(57)【要約】【課題】  ベルトを長期間走行させても安定した走行が確保され、省エネルギー効果を確保できる定着装置を有する画像形成装置を提供すること。【解決手段】  ローラＡと固定加圧部材とに無端ベルトを張架し、該固定加圧部材に前記無端ベルトを介して回転する加圧ローラを押圧してニップ部を形成し、該ニップ部に未定着トナーを担持する転写材を通過させることにより該転写材上にトナー画像を定着する定着装置を有する画像形成装置において、前記無端ベルトは誘導電流によって発熱する部材を有し、前記ローラＡは、円筒状または円柱状の基体に離型剤を含有した発泡弾性層を有し、その上に多孔質樹脂被膜を有し、前記ローラＡと前記無端ベルトとの当接部に対応する前記ベルトの表側に非接触状態で配置された励磁手段を有することを特徴とする画像形成装置。【選択図】        図２
2006091075.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ローラＡと固定加圧部材とに無端ベルトを張架し、当該固定加圧部材に前記無端ベルトを介して動力源から動力を得て回転するローラＢを押圧してニップ部を形成し、当該ニップ部に未定着トナーを担持する転写材を通過させることにより当該転写材上にトナー画像を定着する定着装置を有する画像形成装置において、前記無端ベルトは誘導電流によって発熱する薄層の部材を有し、前記ローラＡは、円筒状または円柱状の基体に離型剤を含有した発泡弾性層を有し、その上に多孔質樹脂被膜を有し、前記ローラＡと前記無端ベルトとの当接部に対応する前記無端ベルトの表側に非接触状態で配置された励磁手段を有す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、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の電子写真方式に用いる熱定着装置を有する画像形成装置に関し、特に、定着ベルトを用いた熱定着装置を有する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式の定着装置においては、単に２つのローラを圧接して形成されたニップ部にトナー画像を担持した転写材を通過させ、転写材にトナーを固定する方法、また、無端ベルトの内側に配置した加圧ローラで無端ベルト（以下、単にベルトともいう。）をローラに圧接する手段によりニップ部の幅を稼ぎ、当該ベルトとローラとで形成されたニップ部に転写材を通過させ、転写材にトナーを固定する方法がある。特に後者の場合、図６（ａ）に示すように、ニップ部幅を稼ぐ意味において有利な技術である（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図６は、ベルトを加熱ローラに圧接する加圧ローラからなる定着装置の概略を示す図である。
【０００４】
しかしながら、図６（ａ）において、上記提案の技術は、ベルトと加熱ローラが加圧せずに接触している部分（疑似ニップ部）で画像ズレ現象が発生することが知られており、改善が容易ではなかった。そこで、図６（ｂ）に示しように、疑似ニップ部が形成されないように１つの固定加圧部材を使用して固定加圧部材とベルトとの接触幅を広くとって前記ベルトをローラに加圧することも提案されており、疑似ニップ部を形成させなくても広いニップ幅を確保することが可能になった（特許文献２参照）。しかしながら、固定加圧部材とベルトが接触摺擦することにより、トルクが上昇し、前記ベルトの回転が正常に行われない不具合が発生した。そこで、固定加圧部材とベルトの間に摩擦係数の低いフッ素樹脂を含有したシート部材を固定配置することや、シリコーンオイルを含浸させた部材を図６（ｂ）のＦのようにベルト内部に固定当接させる等の対策が提案されている（例えば、特許文献３参照）。また、さらに前記シート部材が離型剤を保持できるように、多孔質のＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のシート部材をベルト内部に固定当接させて使用することも提案されている（例えば、特許文献４参照）。
【特許文献１】特開平５−１５０６７９号公報
【特許文献２】特開平１０−２１３９８４号公報
【特許文献３】特開平１１−２１９０５２号公報
【特許文献４】特開２００１−２２８７３１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記固定加圧部材を用いた系では、長期間において安定したベルトの走行性を確保することが難しく、この改善案とするシリコーンオイルを供給する部材をベルト内部に設置することは、ベルトから熱を奪うものを増やすことになり省エネルギーの観点から好ましくない。
【０００６】
また、固定配置したオイル含浸部材をベルト内部に当接していると、ベルトと固定加圧部材とが接触、摺擦し、摩耗した摩耗粉などがオイル含浸部材を汚し、オイル供給が不安定になることがある。
【０００７】
本発明は、ベルト内部に固定加圧部材を設置した系で、ベルトを長期間走行させても安定した走行が確保され、かつ、省エネルギー効果も確保できる定着装置を有す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】
【０００８】
ローラＡと固定加圧部材とに無端ベルトを張架し、当該固定加圧部材に前記無端ベルトを介して動力源から動力を得て回転するローラＢを押圧してニップ部を形成し、当該ニップ部に未定着トナーを担持する転写材を通過させることにより当該転写材上にトナー画像を定着する定着装置を有する画像形成装置において、前記無端ベルトは誘導電流によって発熱する薄層の部材を有し、前記ローラＡは、円筒状または円柱状の基体に離型剤を含有した発泡弾性層を有し、その上に多孔質樹脂被膜を有し、前記ローラＡと前記無端ベルトとの当接部に対応する前記無端ベルトの表側に非接触状態で配置された励磁手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、ベルトの加熱部分の内側に設置するローラがオイル供給部材を兼ねるため、長期間にわたるシリコーンオイル供給と、省エネルギーの双方の確保を兼ね備えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
はじめに、本発明に係わる定着装置及びそれを装着する画像形成装置について説明する。
【００１１】
本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。
【００１２】
図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【００１３】
図１において、１０は感光体、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器、１２は画像書き込み手段である書き込み装置、１３は現像手段である現像装置、１４は感光体１０の表面を清掃するためのクリーニング装置、１５はクリーニングブレード、１６は現像スリーブ、２０は中間転写ベルトを示す。画像形成手段１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、現像装置１３、およびクリーニング装置１４等からなっており、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図１ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。
【００１４】
各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。
【００１５】
中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、除電ローラ２７、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、転写器２５、クリーニング装置２８等でベルトユニット３を構成する。
【００１６】
中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。
【００１７】
感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図１の矢印で示す反時計方向に回転する。
【００１８】
読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、書き込み装置１２によって感光体１０上に投光される。
【００１９】
現像装置１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と最接近位置において逆方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。
【００２０】
中間転写ベルト２０は、体積抵抗率１０6〜１０12Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性シームレスベルトである。
【００２１】
２５は転写器で、トナーと反対極性の直流が印加され、感光体１０上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２０上に転写させる機能を有する。転写器２５としてはコロナ放電器の他に転写ローラを用いることもできる。
【００２２】
２６はアースローラ２２から当接および当接解除可能な転写ローラで、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー画像を転写材Ｐに再転写する。
【００２３】
２８はクリーニング装置で、中間転写ベルト２０を挟んで従動ローラ２４に対向して設けられている。トナー画像を転写材Ｐに転写後、中間転写ベルト２０は、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加された除電ローラ２７で残留トナーの電荷が弱められ、クリーニングブレード２９によって周面上に残ったトナーが清掃される。
【００２４】
４は定着装置であるが、詳細は後述する。
【００２５】
７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。８１Ａは定着出口排紙ローラで、８１Ｂは画像形成装置の排紙ローラで、定着された転写材を排紙皿８２へ排紙する。Ｂ１は、各駆動部、画像形成プロセス、定着温度等の制御手段であるコントロール部である。
【００２６】
次に、本発明に関する定着装置について説明する。
【００２７】
図２は、図１の定着装置を拡大した図である。
【００２８】
図３は、図２のＸＸ矢視断面を示す図である。
【００２９】
図４は、図２のＹＹ矢視断面を示す図である。
【００３０】
図２、図３、図４において、４０は無端ベルトであり、誘導電流によって発熱する薄厚（４０〜６０μｍ）の部材（例えば、鉄、ニッケル等）を基体とし、その上に薄肉（１５０〜３００μｍ）のシリコーンゴムが内張され、さらにＰＦＡチューブ（２０〜４０μｍ）が外側に被膜されている。
【００３１】
４１はローラＡであるベルト巻架ローラで、円柱状の基体４１２に離型剤（シリコーンオイル）を含浸した発泡弾性層４１１がライニングされ、当該発泡弾性層４１１の表面にフッ素樹脂系の多孔質樹脂膜４１３が被膜化された構成となっている。当該ベルト巻架ローラ４１は、基体４１２の両端部（軸方向）が定着装置の枠体４Ａ、４Ｂに軸受ｅを介して支持されている。
【００３２】
４２は加圧ローラで、円柱状の基体４２１にシリコーンゴムがライニングされ、更にＰＦＡチューブでローラ部が被膜化されている。
【００３３】
４３はベルトとの接触部がＰＴＦＥ樹脂シートで覆われたシリコーンゴムの固定加圧部材で、長手方向の両端が定着装置枠体４Ａ、４Ｂの所定の位置に固定されている樹脂製もしくは金属性の支持部材４３１に把持されている。
【００３４】
ベルト４０は、テンションローラ４１５を介して前記ベルト巻架ローラ４１と前記固定加圧部材４３に張架されている。
【００３５】
テンションローラ４１５は、発泡セラミック等の低熱容量のもので構成することが好ましい。また、テンションローラ４１５をなくしベルト巻架ローラ４１の両端部を定着装置の枠体に固定するのではなく、ベルト巻架ローラ４１が固定加圧部材４３と逆の方向に所定の力が加わるような構成にしてもよい。
【００３６】
４４はベルト４０を加熱する励磁手段である誘導加熱部材であって、前記ベルト４０と前記ベルト巻架ローラ４１との当接部に対応するベルト表側に非接触状態で所定の位置に配設されている。なお、誘導加熱部材４４については後述する。
【００３７】
５は、前記加圧ローラ４２を前記固定加圧部材４３に、圧着および圧着解除可能な加圧手段であって、加圧ローラ４２、ローラ支持板５０Ａ（５０Ｂ）、偏芯カム５１Ａ、５１Ｂ、カム駆動軸５１１、バネ５２、ローラ支持板回動軸５０１、加圧ローラ４２を回転する駆動歯車５０２，５０３、５０４、５０５および各軸の軸受ａ、ｂ、ｃ、ｄ等から構成されている。
【００３８】
すなわち、加圧ローラ４２は、両端部が軸受ｄを介してローラ支持板５０Ａ、５０Ｂに支持され、当該ローラ支持板５０Ａ、５０Ｂは軸受ｂを介して支持板回動軸５０１を支点として矢印Ｗ方向に回動可能である。なお、ローラ支持板５０Ａ、５０Ｂは、左右同位相になるように不図示のステイによって一体化されている。また、支持板回動軸５０１は、前記駆動歯車５０２、５０３と一体で、駆動歯車５０２を経由して不図示の動力源から駆動力を得て回転する。駆動歯車５０３と噛み合う駆動歯車５０４は、ローラ支持板５０Ｂに設けられたローラ軸５０７に軸着されている駆動歯車５０４に噛み合い、さらに、駆動歯車５０４は加圧ローラ４２の回転軸４２１と一体の駆動歯車５０５に噛み合い加圧ローラ４２へ回転力を伝達する。
【００３９】
また、ローラ支持板５０Ａ、５０Ｂは、支持板回動軸５０１を支点として、バネ５２で反時計方向に回動する力が働き、軸受ｃを介して定着装置枠体４Ａ、４Ｂで支持されるカム駆動軸５１１に同位相に取り付けられた偏芯カム５１Ａ、５１Ｂと系合する。すなわち、偏芯カム５１Ａ、５１Ｂの回転によって、加圧ローラ４２をベルト４０を介して、固定加圧部材４３へ圧着または圧着解除を行う。なお、カム駆動軸５１１は、必要に応じて不図示の駆動源からの回転力を得て１８０度毎回転し、圧着、圧着解除を繰り返す。
【００４０】
すなわち、トナー像を担持した転写材Ｐを定着処理する際に、偏芯カム５１Ａ、５１Ｂの回転によって加圧手段５は圧着を開始し、加圧状態で偏芯カムは回転を停止する。この状態で、加圧ローラ４２とベルト４０を介して固定加圧部材４３とで形成されるニップ部Ｔでトナー像の定着処理が行われ、定着処理が完了すると偏芯カムが回転し、加圧手段５は圧着が解除される。ただし、連続定着では圧着を解除する必要はない。
【００４１】
ここで、ベルト４０は、離型剤（シリコーンオイル）を含有した発泡弾性層４１１から多孔質樹脂膜４１３を通して、ベルト内側に離型剤が付着し、固定加圧部材４３とベルト内面の当接部においては摩擦抵抗が低下し、滑り易くなっている。したがって、加圧状態においては、転写材Ｐとベルト４０が、加圧ローラ４２の間で挟持され、加圧ローラ４３と転写材Ｐとベルト４０間の摩擦によってベルト４０は走行することになる。すなわち、本実施の形態においては、転写材Ｐとベルト４０および加圧ローラ４２とベルト４０との摩擦力でベルトが走行するように、また、ベルト４０とベルト巻架ローラ４１との摩擦力でベルト巻架ローラ４１が回転するように、テンションローラ４１５を介して所定のベルト張力が保たれている。
【００４２】
次に、誘導加熱部材４４について説明する。
【００４３】
図５は、誘導電流を発生させる、励磁コイルを配設した図を示す。
【００４４】
図２、図５において、Ｓは高周波電源である。４４１は励磁コイルであり、定着装置枠体４Ａ、４Ｂの所定の位置に固定されている樹脂製の支持筐体４４０に把持されている。
【００４５】
誘導加熱部材４４は、ベルト巻架ローラ４１とベルト４０の内側との当接部に対応するベルトの外側に、非接触状態で配置された励磁手段で、不図示のコンデンサと共振回路とで交番磁界により励磁金属部材であるベルト４０のニッケル素材の薄厚部材に渦電流でジュール熱を発生させ加熱する。
【００４６】
前記誘導加熱部材４４は、中央領域に磁性体であるコイルベース４５２が配置され、当該コイルベース４５２に誘導コイル４５１が、ベルト４０の表面から所定の空間ｈを保って巻回され、当該コイルベース４５２、誘導コイル４４１は、定着装置枠体４Ａ、４Ｂに固定された樹脂製の支持部材４４０によって把持されている。ベルト４０は当該誘導コイル４５１に高周波電源Ｓから交流電流を流すと誘導電流によって発熱するベルトの薄厚（４０〜６０μｍ）のニッケル部材に渦電流を発生させ、それにより発熱する。
【００４７】
４４２はベルトの温度を検知する温度センサで、検知された温度はコントロール部Ｂ１に伝達され、当該コントロール部は励磁手段をＯＮ、ＯＦＦすることによって、ベルト４０の表面温度が規定の温度となるように制御している。
【００４８】
前述したが、固定加圧部材を用いた系では、長期間において安定したシリコーンオイルの供給が難しく、よって安定したベルトの走行性を確保することが難しい。また、安定してシリコーンオイルを供給する目的のためだけの部材を、ベルト内部であって、ニップを形成したりベルトを加熱する以外の位置に、設置することは、ベルトから熱を奪うものを増やすことになり省エネルギーの観点から好ましくない。
【００４９】
本発明においては、ベルトの加熱部分の内側に設置され、回転し、表面に汚れが付着しにくい材質で構成されたベルト巻架ローラがシリコーンオイル供給部材を兼ねるため、長期間に渡るシリコーンオイル供給、即ち安定したベルト走行性が維持でき、また、ベルトを誘導加熱するので、省エネルギー（ウォーミングアップ時間短縮）の利点を兼ね備えたものが得られる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。
【図２】図１の定着装置を拡大した図である。
【図３】図２のＸＸ矢視断面を示す図である。
【図４】図２のＹＹ矢視断面を示す図である。
【図５】誘導電流を発生させる、励磁コイルを配設した図を示す。
【図６】ベルトを加熱ローラに圧接する加圧ローラからなる定着装置を示す図である。
【符号の説明】
【００５１】
１  画像形成手段
４  定着装置
４０  無端ベルト
４１  ベルト巻架ローラ
４２  加圧ローラ
４３  固定加圧部材
４４  誘導加熱部材
４Ａ、４Ｂ  定着装置枠体
４１１  発泡弾性層
４１３  多孔質樹脂膜
５  加圧手段
５０Ａ、５０Ｂ  ローラ支持板
５１Ａ、５１Ｂ  偏芯カム
５０１  支持板回動軸
【図１】
2006091075.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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