ベルトが円滑に回転できなくなる虞がある。また、定着ベルトの内周面の摩耗が促進される。
【０００５】
そこで、特許文献１には、平板状の加熱体（面状発熱体）を支持する支持体に、潤滑剤を拡散させる拡散手段を設けた加熱装置（定着装置）が記載されている。拡散手段は、一例として、複数のボスであり、被加熱体（用紙）が侵入する側に設けられている。拡散手段を設けることで、潤滑剤が長手方向に均一に拡散するようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１０１６９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記特許文献１に記載されているように複数のボスを設けた場合、定着ベルトの回転によってボスが摩耗してしまい、潤滑剤の拡散効果が持続しない虞がある。
【０００８】
本発明は上記事情を考慮し、潤滑剤を安定して供給して定着ベルトを円滑に回転させることのできる定着装置及びこの定着装置を備える画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の定着装置は、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを加熱する面状発熱体と、前記面状発熱体を前記定着ベルトの内周面に接触するように保持する支持部材と、前記定着ベルトを挟んで前記面状発熱体に押圧されて、前記定着ベルトとの間に、トナー像が転写された用紙を加熱及び加圧する加圧領域を形成する加圧部材と、を備え、前記面状発熱体は、回転する前記定着ベルトの内周面に対して潤滑剤を介して摺動する摺動面を有し、前記支持部材は、補充用の潤滑剤を収容する収容室と、前記収容室から前記摺動面へ補充用の潤滑剤を供給する通路と、を有していることを特徴とする。
【００１０】
本発明の定着装置において、補充用の潤滑剤の粘度は、前記定着ベルトの内周面と前記摺動面との間に介される潤滑剤の粘度よりも高いことを特徴としてもよい。
【００１１】
本発明の定着装置において、補充用の潤滑剤は、粘度の異なる複数の潤滑剤を含んでいることを特徴としてもよい。
【００１２】
本発明の定着装置において、前記支持部材は、前記面状発熱体が収容される凹部を有し、前記収容室は、前記面状発熱体の前記摺動面とは反対側の面と前記凹部の底面との間に形成され、前記通路は、前記面状発熱体の側面と前記凹部の側面との間に形成されていることを特徴としてもよい。
【００１３】
本発明の画像形成装置は、用紙にトナー像を形成する画像形成部と、前記トナー像を前記用紙に定着する前記定着装置と、を備えていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、収容室から面状発熱体の摺動面及び支持部材の外周面へ通路を通って潤滑剤が随時補充されるので、潤滑剤の総量を増やすことができ、定着ベルトの内周面と面状発熱体の摺動面との間に、潤滑剤を介在させておくことができる期間を延長することができる。したがって、より長期間にわたって定着ベルトを円滑に回転させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るプリンターの内部構成を模式的に示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る定着装置を示す断面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る定着装置において、面状発熱体と支持部材とを示す分解斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る定着装置の第２の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照しつつ本発明の画像形成装置及び定着装置について説明する。
【００１７】
まず、図１を用いて、画像形成装置としてのプリンターの全体の構成について説明する。図１はプリンター１の内部構成を模式的に示す正面図である。以下、図１における紙面手前側をプリンター１の正面側（前側）とする。各図のＵ及びＬｏは、それぞれ上方向及び下方向を示す。
【００１８】
プリンター１の装置本体２には、用紙Ｓが収容される給紙カセット３と、給紙カセット３から用紙Ｓを送り出す給紙装置５と、用紙Ｓにトナー像を形成する画像形成部７と、トナー像を用紙Ｓに定着する定着装置９と、用紙Ｓを排紙する排紙装置１１と、排紙された用紙Ｓが積載される排紙トレイ１３と、が備えられている。さらに、装置本体２には、給紙装置５から、画像形成部７と定着装置９とを通って排紙装置１１に向かう用紙Ｓの搬送経路１５が形成されている。
【００１９】
次に、定着装置９について、図２及び図３を参照して説明する。図２は定着装置の断面図、図３は面状発熱体と支持部材とを示す分解斜視図である。
【００２０】
図２に示されるように、定着装置９は、定着ベルト２１と、定着ベルト２１を加熱する面状発熱体２３と、面状発熱体２３を支持する支持部材２５と、定着ベルト２１との間に加圧領域Ｎを形成する加圧部材としての加圧ローラー２７と、を備えている。
【００２１】
定着ベルト２１は無端状のベルトであり、所定の内径と用紙Ｓの幅よりも長い幅とを有している。定着ベルト２１は、可撓性を有する材料で形成され、基材層と、基材層の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。基材層は、ＳＵＳやＮｉ等の金属で形成される。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、ＰＦＡチューブ等で形成される。基材層の内周面に摺動層が形成される場合もある。摺動層は、ポリイミドアミドやＰＴＦＥ等で形成される。定着ベルト２１の両端部は、定着ハウジング（図示省略）に回転可能に支持されている。
【００２２】
定着ベルト２１の中空部には、ステー３１が貫通している。ステー３１の両端部は、定着ハウジングに支持されている。
【００２３】
面状発熱体２３は平板状の部材であり、定着ベルト２１の周方向Ｘに沿った所定の長さと、定着ベルト２１の幅（周方向Ｘと交差する幅方向Ｙに沿った長さ）と同等の幅と、所定の厚さとを有している。面状発熱体２３は、ステンレスやセラミック製の基板と、ガラス等から成る電気絶縁層と、電極を有する抵抗発熱体層と、保護層とが順番に積層された積層構造を有している。保護層の表面は平坦に形成されて、定着ベルト２１の内周面２１ａに接触する摺動面２３ａとなっている。電極を通して抵抗発熱体層に通電することで抵抗発熱体層が発熱する。
【００２４】
支持部材２５は、略半円筒状の部材であり、定着ベルト２１の幅と同等の幅を有している。支持部材２５は、例えば、液晶ポリマー等の耐熱性の樹脂で形成されている。
【００２５】
支持部材２５の外周面２５ａは、定着ベルト２１の内周面２１ａに沿うように湾曲している。支持部材２５の頂部には、平坦な外周面３３ａを有する平坦部３３が、幅方向Ｙに沿って形成されている。平坦部３３には、面状発熱体２３を収容するための凹部３５が幅方向Ｙに沿って形成されている。図３にも示されるように、凹部３５は、面状発熱体２３と同等の平面形状の直方体形状であり、底面と、幅方向Ｙに対向する一対の短側面と、周方向Ｘに対向する一対の長側面と、を有している。凹部３５の深さは、面状発熱体２３の厚さよりも深い（一例として、面状発熱体２３の厚さの２倍程度）。凹部３５内には、各長側面と底面との隅に沿って、段部３７が形成されている。各段部３７は、凹部３５の深さの半分程度の高さであり、平坦部３３の外周面と平行な載置面３７ａを有している。各段部３７には、幅方向Ｙに所定の間隔を開けて複数の切り欠き３９が形成されている。
【００２６】
面状発熱体２３は、摺動面２３ａ（保護層の表面）が外側となる向きで凹部３５に嵌め込まれて、一対の段部３７の載置面３７ａに載置される。これにより、面状発熱体２３の摺動面２３ａが、支持部材２５の外周面２５ａの一部（平坦部３３の外周面３３ａ）を形成する。また、面状発熱体２３の、摺動面２３ａとは反対側の面（基板の表面）と、凹部３５の底面との間に、潤滑剤が収容される収容室４１としての空域が形成される。なお、面状発熱体２３は、凹部３５に嵌め込まれているだけであるので、面状発熱体２３の周囲の側面と、凹部３５の側面との間は完全に液密に密着しておらず、わずかな隙間があいている。この隙間が、収容室４１に収容された潤滑剤の通路４３となる。
【００２７】
図２に示されるように、支持部材２５は、凹部３５に嵌め込まれた面状発熱体２３の摺動面２３ａが、定着ベルト２１の内周面２１ａに上側から接触するようにステー３１に保持されている。これにより、定着ベルト２１によって面状発熱体２３が凹部３５に保持される。なお、平坦部３３の外周面３３ａと、平坦部３３の外周面３３ａ以外の支持部材２５の外周面２５ａの一部も、定着ベルト２１の内周面２１ａに接触している。
【００２８】
加圧ローラー２７は、芯金と、芯金の外周面に設けられる弾性層と、弾性層の外周面に設けられる離型層と、を有している。弾性層は、シリコンゴム等で形成される。離型層は、ＰＦＡチューブ等で形成される。
【００２９】
加圧ローラー２７は、定着ベルト２１の下方から面状発熱体２３に押し付けられるように支持されている。これにより、定着ベルト２１と加圧ローラー２７との間に加圧領域Ｎが形成される。周方向Ｘに沿った加圧領域Ｎの長さＬ１は、面状発熱体２３の長さＬ２よりも短い。加圧ローラー２７はモーター（図示省略）によって駆動されて回転する。加圧ローラー２７がモーターで駆動されて回転すると、定着ベルト２１は、加圧ローラー２７とは反対の方向に従動回転する。これにより、加圧領域Ｎを用紙Ｓが通過する。
【００３０】
上記構成を有する定着装置９の定着動作について説明する。まず、加圧ローラー２７がモーターによって駆動されて回転し、定着ベルト２１は、加圧ローラー２７に従動して、加圧ローラー２７の回転方向とは反対の方向（図２の時計回り方向）に回転する。同時に、面状発熱体２３が駆動されて定着ベルト２１を加熱する。定着ベルト２１は、所定の制御温度（例えば、１６０℃）となるまで加熱される。このように定着ベルト２１が加熱された後、トナー像が転写された用紙Ｓが加圧領域Ｎに搬送される。用紙Ｓは加圧領域Ｎを通過時に、定着ベルト２１によって加熱されると共に加圧ローラー２７と定着ベルト２１とによって加圧されて、トナー像が用紙Ｓに定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは、加圧領域Ｎから搬送経路１５に沿って搬送される。
【００３１】
面状発熱体２３の摺動面２３ａと、定着ベルト２１の内周面との間には、潤滑剤（以降、初期潤滑剤とする）が介在されている。潤滑剤は、一例として、フッ素系グリス（基油粘度：１５０〜３５０ｍｍ２／ｓ、ちょう度：ＮＬＧＩちょう度番号１〜３号）である。これにより、定着ベルト２１の内周面が面状発熱体２３の摺動面２３ａ、あるいは、支持部材２５の外周面２５ａ（平坦部３３の外周面３３ａを含む）に対して円滑に摺動するようになっている。また、支持部材２５の収容室４１には、補充用の潤滑剤が収容されている。この潤滑剤は、初期潤滑剤と同じものとすることができる。前述のように、定着ベルト２１の回転によって、初期潤滑剤は、定着ベルト２１の内周面２１ａと面状発熱体２３の摺動面２３ａとの間に留まらず、定着ベルト２１の内周面２１ａを伝って流れ出し、定着ベルト２１の内周面２１ａと、支持部材２５の外周面２５ａとの間にも介在するようになる。あるいは、定着ベルト２１の内周面２１ａから外部へ漏れ出す場合もある。
【００３２】
また、潤滑剤は、温度が高いほど粘度が低下する性質を有している。面状発熱体２３によって定着ベルト２１が加熱されると、潤滑剤の粘度が低下して流動性が高くなり、より流れ出しやすくなる。
【００３３】
一方で、収容室４１に収容された潤滑剤は、重力あるいは毛細管現象によって、一対の段部３７に形成された複数の切り欠き３９を通り、さらに、面状発熱体２３の周囲の側面と凹部３５の側面との間の通路４３を通り、面状発熱体２３の摺動面２３ａ、あるいは、支持部材２５の外周面２５ａに供給される。特に、定着ベルト２１が加熱されて潤滑剤の粘度が低下すると、より活発に供給されるようになる。
【００３４】
上記説明したように、本発明の定着装置９によれば、補充用の潤滑剤を収容する収容室４１を有し、収容室４１から面状発熱体２３の摺動面２３ａ及び支持部材２５の外周面２５ａへ通路４３を通って潤滑剤が随時補充されるので、潤滑剤の総量を増やすことができ、定着ベルト２１の内周面２１ａと面状発熱体２３の摺動面２３ａとの間に、潤滑剤を介在させておくことができる期間を延長することができる。したがって、より長期間にわたって、定着ベルト２１の回転時の面状発熱体２３に対する負荷を低減して、定着ベルト２１を円滑に回転させることができる。さらに、定着ベルト２１の内周面の摩耗も防止できる。
【００３５】
また、通路４３（面状発熱体２３の側面と凹部３５の側面との間の隙間）の幅は比較的狭いので、収容室４１から摺動面２３ａへ潤滑剤は一気に供給されることはなく、徐々に供給されようになっている。切り欠き３９の位置や通路４３の幅を調整することで、供給される潤滑剤の量や供給位置を調整することができる。
【００３６】
なお、本実施形態では、支持部材２５の凹部３５の段部３７に、潤滑剤の通路として複数の切り欠き３９を形成したが、必ずしも切り欠き３９を形成する必要ない。前述のように、面状発熱体２３は凹部３５に嵌め込まれて段部３７に載置されているだけであるので、面状発熱体２３の、摺動面２３ａと反対側の面と段部３７の載置面３７ａとの間にはわずかな隙間が存在しており、その隙間から通路４３に潤滑剤を供給することが可能である。ただし、凹部３５の側面に通路としての溝を形成してもよい。
【００３７】
次に、定着装置９の第１の変形例について説明する。第１の変形例では、初期潤滑剤よりも粘度の高い潤滑剤（一例として、基油粘度：３５１〜５００ｍｍ２／ｓ、ちょう度：ＮＬＧＩちょう度番号２〜４号のフッ素系グリス）を収容室４１に収容する。
【００３８】
潤滑剤の粘度が高いほど、収容室４１から摺動面へ潤滑剤が供給されるタイミングは遅くなる。このため、第１の変形例では、前記の実施形態の場合（初期潤滑剤と同じ粘度の潤滑剤が収容室４１に収容される場合）よりも、収容室４１から摺動面へ潤滑剤が供給されるタイミングを遅くすることができる。つまり、使用期間の前半では、初期潤滑剤が主に使用され、後半では収容室４１から潤滑剤が補充される。したがって、より長期にわたって、収容室４１から摺動面２３ａへ潤滑剤を補充することができる。
【００３９】
次に、定着装置９の第２の変形例について、図４を参照して説明する。図４は定着装置の断面図である。
【００４０】
第２の変形例では、収容室４１が、幅方向に沿った仕切り４５によって、仕切り４５の一方の側（定着ベルト２１の回転方向の下流流側）の下流側室４１Ａと、仕切り４５の他方の側（定着ベルト２１の回転方向の上流側）の上流側室４１Ｂとに区切られている。下流側室４１Ａには、初期潤滑剤と同じ潤滑剤が収容される。一方、上流側室４１Ｂには、初期潤滑剤よりも粘度の高い潤滑剤（一例として、基油粘度：３５１〜５００ｍｍ２／ｓ、ちょう度：ＮＬＧＩちょう度番号２〜４号のフッ素系グリス）が収容される。
【００４１】
この変形例においても、初期潤滑剤の総量を多くすることができる。つまり、使用期間の前半で使用される初期潤滑剤の量を増やすことができる。したがって、より長期にわたって、収容室４１から摺動面２３ａへ潤滑剤を補充することができる。また、上流側室４１Ｂに収容された粘度の高い潤滑剤は、主に定着ベルト２１の回転方向の上流側の通路４３を通って、通路４３の下流側の摺動面２３ａに搬送される。このため、使用期間の後半で初期潤滑剤の量が減少した場合にも、摺動面２３ａに潤滑剤を確実に供給できる。したがって、定着ベルト２１の内周面２１ａと面状発熱体２３の摺動面２３ａとの間に、潤滑剤を介在させておくことができる期間をより延長することができる。
【００４２】
なお、収容室４１には、初期潤滑剤よりも粘度の高い複数の潤滑剤を収容してもよい。この場合は、潤滑剤を摺動面２３ａに補充するタイミングを分散することができるので、定着ベルト２１の内周面２１ａと面状発熱体２３の摺動面２３ａとの間に、潤滑剤を安定的に介在させておくことができる。
【００４３】
本実施形態では、収容室４１を、面状発熱体２３が収容される凹部３５に形成し、さらに、凹部３５の周囲と面状発熱体２３の間の隙間に通路４３を形成したので、支持部材２５の構成を簡易にすることができる。ただし、凹部３５とは別の収容空間を支持部材２５に形成してもよい。この場合は、収容空間と摺動面２３ａとの間に支持部材２５を貫通する通路を形成する。
【００４４】
本発明は特定の実施形態について記載されてきたが、本発明は上記実施形態に限定されない。本発明の範囲及び主旨を逸脱しない限りにおいて、当業者は上記実施形態を改変可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１  プリンター（画像形成装置）
７  画像形成部
９  定着装置
２１  定着ベルト
２３  面状発熱体
２３ａ  摺動面
２５  支持部材
２７  加圧ローラー（加圧部材）
３５  凹部
４１  収容室
４３  通路
Ｎ  加圧領域
【図１】
2020122850.tif 000003
【図２】
2020122850.tif 000004
【図３】
2020122850.tif 000005
【図４】
2020122850.tif 000006