(57)【要約】【課題】加圧ローラへの離型剤の塗り過ぎを防止しつつ、構成を単純化して故障の原因となる恐れを払拭できるベルト定着装置及び画像形成装置を提供すること。【解決手段】定着ローラ４１と加熱ローラ４２とを備えたローラ部に定着ベルト４６を掛架し、その定着ベルト４６を挟んで定着ローラ４１に圧接して定着ニップＮを形成する加圧ローラ４５を、定着ローラ４１に対して進退動可能に設け、離型剤を含浸した離型剤塗布ローラ４９１を、加圧ローラ４５を前進動して定着ニップＮの形成と同時に加圧ローラ４５に外接するように設ける。【選択図】図５
2010139879.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと加熱ローラとを備えたローラ部に定着ベルトを掛架し、該定着ベルトを挟んで前記定着ローラに圧接して定着ニップを形成する加圧ローラを、前記定着ローラに対して進退動可能に設け、離型剤を含浸した離型剤塗布部材を、前記加圧ローラを前進動して前記定着ニップの形成と同時に前記加圧ローラに外接するように設けたことを特徴とするベルト定着装置。
【請求項２】
前記トナー像を作像すると共に該トナー像を前記転写紙に転写する画像形成手段と、請求項１に記載のベルト定着装置とを備えた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、電子写真方式の画像形成装置に用いられるベルト定着装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置に組み込まれるベルト定着装置として、例えば、加圧ローラに微量オイル（離型剤）塗布ローラを従動可能に常時当接したものがある。このものによれば、定着ベルト表面が帯電し、転写紙からトナーを引きつける現象（いわゆる静電オフセット）の抑制や、加圧ローラへのトナーや紙粉の固着が防止でき、好適なものである（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
他の定着装置としては、定着ローラから加圧ローラを接離させる加圧回転体接離機構と、定着部材（定着ローラや定着ベルト）から離型剤塗布ローラを接離させる接離機構とを備え、接離機構が、加圧回転体接離機構による加圧ローラの移動もしくは加圧軽減と連動して、離型剤塗布ローラを定着ローラから離間するようにしたものがある。
この定着装置によれば、待機時に定着部材を加熱回転させても加圧ローラとの圧接により定着部材の表面を磨耗させて定着部材の寿命を低下させるのを防ぐとともに、待機時に離型剤を余分に塗布してしまうことなども防ぐことができる好適なものである（例えば特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００６−２０１６４０号公報
【特許文献２】特開２００５−３２６５２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１のベルト定着装置は、微量オイル塗布ローラを加圧ローラに従動可能に常時当接した構成であることから、離型剤を加圧ローラに塗り過ぎてしまう。
特許文献２のベルト定着装置は、定着部材（定着ローラや定着ベルト）から離型剤塗布ローラを接離させる接離機構を設けて、離型剤の適量の塗布を実現しているものの、定着ローラから加圧ローラを接離させる加圧回転体接離機構と独立した構成であることから、装置が複雑化して故障の原因となる恐れがある。
【０００５】
本発明は、このような状況に鑑みてなされたものであり、加圧ローラへの離型剤の塗り過ぎを防止しつつ、構成を単純化して故障の原因となる恐れを払拭できるベルト定着装置及び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】
【０００６】
上記技術課題を達成するために、本発明は、下記の技術的手段を講じた。
請求項１にかかる発明は、定着ローラと加熱ローラとを備えたローラ部に定着ベルトを掛架し、該定着ベルトを挟んで前記定着ローラに圧接して定着ニップを形成する加圧ローラを、前記定着ローラに対して進退動可能に設け、離型剤を含浸した離型剤塗布部材を、前記加圧ローラを前進動して前記定着ニップの形成と同時に前記加圧ローラに外接するように設けたベルト定着装置を特徴とする。
請求項２にかかる発明は、前記トナー像を作像すると共に該トナー像を前記転写紙に転写する画像形成手段と、請求項１に記載のベルト定着装置とを備えた画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、離型剤塗布部材を、定着ローラに加圧ローラが圧接すると同時に加圧ローラに外接するように設けたことで、定着ベルトの寿命低下防止はもとより、加圧ローラへの離型剤の塗り過ぎを防止でき、構成も単純化して故障の原因となる恐れを払拭できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
本発明の実施の形態を説明する。本発明の要部は、ベルト定着装置であるが、その要部を詳述する前に、本実施の形態にかかる画像形成装置の概略を説明する。
【０００９】
本実施の形態にかかる画像形成装置は、図１に示すように、タンデム方式を採用したフルカラー画像が形成可能なカラー画像形成装置であり、４色分解された４個の作像ユニット１０（Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック））が、複数のローラ２１、２２、２３、２５、３２、３３に掛架された無端状の中間転写ベルト２０の上部走行辺に沿って並設されている。
【００１０】
各作像ユニット１０は、扱うトナーの色が異なるのみで、その構成は同一であり、図１では、一番左側のイエロー作像ユニット１０Ｙのみ、ユニットを構成する機器に符号を付している。
【００１１】
この作像ユニット１０は、像担持体としての感光体ドラム１１と、この感光体ドラム１１の周りに配設された、帯電手段１２、現像装置１３、クリーニング装置１４と、感光体ドラム１１に対向するように中間転写ベルト２０の内側に一次転写部を構成する転写ローラ（転写部材）１５とを備えてなる。また、本実施の形態にかかる画像形成装置１は、各作像ユニット１０毎に露光手段を備えており、例えばＬＥＤ等の露光手段１６が帯電手段１２と現像装置１３の間に位置して配置されている。なお、露光手段としては、各作像ユニット１０に共通の露光装置、例えばレーザ書込み装置を用いることも可能である。
【００１２】
また、この画像形成装置１は、中間転写ベルト２０の支持ローラの一つである転写対向ローラ３２に対向して第二の転写手段である転写ローラ３１が配置されている。その転写ローラ３１の、図中右側にはレジストローラ対５４が、図中左側には無端状の搬送ベルト５５が配設されている。
搬送ベルト５５の、図中左側には、本発明の要部であるベルト定着装置４０が設けられている。詳細は後述する。
【００１３】
画像形成装置１内の下部には転写紙Ｐ束を収納する給紙トレイ５０が配置され、給紙手段としてピックアップコロ５１、分離給送ローラ５２を有している。また、図１において、一点鎖線で示す転写紙搬送経路中の適宜の位置には、搬送ローラ５３が配置される。さらに図示はしないが、転写紙ガイドが適宜設けられる。このほか、必要に応じて、手差し給紙部や転写紙反転部を設けることもできる。また、画像読取装置（スキャナ）や自動原稿給送装置（ＡＤＦ）などを装着することも可能である。
【００１４】
次に、本実施の形態にかかる画像形成装置１の画像形成動作について簡単に説明する。
上記作像ユニット１０の感光体ドラム１１が図示しない駆動手段によって図中反時計方向に回転駆動され、その感光体ドラム１１の表面が帯電手段１２によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された感光体表面には露光手段１６からの走査光が照射され、これによって感光体ドラム１１表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム１１に露光され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、シアン及び黒の色情報に分解した単色の画像情報である。このように形成された静電潜像に現像装置１３から各色トナーが付与され、トナー像として可視化される。
【００１５】
また、中間転写ベルト２０が図中時計回りに走行駆動され、各作像ユニット１０において一次転写ローラ１５の作用により感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０に各色トナー像が順次重ね転写される。このようにして中間転写ベルト２０はその表面にフルカラーのトナー像を担持する。なお、作像ユニット１０のいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、複数の作像ユニットを用いて２色又は３色の画像を形成したりすることもできる。モノクロプリントの場合は、４個の作像ユニットのうち、図の一番右側の黒ユニット１０Ｂｋを用いて画像形成を行う。
そして、トナー像を転写した後の感光体ドラム１１表面に付着する残留トナーは、クリーニング装置１４によって感光体ドラム表面から除去され、次いでその表面が図示しない除電器の作用を受けて表面電位が初期化されて次の画像形成に備える。
【００１６】
一方、給紙トレイ５０から転写紙Ｐが給送され、レジストローラ対５４によって、中間転写ベルト２０上に担持されたトナー像とのタイミングを取って二次転写位置に向けて送り出される。第二の転写手段である転写ローラ３１によって中間転写ベルト表面のトナー像が転写紙Ｐ上に一括して転写される。トナー像を転写された転写紙Ｐは搬送ベルト５５によってベルト定着装置４０へと送られ、ベルト定着装置４０を通過するとき、熱と圧力によってトナー像が転写紙Ｐに熔融定着される。トナー像が定着された転写紙Ｐは図示しない排紙トレイに排出される。
【００１７】
次に本発明の要部であるベルト定着装置４０について詳述する。
ベルト定着装置４０は、定着部と、加圧ローラ４５と、加圧力調整部と、離型剤塗布部と、制御部（図示せず）とを備えてなる。
【００１８】
定着部は、定着ローラ４１と、加熱ローラ４２と、加熱ローラ支持部と、定着ベルト４６とを備えてなる。
【００１９】
定着ローラ４１は、両端に縮径された支軸部４１ａが延設された丸軸状の金属からなる芯金４１１と、支軸部４１ａを除いた部位である胴部に被覆された発泡シリコーンゴム４１２と、胴部に被覆された発泡シリコーンゴム４１２と同一外径で円板状に形成されると共に外周縁部４１ｂが面取り形成され、胴部の両端に回動可能に設けられベルト寄りを抑制させる空転リング４１３とを備え、ベアリング４１４を介してベルト定着装置４０の機枠ｍに軸支されている。
【００２０】
上述した発泡シリコーンゴム４１２は、断熱性が高いことから、後述する定着ベルト４６の表面の温度を低下させにくく、立ち上り時間を短縮できる。また、弾性変形に富んだ発泡体であることから、低荷重で定着ローラ４１を圧縮させて定着ニップＮの長さを所望の長さに形成することができる。換言すれば、定着ニップＮにおける転写紙Ｐの通過時間を容易に確保することができる。
この定着ローラ４１の実施例としては、その胴部の直径は５２ｍｍ程度、発泡シリコーンは、肉厚が１４ｍｍ程度で、軸上硬度が２５〜５０Ｈｓ（アスカＣ）である。
【００２１】
加熱ローラ４２は、耐食性を向上させるために表面がアルマイト処理されたアルミニウム等の熱伝導率の高い金属材で、両端に縮径された支軸部４２ａが延設され、加熱源であるヒータ（不図示）が内装された中空丸軸状に形成される。また、この加熱ローラ４２は、胴部に被覆された発泡シリコーンゴム４１２と同一外径で円板状に形成されると共に外周縁部４２ｂが面取り形成され、胴部の両端に回動可能に設けられた空転リング４２１（上述した定着ローラ４１用の空転リング４１３と実質的に同じ）とを備え、定着ローラ４１から所定の間隔をおいて、後述する加圧力調整部に軸支されている。
本実施の形態では、上述した空転リング４１３、４２１を、定着ローラ４１と加熱ローラ４２との双方に設けているが、何れか一方で良いものである。
この加熱ローラ４２の実施例としては、その胴部の直径が３８ｍｍ程度である。
【００２２】
加熱ローラ支持部は、加熱ローラ４２の支軸部４２ａを樹脂製の断熱ブッシュ４３１とベアリング４３２とを介して軸着すると共に上部がベルト定着装置４０の機枠ｍに軸着してその機枠ｍに揺動可能に設けた円板状のテンションプレート４３と、そのテンションプレート４３の下部に一端が掛止され他端がベルト定着装置４０の機枠ｍに掛止されて、加熱ローラ４２を定着ローラ４１から離間する方向に弾発付勢する引っ張りコイルバネ４４ａとを備える。なお、この加熱ローラ支持部は、加熱ローラ４２の両端に設けられており、上述したテンションプレート４３は、勝手違いの一対で構成される。
【００２３】
本実施の形態では、上述した定着ローラ４１と加熱ローラ４２とで定着ベルト４６を掛架させるローラ部を構成しているが、上述した加熱ローラ支持部の代わりに、定着ベルト４６を外方または内方へ弾発付勢させるテンションローラを加えてローラ部を構成しても良い。
【００２４】
定着ベルト４６は、ポリイミドを基材とした無端状に形成されると共に、図４に示すように、空転リング４１３の外周縁部４１ｂ（面取りした部分）に係合するベルト寄り止めガイド４６ａがベルト裏面両端に突設されてなり、加熱ローラ４２及び定着ローラ４１に回動可能に掛架されている。
【００２５】
この定着ベルト４６は、加熱ローラ４２が上述した加熱ローラ支持部に軸着されていることで常に外方へ張られているが、その理由は、定着ローラ４１は加熱により膨張するが、定着ベルト４６はポリイミドを基材としていることから膨張せず、ベルトの周長が変化しないため、定着ローラ４１が膨張したことによる定着ローラ４１と加熱ローラ４２の軸間距離の変化を、加熱ローラ４２を定着ローラ４１から離間する方向に弾発付勢することで吸収し、適正なテンションを保つためである。
なお、この定着部は、定着ベルト４６の表面の温度を検知する手段（図示せず）と、温度制御手段（図示せず）とを備えており、設定された温度に制御可能となっている。
【００２６】
加圧ローラ４５は、芯金４５１と、その芯金４５１の上に薄く被覆されたソリッドゴム４５２（定着ローラ４１の表層である発泡シリコーンゴム４１２に比べ高硬度である）と、そのソリッドゴム４５２の表面層に形成されトナー固着防止用の離型層（図示せず）とを備え、定着ベルト４６を挟んで定着ローラ４１の外周面最低部に対向するように後述する加圧力調整部に支承されている。
【００２７】
このように、定着ベルト４６を挟んで定着部と加圧ローラ４５との一対の長尺状（図２において奥行き長さが転写紙Ｐの幅より所要長さ大きく設定される）の回動体同士を、その長手方向を揃えて回動可能に圧接すると、加圧ローラ４５はほとんど圧縮せず、定着ローラ４１の表層のみが圧縮して、未定着のトナー像を担持した転写紙Ｐを通紙する定着ニップＮが下向きに形成される。
この加圧ローラ４５の実施例としては、その胴部の直径が５０ｍｍ程度、軸上硬度が概ね８３Ｈｓ（アスカＣ）で、上述した定着ローラ４１の表層である発泡シリコーンゴム４１２に比べ高硬度になっている。
【００２８】
この加圧ローラ４５には、ローラ表面温度を検知する検知手段（図示せず）とローラ表面温度を制御する制御手段（図示せず）とを具備し、加圧ローラ４５内部にヒータ（図示せず）を備えるか、加圧ローラ４５外側から加熱する外部加熱手段を備える（図示せず）ことにより、加圧ローラ４５単独で温度制御可能となっている。
また定着ニップＮ出口近傍には、転写紙Ｐを確実に分離させるための分離板（図示せず）がベルトと非接触で配置されている。
【００２９】
加圧力調整部は、ベアリング４７１を介して加圧ローラ４５の支軸部４５ａを軸着すると共に、ピン４７２を介して一端側（図２においては左端側）をベルト定着装置４０の機枠ｍに軸着して、その機枠ｍに揺動可能に設けた板状の支承プレート４７と、ベルト定着装置の機枠ｍに取着された回転角度制御可能な駆動モータ４８１の回転軸４８２に挿嵌され、支承プレート４７の他端側下面（図２において右端側下面）に摺接可能に設けた板カム４８と、支承プレート４７の他端側面（図２において右端側面）に一端が掛止され他端がベルト定着装置４０の機枠ｍに掛止されて、支承プレート４７を板カム４８の方向に弾発付勢する引っ張りコイルバネ４４ｂとを備える。なお、この加圧力調整部は、加圧ローラ４５の両端に設けられており、上述した支承プレート４７は、勝手違いの一対で構成される。
【００３０】
このように構成された加圧力調整部は、駆動モータ４８１で板カム４８を回転することで、支承プレート４７の一端側に設けたピン４７２を回動中心にして、支承プレート４７が上下方向に揺動（進退動）する。これにより、支承プレート４７に軸着された加圧ローラ４５は、定着部に圧接して定着ニップＮを形成したり、定着部から離間したりする。
この加圧力調整部は、板カム４８の回転角度を制御してカムリフト量を調整することで定着部への加圧ローラ４５の圧接量（当該加圧力調整部で加圧ローラ４５を定着ローラ４１へ食い込ます深さ）を調整し、定着ニップＮの長さを所望の長さに形成して、定着ニップＮにおける転写紙Ｐの通過時間が可変できるようになっている。
なお、上述の各実施例の部材を用いた場合、所定のニップ幅が得られる圧接量は３ｍｍ程度である。
【００３１】
発泡シリコーンゴム４１２を用いた定着ローラ４１は、荷重をかけ続けると発泡シリコーンゴム４１２の発泡部が破壊（破泡）して硬度低下を起こし、最後にはローラ自身が破壊に至る恐れがある。そのため非通紙時には、上述した加圧力調整部で圧接量を減少させたり、定着部から加圧ローラ４５を離間させたりする。
【００３２】
また、加圧ローラ４５の内部に熱源を具備した場合、非通紙時、圧縮量は０．５ｍｍ程度とっておいた方が好ましい。これは、圧縮量を完全に０とすると、定着ベルト４６から加圧ローラ４５が離間したのと同じ状態になり、画像形成装置の電源投入後や省エネモードからの復帰時、昇温速度の速いベルト表面から熱取得ができず、加圧ローラ４５表面温度の昇温が遅れ定着不良を発生させる恐れがあるためである。
その一方で、加圧ローラ４５を外側から加熱する場合、非通紙時、圧縮量０として離間させてしまっても、加圧ローラ４５の表面の昇温速度は速いため、上記不具合は生じないことから非通紙時、圧縮量０としても良い。
【００３３】
離型剤塗布部は、図２及び図３に示すように、離型剤塗布ローラ４９１と、クリーニングローラ４９２とを備える。
離型剤塗布ローラ４９１は、金属製の芯金に被装され離型剤を含浸した発泡体と、その発泡体に被覆され無数の微細孔が開いた透湿防水フィルム（例えばゴアテックス（商標名））とで構成され、加圧ローラ４５が定着部に圧接して定着ニップＮを形成すると同時に、軸長手方向に亘って加圧ローラ４５に外接可能に、且つ、加圧ローラ４５が定着部への外接を解除または加圧ローラ４５が定着部から離間すると同時に加圧ローラ４５から離間可能に、支承プレート４７の回動中心であるピン４７２近傍の所要位置に軸着されている。
このように構成された離型剤塗布ローラ４９１は、定着動作時に、加圧ローラ４５に外接して従動回転し、透湿防水フィルムの表面から微量吐出した離型剤を加圧ローラ４５に塗布する。
この離型剤塗布ローラ４９１の実施例としては、その胴部の直径は１６ｍｍ程度、離型剤を含浸した発泡体は、肉厚が５ｍｍ程度である。
【００３４】
クリーニングローラ４９２は、芯金の表面にトナーや紙粉を付着可能な発泡ゴム層を設けてなり、離型剤塗布ローラ４９１の回転に従動回転可能に離型剤塗布ローラ４９１に並設されている。なお、このクリーニングローラ４９２は、離型剤塗布ローラ４９１の外周面に付着したトナーや紙粉を吸着できれば良いもので、芯金にパイルブラシを巻着したもの等、その態様は特に限定されない。
制御部（図示せず）は、以下に示す本実施の形態にかかるベルト定着装置の動作説明に代えるものとする。
【００３５】
以上のように構成されたベルト定着装置の一連の動作を説明する。なお、画像形成にかかる動作説明は上述したため省略する。
画像形成装置の電源ＯＦＦ時や、省エネモード、昇温時等の非通紙時には、図２に示すように、カムリフト量が０で、支承プレート４７で加圧ローラ４５を押し上げないので、定着ローラ４１のシリコーンゴムの発泡部が破壊（破泡）して硬度低下を起こす恐れを回避し、定着ローラ４１の硬度低下を防止している。また、離型剤塗布ローラ４９１と加圧ローラ４５とが離間しているので、加圧ローラ４５へ離型剤が塗布される恐れがない。
【００３６】
画像形成装置の画像形成開始スイッチの押動、レジストローラ対５４が回転開始等に発信する信号をトリガーに、板カム４８を回動してカムリフト量を最大にし、支承プレート４７で加圧ローラ４５を押し上げる。その状態を図５に示す。
定着ローラ４１の表層のみが加圧ローラ４５で圧縮して、未定着のトナー像を担持した転写紙Ｐを通紙する定着ニップＮが下向きに形成される。なお、任意のカムリフト量に留めて定着ニップＮの大きさを調整可能である。
【００３７】
この定着ニップＮの形成と同時に加圧ローラ４５が離型剤塗布ローラ４９１に外接して、加圧ローラ４５に離型剤の塗布を開始し、その加圧ローラ４５を介して定着部へ離型剤の塗布が開始する。
加圧ローラ４５と定着部とに離型剤が行き渡った後に、画像形成装置本体側から未定着のトナー像を担持した転写紙Ｐが定着ニップＮを通過する。
そして、画像形成装置の電源ＯＦＦや、省エネモードへの移行と同時に、本実施の形態にかかるベルト定着装置は、図２に示した待機状態に移行する。
【００３８】
このように本実施の形態にかかるベルト定着装置は、定着ベルト４６を挟んで加圧ローラ４５を定着ローラ４１に進退動可能に設けて、待機時に定着ベルト４６を加熱回転させても加圧ローラ４５との圧接により定着ベルト４６の表面を磨耗させて寿命を低下させるのを防ぐと共に、離型剤塗布ローラ４９１を、定着ローラ４１に加圧ローラ４５が圧接すると同時に、加圧ローラ４５に外接するように設けたことで、加圧ローラ４５への離型剤の塗り過ぎを防止しつつ、離型剤塗布ローラ４９１を動作する機構部が不要になって構成が単純化するから、故障の原因となる恐れを払拭できる。
【００３９】
以上、本実施の形態を説明したが、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本実施の形態にかかる画像形成装置を模式的に示した縦断正面図である。
【図２】要部であるベルト定着装置の簡略した縦断正面図である。
【図３】図２のＸ１−Ｘ１線に沿える部分横断平面図である。
【図４】図２のＸ２−Ｘ２線に沿える部分横断平面図である。
【図５】図２に続く動作状態時の縦断正面図である。
【符号の説明】
【００４１】
４０  ベルト定着装置
４１  定着ローラ
４１１  芯金
４１ａ  支軸部
４１ｂ、４２ｂ  外周縁部
４１２  発泡シリコーンゴム
４１３、４２１  空転リング
４１４、４３２、４７１  ベアリング
４２  加熱ローラ
４２ａ  支軸部
４３  テンションプレート
４３１  断熱ブッシュ
４４ａ，４４ｂ  引っ張りコイルバネ
４５  加圧ローラ
４５１  芯金
４５ａ  支軸部
４５２  ソリッドゴム
４６  定着ベルト
４６ａ  ベルト寄り止めガイド
４７  支承プレート
４７２  ピン
４８  板カム
４８１  駆動モータ
４８２  回転軸
４９１  離型剤塗布ローラ
４９２  クリーニングローラ
Ｐ  転写紙
Ｎ  定着ニップ
ｍ  機枠
【図１】
2010139879.tif 000003
【図２】
2010139879.tif 000004
【図３】
2010139879.tif 000005
【図４】
2010139879.tif 000006
【図５】
2010139879.tif 000007