(57)【要約】【課題】  エンドレスベルト内面への長期に渡る安定的な潤滑剤の塗布と、長期に渡る蛇行（寄り）制御の安定性を両立する。【解決手段】  記録材上の画像を加熱する加熱回転体と、加熱回転体との間でニップ部を形成するエンドレスベルトと、このベルトを支持しベルトの幅方向への寄り制御を行うための支持部材と、ニップ部においてベルトを加熱回転体側へ加圧する固定の加圧部材と、を有する画像加熱装置において、ベルトの移動方向において支持部材よりも下流側で且つ加圧部材よりも上流側の位置にてベルト内面に潤滑材を供給する供給手段と、ベルトの移動方向において加圧部材よりも下流側で且つ支持部材よりも上流側の位置にてベルト内面の潤滑材を回収する回収手段と、を有する。【選択図】  図４
2006309060.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上の画像を加熱する加熱回転体と、
加熱回転体との間でニップ部を形成するエンドレスベルトと、
このベルトを支持しベルトの幅方向への寄り制御を行うための支持部材と、
ニップ部においてベルトを加熱回転体側へ加圧する固定の加圧部材と、を有する画像加熱装置において、
ベルトの移動方向において支持部材よりも下流側で且つ加圧部材よりも上流側の位置にてベルト内面に潤滑材を供給する供給手段と、
ベルトの移動方向において加圧部材よりも下流側で且つ支持部材よりも上流側の位置にてベルト内面の潤滑材を回収する回収手段と、
を有することを特徴とする画像加熱装置。
【請求項２】
前記供給手段は、前記回収手段にて回収された潤滑剤を再供給可能であることを特徴とする請求項１に記載の画像加熱装置。
【請求項３】
前記供給手段と前記回収手段とは繊維材にて一体に構成されており、前記繊維材の潤滑剤回収領域の繊維密度は潤滑材供給領域の繊維密度よりも低いことを特徴とする請求項２に記載の画像加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、未定着画像を記録材に定着させる画像加熱装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置における定着装置としては、加熱用のローラと加圧ローラを用いた熱ローラ対方式の定着装置が一般的に用いられる。近年、装置の高速化や省エネ化のために、定着装置での加熱時間をアップする方式として、加熱部材や加圧部材にエンドレスベルトを用いた定着装置（ベルト方式定着装置）が知られている。そして、このようなベルト方式定着装置には、固定式の加圧部材によってワイドニップを形成し、エンドレスベルトの内面から摺動加圧部材によって加圧するものがある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、ベルト方式定着装置では、ベルトの蛇行を制御するための制御部を持つことが一般的であり、摺動加圧部材とベルト内面との摺動摩擦を低減するために、ベルトの内面にオイルを塗布することが知られている。特許文献２では、エンドレスベルト内面に潤滑剤を塗布する構成が開示されている。そして、加圧付与部材の上流に潤滑剤塗布部材を設けることで、ベルト蛇行制御に支障がないように適量かつ均一に塗布する。
【０００４】
さらに、特許文献３では、エンドレスベルトを張架する複数のロールのうち、少なくとも１つのロールの表面に弾性層を被覆すると共に、当該弾性層の表面に凹凸を形成するように構成することでベルトの内面に潤滑剤を塗布し、ベルトの蛇行制御を行っている。
【特許文献１】特開平９-３４２９１号公報
【特許文献２】特開平１１-４５０１８号公報
【特許文献３】特開平１１-２４４５８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、上述した従来技術において、以下のような課題がある。
【０００６】
すなわち、特許文献２に記載の定着装置では、潤滑剤をベルト蛇行制御に支障がないように適量かつ均一に塗布している。しかし、長期に渡って潤滑剤を安定的に塗布するために潤滑剤の量を増やすと、ベルトの蛇行制御が不安定となるため、適量な潤滑剤を管理する方法が難しく、定着速度や耐久性が要求される高速プリンタでは汎用的ではない。
【０００７】
また、特許文献３に記載の定着装置では、ステアリングローラの表面に弾性層を被覆すると共に、当該弾性層の表面に凹凸を形成し、凹凸によって潤滑剤をかきとるように構成されているが、耐久が進むと劣化した潤滑剤とベルト内面の削れ粉が、弾性体の表面の凹部に目詰まりし、潤滑剤のかきとり効果が低下し蛇行制御が不安定となる。この問題を解決するために、表面の凹凸を増やすと、ベルト内面とステアリングローラの接触面積が減るので、ステアリングローラの摩擦力が低下し、寄り制御性が不安定となる。
【０００８】
本発明は、上記の従来技術の課題を鑑みなされたもので、その目的とするところは、高速プリントや耐久性に優れた画像加熱装置を提供することを目的とする。
【０００９】
また、本発明の他の目的は、エンドレスベルト内面への長期に渡る安定的な潤滑剤の塗布と、長期に渡る蛇行（寄り）制御の安定性を両立することが可能な画像加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像加熱装置にあっては、
記録材上の画像を加熱する加熱回転体と、
加熱回転体との間でニップ部を形成するエンドレスベルトと、
このベルトを支持しベルトの幅方向への寄り制御を行うための支持部材と、
ニップ部においてベルトを加熱回転体側へ加圧する固定の加圧部材と、を有する画像加熱装置において、
ベルトの移動方向において支持部材よりも下流側で且つ加圧部材よりも上流側の位置にてベルト内面に潤滑材を供給する供給手段と、
ベルトの移動方向において加圧部材よりも下流側で且つ支持部材よりも上流側の位置にてベルト内面の潤滑材を回収する回収手段と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、エンドレスベルト内面への長期に渡る安定的な潤滑剤の塗布と、長期に渡る蛇行（寄り）制御の安定性を両立し、高速プリントや耐久性に優れた画像加熱装置を提供することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に図面及び実施例を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。また、以下の説明で一度説明した部材についての材質、形状などは、特に改めて記載しない限り初めの説明と同様のものである。
【実施例１】
【００１３】
図１を参照して本発明に好適に用いることができる画像形成装置の一例について説明する。図１は、実施例に係る画像形成装置の断面図である。
【００１４】
（画像形成部）
図１に示す画像形成装置１００内には、第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが併設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。
【００１５】
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本実施例では電子写真感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄに隣接して中間転写体１３０が設置され、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に形成された各色のトナー像が、中間転写体１３０上に一次転写され、その後、二次転写部で記録材Ｐ上に転写される。さらにトナー像が転写された記録材Ｐは、画像加熱装置としての定着装置９で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。
【００１６】
感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、一次転写帯電器２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ及びクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄが設けられ、装置の上方部にはさらに図示しない光源装置及びポリゴンミラーが設置されている。
【００１７】
光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、fθレンズにより感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ
の母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。
【００１８】
現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として可視化する。
【００１９】
中間転写体１３０は、回転ローラ１３、１４、１５に支持された状態で、矢示の方向に感光ドラム３と同じ周速度で回転駆動されている。
【００２０】
感光ドラム３ａ上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像は、感光ドラム３と中間転写体１３０とのニップ部を通過する過程で、中間転写体１３０に印加される一次転写バイアスにより形成される電界と圧力により、中間転写体１３０の外周面に中間転写される。
【００２１】
以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体１３０上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。
【００２２】
二次転写ローラ１１は、中間転写体１３０に対応し平行に軸受され、中間転写体１３０の下面部に接触させて配設してある。二次転写ローラ１１には、二次転写バイアス源によって所望の二次転写バイアスが印加されている。
【００２３】
中間転写体１３０上に重畳転写された合成カラートナー画像の記録材Ｐへの転写は、給紙カセット１０からレジストローラ１２、転写前ガイドを通過して中間転写体１３０と二次転写ローラ１１との当接ニップに所定のタイミングで記録材Ｐが給送され、同時に二次転写バイアスがバイアス電源から中間転写体１３０に印加されることで行われる。この二次転写バイアスにより中間転写体１３０から記録材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。
【００２４】
一方、一次転写が終了した感光ドラム３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像の形成に備えられる。中間転写体１３０上に残留したトナー及びその他の異物は、中間転写体１３０の表面にクリーニングウエブ（不織布）２２を当接して、拭い取るようにしている。
【００２５】
トナー画像の転写を受けた記録材Ｐは、後述される定着装置９へ順次導入され、記録材Ｐに熱と圧力を加えることでトナー画像が定着される。
【００２６】
（画像加熱装置）
図２は、図１に示す画像形成装置における画像加熱装置の要部断面図である。本実施例では、画像加熱装置として、加圧部材にエンドレスベルトを用いたベルト方式の定着装置について説明するが、本発明はこれに限るものではなく、加熱部材としてエンドレスベルトを用いる場合にも適用できる。
【００２７】
定着ローラ９１は、外形φ７７．０ｍｍのＡｌからなる中空芯金上に、弾性層としてゴム硬度２０°（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重）のシリコーンゴムを１．５ｍｍの厚さで成形し、さらにその表面に３０〜１００μｍの厚みのＰＦＡチューブを被覆した外径φ８０ｍｍの
回転体である。
【００２８】
定着ローラ９１は、内部に加熱源としてハロゲンヒータ９８を有し、不図示の温度センサーと不図示の温度制御回路によって１８０℃に温調される。
【００２９】
エンドレスベルト９２は、複数のローラで張架された無端ベルトであり、定着ベルトに当接するように配置される。そして、ベルト内面から加圧部材により定着ローラ９１に加圧される。
【００３０】
また、エンドレスベルト９２は、ポリイミド等の樹脂又はニッケル等の金属からなる基材の表面にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体層を被覆しており、さらにその上層に離型層としてＦＲＰ又はＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂や、それらを混合したゴムなどを有しても良い。
【００３１】
分離ローラ９３は、Ｆｅ、ＳＵＳなどの金属からなるローラであり、エンドレスベルト９２を介して定着ローラ９１に食い込むように加圧されることにより定着ローラ９１の弾性体を変形させ記録材Ｐを定着ローラ９１表面から分離する。分離ローラ９３の加圧力は、３００〜５００Ｎであり、その際の定着ローラ９１と分離ローラ９３が成す接触部分（分離ニップ部）は、約４ｍｍ程度である。
【００３２】
加圧パッド９４は、ゴム硬度２０°（ＪＩＳ−Ａ１ｋｇ加重）のシリコーンゴムから成る加圧部材であり、不図示のベルトユニット側板に固定され、エンドレスベルト９２の内面を介して摺動加圧している。そのため、加圧パッド９４は、エンドレスベルト９２との摺動性を上げるために、例えば表面にフッ素樹脂コートを施したり、低摩擦性のシートを介してエンドレスベルトを加圧するとよい。
【００３３】
本実施例では、加圧パッド９４にガラス繊維シート（中興化成製：ＦＧＦ−４０）からなる低摩擦性のシート（不図示）を固定し、低摩擦性シートを介してエンドレスベルト９２の内面を摺動加圧する構成を用いた。加圧パッド９４は、４００〜６００Ｎで加圧され、その際の定着ローラ９１と加圧パッド９４が成す接触部分（加圧ニップ部）は、約２０ｍｍ程度である。
【００３４】
以上のように、定着ローラ９１とエンドレスベルト９２、加圧パッド９４によって定着ニップを形成すると、定着ローラ９１の外周に巻きつくように幅広いニップを形成することが可能となり、高速定着が可能となる。また、分離ローラ９３を定着ローラ９１表面に食い込むように加圧することによって、高速定着時においても良好な分離性を示す。
【００３５】
また、従来のローラ対による定着装置の場合は、ニップ幅を広くとる場合は弾性体層を厚くしなければならず、省エネに対して不利になっていたのに対し、このようなベルトを用いた定着装置では、定着ローラ９１の弾性体層を厚くすることなく広いニップを形成することが可能となる。そのため、弾性体層による熱伝達のロスを防ぐことが可能となり、省エネや装置の小型化に有効である。
【００３６】
潤滑剤保有部材９５は、エンドレスベルト９２と加圧パッド部との摺動性をアップする目的でベルトの内面に塗布される粘度１０ｃｓ〜１００００ｃｓのジメチルシリコンオイルなどの不揮発性のオイル（信越化学（株）製：ＫＦ９６シリーズ）を含浸させた、厚み１〜５ｍｍ程度のフェルト（デュポン社製：ノーメックス）である。しかし、これに限定されるものではなく、耐熱性のあるアラミド、ＰＥＴなどの柔軟な不織布などが用いられる。潤滑剤保有部材９５は後に図を用いて更に詳しく説明する。
【００３７】
ステアリングローラ９６は、Ｆｅ、Ａｌ、ＳＵＳからなる芯軸上にシリコーンゴムからなる弾性層が０.５〜２.０ｍｍ程度被覆されている。ステアリングローラ９６は、不図示のベルト位置検知センサーの出力を元に不図示の駆動部によって、ベルトの蛇行制御を行う。
【００３８】
図３はステアリングローラ９６による蛇行制御の概念図である。矢印の方向に移動するエンドレスベルト９２が、例えば図の下方向に蛇行したことを、ベルト位置検知センサー９２１が検知し、ステアリングローラ９６を不図示の駆動機構によって、点線から実線の位置に移動させる。エンドレスベルト９２は、移動方向とステアリングローラ９６と捻れの位置関係にあるため、ステアリングローラ表面の弾性層との摩擦力により、図の上方向へ位置修正される。エンドレスベルト９２が上方向に蛇行してきた場合にも、同様に逆の制御を行うことで、エンドレスベルト９２は常に上下に移動しながら蛇行制御される。
【００３９】
懸架ロール９７は、エンドレスベルトを懸架するローラである。
【００４０】
図４は潤滑剤保有部材９５とエンドレスベルトの関係を示す模式拡大図である。潤滑剤保有部材９５は、潤滑剤塗布部９５ａと潤滑剤回収部９５ｂとを有する。潤滑剤塗布部９５ａは、エンドレスベルト９２の移動方向に対して、ステアリングローラ９６の下流かつ加圧パッド９４の上流の位置でエンドレスベルト９２の内面に接している。また、潤滑剤回収部９５ｂは、エンドレスベルト９２の移動方向に対して、加圧パッド９４の下流かつステアリングローラ９６の上流の位置でエンドレスベルト９２の内面に接するように配置される。
【００４１】
潤滑剤保有部材９５のフェルトは、取り付け台９５ｃに加圧される板９５ｄとの間に挟まれるように配置され、取り付け台９５ｃはパッド台にネジ止め固定されている。板９５ｄは、板バネによって取り付け台９５ｃの間のフェルトを加圧しているが、図４の上方向、すなわち潤滑剤塗布部９５ａ方向の加圧力が高くなるように板バネ圧が調整されている。このためフェルトの繊維密度は、潤滑剤塗布部９５ａの方向に行くに従って高くなる。
【００４２】
潤滑剤塗布部９５ａでは、フェルトが取り付け台９５ｃに折り返されるように取り付けられ、不図示の固定ビスによって固定されている。そのため折り曲げ部でのフェルトの繊維密度は０．２５〜０．３５ｇ／ｃｍ３で高く設定されており、この折り返し部でエンドレスベルトの表面に接している。折り返し部は、定着ニップと懸架ロール９７を結ぶ延長線上にあるため、ベルトの挙動に寄らず安定してベルトの内面に接し、エンドレスベルト内面に潤滑剤を塗布する。
【００４３】
これにより、定着ニップ部でのエンドレスベルト９２内面への長期に渡る安定的な潤滑剤の塗布が可能となり、低摩擦性シートとエンドレスベルト９２内面との摩擦力の上昇を抑え、駆動負荷が上がることによる記録材Ｐのスリップやジャム、画像ズレなどの不具合を低減することができる。さらに、低摩擦性シートの磨耗が起こりにくくなり、エンドレスベルト９２の寿命を長くすることができる。
【００４４】
潤滑剤回収部９５ｂでは、フェルトが挟まれる部材がなく、繊維密度は０．１５〜０．２５g／ｃｍ３と低く設定されており、柔らかくエンドレスベルト内面に接している。ま
たフェルトは状態を拘束されることなく自由な状態でエンドレスベルト９２に接しているため、ステアリングローラ９６が蛇行制御を行ってもエンドレスベルト９２の挙動に自由に追従し、ベルト内面に接することが可能である。ステアリングローラ９６の稼動量が大きく、蛇行制御によるベルト挙動が不安定になる場合には、潤滑剤回収部９５ｂのフェルトがステアリングローラ９６に接するように配置する、もしくはステアリングローラの稼働に応じてフェルト端部が追従するように規制板を設けても良い。
【００４５】
ステアリングローラ９６は、弾性層とエンドレスベルト９２内面との摩擦力によって、ベルトの蛇行制御を行っているため、潤滑剤回収部９５ｂを設けることで、ステアリングローラ表面に付着するオイル油膜を少なくすることができ摩擦力が低下せず、エンドレスベルト内面への長期に渡る安定的な潤滑剤の塗布と、長期に渡る蛇行制御の安定性を両立することが可能となる。
【００４６】
また、潤滑剤回収部９５ｂから潤滑剤塗布部９５ａへのフェルトの繊維密度に差を設けることで、流動性潤滑剤であるジメチルシリコンオイルが毛細管現象によって図４に示す破線矢印の方向に移動する。そのため、潤滑剤塗布部９５ａは、潤滑剤回収部９５ｂで回収した潤滑剤を再度エンドレスベルトの内面に塗布することができ、回収された潤滑剤の再利用が可能となる。そのため、駆動負荷アップによる記録材Ｐのスリップやジャム、画像ズレなどの不具合や、低摩擦シートの磨耗による短寿命化を防止しつつ、蛇行制御を安定的に行うことが可能となる。さらに潤滑剤の再利用により、長期に渡ってこれらの性能を維持し、耐久性の向上が可能となる。
【００４７】
本実施例では、潤滑剤保有部材９５に繊維密度の異なる潤滑剤塗布部９５ａと潤滑剤回収部９５ｂとを連結して一体的に設けたが、本発明はこれに限られるものではなく、潤滑剤保有部材９５に潤滑剤塗布部のみを設け、別部材として潤滑剤回収部材と回収した潤滑剤を溜める貯蔵部を設ける構成としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】実施例に係る画像形成装置の断面図である。
【図２】実施例に係る定着装置の断面図である。
【図３】蛇行制御を説明するための概念図である。
【図４】実施例に係る潤滑剤保持部材近傍の断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  現像器
２  ドラム帯電器
３  感光ドラム
４  クリーナ
９  定着装置（画像加熱装置）
９１  定着ローラ
９２  エンドレスベルト
９３  分離ローラ
９４  加圧パッド
９５  潤滑剤保有部材
９５ａ  潤滑剤塗布部
９５ｂ  潤滑剤回収部
９６  ステアリングローラ
９７  懸架ロール
９８  ハロゲンヒータ
１００  画像形成装置
Ｐ  記録材
【図１】
2006309060.tif 000003
【図２】
2006309060.tif 000004
【図３】
2006309060.tif 000005
【図４】
2006309060.tif 000006