(57)【要約】【課題】定着部材やニップ形成部材からの潤滑剤の流出や、潤滑剤自身の揮発や磨耗粉混入による粘度上昇のために潤滑機能が損なわれることを抑制し、それにより定着部材を駆動回転させるのに必要なトルクの上昇を長期間抑制できる定着装置を提供する。【解決手段】可撓性を有する無端状の定着部材２１と、定着部材の外側に設けられ、定着部材に対向する加圧部材２２と、定着部材の内部に設けられる熱源２３Ａ、２３Ｂと、定着部材の内側に設けられ、定着部材と加圧部材との間に定着ニップＮを形成するニップ形成部材２４と、を有する定着装置２０において、第１の潤滑剤２４０が定着部材の内周面に塗布されており、補給用潤滑剤である第２の潤滑剤２４１が通常の制御状態における定着部材に接触しないように、定着部材の内側に設けられ、所定の制御により定着部材２１と第２の潤滑剤２４１が接触する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
可撓性を有する無端状の定着部材と、
前記定着部材の外側に設けられ、前記定着部材に対向する加圧部材と、
前記定着部材の内部に設けられる熱源と、
前記定着部材の内側に設けられ、前記定着部材と前記加圧部材との間に定着ニップを形成するニップ形成部材と、を有する定着装置において、
第１の潤滑剤が前記定着部材の内周面に塗布されており、
補給用潤滑剤である第２の潤滑剤が、通常の制御状態における前記定着部材に接触しないように、前記定着部材の内側に設けられ、
所定の制御により前記定着部材と前記第２の潤滑剤が接触する、ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記所定の制御として、前記通常の制御状態における回転数より高い回転数で前記定着部材が回転制御される、ことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】
前記所定の制御として、前記定着部材が前記通常の制御状態における温度より低い温度に制御され、回転される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記第２の潤滑剤は、前記定着ニップの位置に対して上流側１８０°以内に配置されている、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項５】
前記第２の潤滑剤が円柱状又は円筒状であり、回転可能である、ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項６】
前記第２の潤滑剤の粘度は前記第１の潤滑剤の粘度より低い、ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか一項に記載の定着装置を備え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、定着装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、又はそれらのうちの少なくとも２つの機能を有する複合機などの画像形成装置に対し、近年、省エネルギー化、高速化についての市場要求が強くなってきている。
【０００３】
画像形成装置のなかでも定着装置は消費電力量が多く、省エネルギー化の余地が大きいため、様々な提案がなされてきたが、省エネルギー化やファーストプリントタイムの向上を実現するために部材の低熱容量化を進めると、更なる問題が発生した。定着装置において、定着ベルトを加熱する熱源（ヒータ）の加熱幅よりも幅の狭い記録材（小サイズ紙）を通紙する際、定着ベルトの幅方向（用紙搬送方向と直交する方向）の温度に関して、通紙範囲外の領域での温度上昇が著しくなる、いわゆる端部温度上昇が発生する。これは定着ベルトの薄肉化によって、定着ベルトの幅方向における熱移動が阻害されるためである。また、加圧ローラ／ベルトのような定着装置を構成する部材が、耐熱温度以上にまで達してしまう場合があり、部材保護するために通紙範囲外領域の温度を抑制しなければならず、通紙の生産性を落とさなければならないといった課題（ＣＰＭダウン）があった。更に、端部温度上昇により、記録材の端部付近（幅方向における端部付近）でトナーがホットオフセットするという課題もある。これらの課題に対応するために、例えば特許文献１などで、定着ニップに良熱伝導部材を配置して、定着ニップで軸方向における温度勾配を緩和させる構成が提案されている。
【０００４】
定着ニップで軸方向温度均一性を高めるためには、銅やアルミニウムなどの良熱伝導部材を熱移動補助部材として用いるのが好ましいが、室温からのウォームアップ時に良熱伝導率であるが故に熱移動補助部材全体に定着ベルトの熱が吸収され、定着ベルトの昇温が遅れ、ウォームアップタイムが遅延する問題があった。前述の端部温度上昇は時間軸としてウォームアップタイムより長いものであるため、熱移動補助部材表面に薄膜の熱抵抗層を備えれば、大幅なウォームアップタイムの遅延を防止できるが、定着ニップでの軸方向温度の均一性確保にはマイナス要因となってしまう。
【０００５】
また、定着ニップは加圧力により記録材にトナーを固定する部位であり、定着ベルトと熱移動補助部材の間で摺動抵抗が発生するため、低摩擦化する必要がある。その手段として従来は薄膜でフッ素などの素材からなる摺接シートを熱移動補助部材の表面に設けることが行われている。このような手段は、摺動抵抗を下げることができるが、熱移動補助部材との密着性が悪いと温度勾配緩和機能が損なわれる場合があった。更に、薄膜摺接シートとして、多孔質や繊維質の摺接素材に潤滑剤を保持させて長期にわたって低トルクを維持できるものが知られているが、潤滑剤保持性が高い反面、空孔率が高いので熱伝導が悪かった。一方で非多孔質素材は潤滑剤の保持性が悪く、潤滑剤が定着ベルト端面から流出して経時でトルク上昇してしまう問題があった。
【０００６】
これらの問題のうち、密着性の問題は、熱移動補助部材に摺接シートや低摩擦材をコーティングすることで解決できるが、潤滑剤の保持性については、低粘度の潤滑剤は定着ベルト端面から流出し易く、高粘度の潤滑剤は潤滑剤供給手段からの流出が安定しない。また潤滑剤が長期間にわたり高温に晒されることでオイル分が揮発して、潤滑剤粘度が上昇することにより、トルク（摺動抵抗）が上昇してしまうという問題がある。これに対して特許文献２では、定着ベルト内面に潤滑剤供給手段を常接させて、潤滑剤の補給及び調整を行う技術が開示されている。
【０００７】
しかし、潤滑剤供給手段が余剰の潤滑剤を保持していても、これが常に定着ベルトに接触していては潤滑剤の流出や揮発、磨耗粉混入による定着ベルト劣化を防ぐことはできず、トルク上昇の抑制とそれにより得られる延命効果が小さいという課題があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで本発明は、定着部材やニップ形成部材からの潤滑剤の流出や、潤滑剤自身の揮発や磨耗粉混入による粘度上昇のために潤滑機能が損なわれることを抑制し、それにより定着部材を駆動回転させるのに必要なトルクの上昇を長期間抑制できる定着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】
この課題を解決するため、可撓性を有する無端状の定着部材と、前記定着部材の外側に設けられ、前記定着部材に対向する加圧部材と、前記定着部材の内部に設けられる熱源と、前記定着部材の内側に設けられ、前記定着部材と前記加圧部材との間に定着ニップを形成するニップ形成部材と、を有する定着装置において、第１の潤滑剤が前記定着部材の内周面に塗布されており、補給用潤滑剤である第２の潤滑剤が、通常の制御状態における前記定着部材に接触しないように、前記定着部材の内側に設けられ、所定の制御により前記定着部材と前記第２の潤滑剤が接触する、ことを特徴とする定着装置を提案する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、補給用潤滑剤である第２の潤滑剤を定着部材の内周面に必要に応じて供給できるので、潤滑剤粘度の上昇を抑制することができる。さらに、第２の潤滑剤は、通常の制御状態では定着部材内周面と非接触であるため、磨耗粉の混入やオイル分の流出を最小限に留め、フレッシュな潤滑剤補給を行うことができるため、長期にわたってトルク上昇を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す模式図である。
【図２】定着装置の一実施形態を示す概略的な断面構成図である。
【図３】ニップ形成ユニットの基本的な構成を示す斜視図である。
【図４】ニップ形成ユニット及びハロゲンヒータの構成を示す斜視図である。
【図５】２本のハロゲンヒータの発熱部の配置を示す模式図である。
【図６】潤滑剤の見かけ粘度と定着ベルトの駆動回転トルクの関係を示すグラフである。
【図７】回転中の定着ベルトの軌跡の測定方法を示す図である。
【図８】定着ベルトの軌跡の変動を概略的に示す図である。
【図９】ベルト制御温度を変更したときの実際のベルト変位量を示す図である。
【図１０】定着ベルトの通常の制御状態を示す図である。
【図１１】低温のベルト温度制御時でのベルト軌跡を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、添付の図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置を示す模式図である。この画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、そのプリンタ本体の中央には、中間転写ベルト３０の展張方向に沿って４つの作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋが並置して設けられている。各作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容する以外は、同じ構成である。
【００１３】
具体的に、それぞれ画像ステーションを構成する各作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８などを備えている。なお、図１では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付し、その他の作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍにおいては符号を省略している。
【００１４】
作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラーなどを有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。
【００１５】
作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、転写体としての中間転写ベルト３０のほか、一次転写手段としての４つの一次転写ローラ３１と、二次転写手段としての二次転写ローラ３６とを備える。更に、転写装置３は二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３、テンションローラ３４、及びベルトクリーニング装置３５を備えている。
【００１６】
中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。
【００１７】
４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、プリンタ本体の電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。
【００１８】
二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にもプリンタ本体の電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）及び／又は交流電圧（ＡＣ）が二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。
【００１９】
ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。
プリンタ本体の上部には、ボトル収容部２が設けられており、ボトル収容部２には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋと各現像装置７との間には、周知のように補給路が設けられ、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。
【００２０】
一方、プリンタ本体の下部には、記録材としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１などが設けられている。ここで、記録材には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙など）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシートなどが含まれる。また、周知のように、手差し給紙機構が設けられていてもよい。
【００２１】
プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ１２が配設されている。
【００２２】
また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。更に、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けられている。
【００２３】
本実施形態に係るプリンタの基本的動作は次のようである。作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋにおける各感光体５が図の時計回りに回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。
【００２４】
また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図の反時計回りに回転駆動し、中間転写ベルト３０を図の矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧又は定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。
【００２５】
その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。かくして中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。各感光体５の表面は、その後、除電され、表面電位が初期化される。
【００２６】
画像形成装置の下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１２によってタイミングを計られ、二次転写ローラ３６と二次転写バックアップローラ３２との間の二次転写ニップに送られる。このとき二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。
【００２７】
その後、中間転写ベルト３０の周回走行に伴って、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、そのニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーはプリンタ本体内に置かれた廃トナー収容器へと搬送され、回収される。
【００２８】
その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が当該用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。
【００２９】
以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つ又は３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。
【００３０】
図２は、定着装置２０の一実施形態を示す概略的な断面構成図である。定着装置２０は、薄肉で可撓性を有する筒状の定着部材である無端状の定着ベルト２１と、この定着ベルト２１の外側に設けられ、これに対向する加圧部材である加圧ローラ２２とを有している。定着ベルト２１は、その内部（ループ内）に配された複数の熱源としてのハロゲンヒータ２３Ａ、２３Ｂ（以下、第１のハロゲンヒータ２３Ａ、第２のハロゲンヒータ２３Ｂともいう）の輻射熱によって加熱される。なお、ハロゲンヒータは、定着熱源としての輻射型熱源を代表するものである。
【００３１】
更に定着ベルト２１の内部には、定着ベルト２１を介して加圧ローラ２２とで定着ニップＮを形成するニップ形成部材２４と、ニップ形成部材２４を支持するステー部材２５（支持部材）とが配されている。定着ベルト２１の幅方向に渡って配されたニップ形成部材２４が、ステー部材２５によって固定支持されることで、加圧ローラ２２からの圧力によってニップ形成部材２４に撓みが生じることを防止し、加圧ローラ２２の軸方向（長手方向）に渡って均一なニップ幅が得られるようになっている。なお、ニップ形成部材２４は、機械的強度が高く耐熱温度２００℃以上の耐熱性部材、特に耐熱性樹脂、例えばポリイミド（ＰＩ）樹脂、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）樹脂、それらをガラス繊維で強化したもので構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるニップ形成部材２４の変形を防止し、安定した定着ニップの状態を確保し、出力画質の安定化を図っている。また、ステー部材２５やハロゲンヒータ２３Ａ、２３Ｂは、その長手方向両端を、定着装置２０の側板あるいは別途設けられたホルダに固定保持されている。
【００３２】
定着ベルトの幅方向（長手方向）における温度勾配を緩和する均熱部材とも称される熱移動補助部材２７が、ニップ形成部材２４のベルト内周面に対向する面を覆うように配されており、小サイズ紙通紙時に定着ベルト２１の端部領域に熱が留まることを防止して、積極的に定着ベルト２１の幅方向、即ち、熱移動補助部材２７の長手方向に熱を移動させて、長手方向の温度不均一を解消させる。そのため、熱移動補助部材２７は短時間で熱移動が可能となる熱伝導率の高い材料、例えば銅やアルミニウムなどで形成されている。図２の描写では、熱移動補助部材２７の定着ベルト２１の内周面に対向する面が定着ベルト２１に直接接触する面であり、ニップ形成面となっており、平坦状に形成されているが、凹形状やその他の形状であってもよい。凹形状のニップ形成面であると、用紙先端の排出方向が加圧ローラ寄りになり、分離性が向上してジャムの発生が抑制される。
【００３３】
周知のように、定着ベルト２１の外周側の適切な位置、例えば定着ニップのベルト回転方向上流側には、ベルト温度を検知する温度センサ２９が設けられており、定着装置２０の用紙搬送方向下流側には、定着ベルト２１から用紙Ｐを分離する分離部材４１が配されている。更に、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する解除可能な加圧手段も設けられている。
【００３４】
低熱容量化を図るため、フィルムのように薄肉で小径化した無端状の定着ベルト２１は、ニッケルやＳＵＳなどの金属材料やポリイミドなどの樹脂材料で形成された内周側の基材と、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）やＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）などで形成された外周側の離型層によって構成されている。基材と離型層の間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、あるいはフッ素ゴムなどのゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。この弾性層の厚さを１００μｍ程度にすれば、未定着トナーを押し潰して定着させるときに弾性層の弾性変形により、ベルト表面の微小な凹凸を吸収でき、光沢ムラの発生を回避できる。低熱容量化の観点から、定着ベルト２１は、全体として厚さ１ｍｍ以下に、直径２０〜４０ｍｍに設定されている。そして、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さは、２０〜５０μｍ、１００〜３００μｍ、１０〜５０μｍの範囲に設定されている。更に低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．２ｍｍ以下にするのがよく、更に望ましくは、０．１６ｍｍ以下の厚さとするのがよく、直径は３０ｍｍ以下とするのが望ましい。
【００３５】
断面が略Ｌ型の、第１部材２５Ａと第２部材２５Ｂとから構成され全体として断面Ｔ字状のステー部材２５は、定着ニップＮ側と反対側が起立した起立部２５ａを有しており、定着熱源としてのハロゲンヒータ２３Ａ、２３Ｂが起立部２５ａによって隔てられるように配置されていて、仕切り部材としても機能している。また、ステー部材２５とハロゲンヒータ２３Ａ、２３Ｂの間には反射部材２８Ａ、２８Ｂが配されている。これにより、ハロゲンヒータ２３Ａ、２３Ｂの定着ベルト２１に対する加熱効率を上げると共に、ハロゲンヒータ２３Ａ、２３Ｂからの輻射熱によりステー部材２５が加熱されることによる無駄なエネルギー消費を抑制できる。反射部材２８Ａ、２８Ｂを備える代わりに、ステー部材２５表面に断熱若しくは鏡面処理を行っても同様の効果を得ることができる。
【００３６】
加圧ローラ２２は、芯金と、芯金の表面に設けられた発泡性シリコーンゴムやフッ素ゴムなどから成る弾性層と、弾性層の表面に設けられたＰＦＡやＰＴＦＥなどから成る離型層によって構成されている。周知のように、加圧手段のバネにより加圧ローラ２２が定着ベルト２１に押し付けられ定着ベルト２１と圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層が押し潰されることで、所定幅の定着ニップＮが形成される。加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられたモータなどの駆動源によって回転駆動する。加圧ローラ２２が回転駆動すると、その駆動力が定着ニップＮで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転する。定着ベルト２１は定着ニップＮで挟み込まれて回転し、定着ニップＮ以外では両端部に配された側板フランジにガイドされ、走行する。
【００３７】
本実施形態では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータなどの熱源を配設してもよい。弾性層はソリッドゴムでもよいが、加圧ローラの内部に熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。
【００３８】
図３は、ニップ形成ユニットの基本的な構成を示す斜視図である（第２の潤滑剤を収容する部分の描写は省略する）。図３に示すように、ニップ形成ユニットは、ニップ形成部材２４、ステー部材２５、熱移動補助部材２７によって構成される。ニップ形成ユニットでは、ニップ形成部材２４の、定着ニップＮ側と反対側の面が、ステー部材２５の定着ニップＮ側の平面と一体化される。この際、それぞれの面にボスとピンのような凹凸形状を形成させて、これらを形状拘束的に嵌め合わせるようにしてもよい。熱移動補助部材２７は略直方体状のニップ形成部材２４の、定着ベルト２１の内周面に対向する面を覆うように嵌め合わされて一体化される。熱移動補助部材２７とニップ形成部材２４の一体構成は爪などを設けて噛み合わせるようにすればよい。なお、定着ベルト２１の内側には、図２に示されるように、第２の潤滑剤２４１が配置されるが、これについては後述する。
【００３９】
熱移動補助部材２７の定着ベルト２１の内周面に対向する面はベルト摺接面２７ａとして構成されるが、機械的強度上、実質的にニップ形成面となるのはニップ形成部材２４の加圧ローラ２２に対向する面２４ｃである。
【００４０】
図４は、ニップ形成ユニット及びハロゲンヒータの構成を示す斜視図である。図４に示し、また図２に関して既述したように、ステー部材２５は、断面が略Ｌ型の、第１部材２５Ａと第２部材２５Ｂとからなり、断面が略Ｔ型に構成されている。そのため、剛性が高く、ニップ形成部材２４が加圧ローラ２２からの応力によって撓むことを防止できる。また、ステー部材２５（第１部材２５Ａ及び第２部材２５Ｂ）は、ニップ形成部材２４の長手方向に直線的に延在し、ニップ形成部材２４に固定されている。したがって、定着ニップＮの長手方向全域に亘り、良好なニップ形成面を保つことができる。
【００４１】
起立部２５ａの短手方向両側には、それぞれ第１のハロゲンヒータ２３Ａ、第２のハロゲンヒータ２３Ｂが配置されている。即ち、第１のハロゲンヒータ２３Ａ、第２のハロゲンヒータ２３Ｂは、起立部２５ａにより相互に遮られている。また、第１のハロゲンヒータ２３Ａ、第２のハロゲンヒータ２３Ｂは、ステー部材２５に囲まれていない（各ハロゲンヒータ２３の中心はステー部材２５が囲む空間の外側にある）ため、定着ベルト２１に対する照射角α、β（図２参照）が鈍角となり、加熱効率を向上できる。
【００４２】
なお、ステー部材２５の断面形状は、略Ｔ型に限定されない。ハロゲンヒータ２３Ａ、２３Ｂを、起立部２５ａを挟み相互に仕切るような配置であればよく、第１部材２５Ａ及び第２部材２５Ｂをハロゲンヒータの長手方向に曲線的に延在してもよい。また、第１部材２５Ａ及び第２部材２５Ｂをニップ形成部材２４のニップ形成面に対し、斜め方向に起立させてもよい。
【００４３】
また、図４、図５から分かるように、第１のハロゲンヒータ２３Ａは、長手方向中央部に発熱部（フィラメントを螺旋状に巻いた部分であって配光分布が密）を有し、定着ベルト２１の中央範囲を加熱し、例えばＡ４縦サイズなどの小サイズ紙に対応するものである。一方、第２のハロゲンヒータ２３Ｂは、長手方向両端部に発熱部を有し、定着ベルト２１の側部範囲を加熱する。そして、例えばＡ３縦サイズなどの大サイズ紙を通紙する場合には、第１のハロゲンヒータ２３Ａだけでなく、第２のハロゲンヒータ２３Ｂも点灯して、大サイズ紙に対応させる。ハロゲンヒータ２３Ａ、２３Ｂは、プリンタ本体に設けられた電源部により出力制御されて発熱するように構成されており、その出力制御は、定着ベルト２１の外周に設けられた温度センサ２９によるベルト表面の温度検知結果に基づいて行われる。このようなヒータの出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定できるようになっている。
【００４４】
このように２本のハロゲンヒータ２３Ａ、２３Ｂによって異なるサイズの用紙に対応させているが、更に異なるサイズの用紙を用いる場合、通紙領域では用紙により奪熱される一方、非通紙領域では奪熱されずに無駄に加熱されて、過昇温の問題も発生し得る。だが、本実施形態では、熱伝導性の高い材料で形成された熱移動補助部材２７によって、積極的に定着ベルト２１の幅方向、即ち、熱移動補助部材２７の長手方向に熱を移動させて、長手方向の温度不均一を解消させている。
【００４５】
しかしながら、熱移動補助部材２７は定着ベルト２１の内周面と摺接しているため、銅やアルミニウムなどの熱伝導性の高い材料をそのまま定着ベルト２１の内周面と摺接させると摩擦係数が大きく、ユニットトルクが大きくなって、装置の寿命が短くなるなどの不具合がある。そのため、熱移動補助部材２７の、定着ベルト２１に対向する（接する）ベルト摺接面２７ａ（図３参照）を可能な限り平滑とし、低摩擦処理を施すことも望ましい。具体的には、ベルト摺接面２７ａにＰＦＡやＰＴＦＥのようなフッ素系の塗装やコーティングを施す。
【００４６】
そして、本実施形態では、熱移動補助部材２７と定着ベルト２１内周面の間に潤滑剤を介在させることで更に摺動抵抗の低減化が図られている。その際、熱移動補助部材２７と定着ベルト２１内周面の間で経時によって生じる摩耗粉による不具合を抑制するために、後述するように更なる潤滑剤である第２の潤滑剤２４１が追加されるようになっている。つまり、図２に示すように、まず第１の潤滑剤２４０が定着ベルト２１の内周面に予め塗布されており、定着ベルト２１が加圧ローラ２２の回転によって連れ回されることで、熱移動補助部材２７の表面にも付着する。この潤滑剤として、基油をフッ素オイルやシリコーンオイル、添加剤として、増ちょう剤や、固体潤滑剤としてＰＴＦＥなどを含有したグリースを用いることができるが、本例では基油をフッ素オイルとしている。ちょう度が００〜０号程度の半流動状若しくは極めて軟いグリースを用いることで低トルクを維持している。基油としてフッ素オイルを用いた構成であるとシリコーンオイルを用いる場合よりも耐熱性が高く化学的に安定しているため定着ベルト２１内に熱源があっても揮発減量、変質を抑制することができる。
【００４７】
図６は、潤滑剤の見かけ粘度と定着ベルト２１の駆動回転トルクの関係を示すグラフである。
ここで、潤滑剤は例えば第１の潤滑剤２４０を意味する。図示のように、潤滑剤の粘度が上昇すると定着ベルト２１の駆動回転トルク（摺動抵抗）が上昇してしまう。これは、潤滑剤中の液状の基油が揮発したり、外部に流出したりすると、固体成分の比率が高まって潤滑剤が増粘するからである。さらには、潤滑剤に磨耗粉が加わることによっても潤滑剤は増粘する。
【００４８】
図７は、回転中の定着ベルト２１の軌跡の測定方法を示す図である。
図示のように、定着ベルト２１の外周に３方向からレーザー変位計５１，５２，５３のレーザーを当てることで、定着ベルト２１の変位量を測定した。具体的には、レーザー変位計５１は定着ニップＮの下流側のベルト、レーザー変位計５２は定着ニップＮの上流側のベルト、レーザー変位計５３は定着ニップＮと反対側のベルトの変位量を測定した。レーザー変位計として、キーエンス社製の高速・高精度ＣＣＤレーザー変位計ＬＫ−Ｇ３０００を用いた。その結果、制御により定着ベルト２１に所定の動作をさせると、ベルトの軌跡を変動させることができることが判明した。この定着ベルトの軌跡の変動を概略的に示しているのが図８である。
【００４９】
図８において、実線で示す軌跡２１０は通常のベルト回転時の軌跡、破線で示す軌跡２１０ａ、２１０ｂは、ベルトの所定の制御時の軌跡を示す。ここで、所定の制御とは、ベルトの制御温度を変更する制御や、ベルトの制御回転数を変更する制御を言う。具体的には、定着ベルト２１の制御温度を下げる又は定着ベルト２１の回転数を上げることで、定着ニップ上流側又は定着ニップ入り口近傍のベルト部分が内側に凹む（軌跡２１０ａ）。逆に、定着ベルト２１の制御温度を上げる又は定着ベルト２１の回転数を下げることで、定着ニップ上流側又は定着ニップ入り口近傍のベルト部分が外側に膨らむ（軌跡２１０ｂ）。しかし、定着ニップ下流側又は定着ニップ出口近傍のベルト部分は大きく変位していない。これは、図示のように、定着ニップ上流側のベルト変位量が定着ニップに対向する位置で吸収されるからである。
【００５０】
図９は、ベルト制御温度を変更したときの実際のベルト変位量を示す図である。
図示のように、１００〜２００℃の温度範囲では、定着ニップ上流側のベルト変位量は略直線的に挙動する。具体的には、定着ベルト２１は、約５０℃の変化で０．３ｍｍ程度、通常温度でのベルト回転時の軌跡２１０（図８）に対して内側又は外側に変位する。一方で、定着ニップ下流側のベルト変位量は、温度変化にかかわらず略０である。図９では、定着ベルト２１が内側へ変位した場合を正として変位量を表示している。つまり、定着ベルト２１が約５０℃だけ降温すると０．３ｍｍ程度内側に変位し（変位量は＋０．３ｍｍ）、約５０℃だけ昇温すると０．３ｍｍ程度外側に変位する（変位量は−０．３ｍｍ）。
【００５１】
よって、図１０に示す定着ベルト２１の通常の制御状態において、定着ベルト２１の内周面から例えば０．３ｍｍの間隙を空けて第２の潤滑剤２４１を保持した補給用潤滑剤保持部材２６を配置する。つまり、補給用潤滑剤保持部材２６及び第２の潤滑剤２４１は、通常のベルト温度制御状態及びベルト速度回転時における定着ベルト２１に接触しないように、定着ベルトの内側に配置されている。ここで、通常のベルト温度制御状態及び通常のベルト速度回転時を、「通常の制御状態」と言う。なお、「通常の制御状態」は定着ベルトの非回転時を含んでもよく、すなわち、補給用潤滑剤保持部材２６及び第２の潤滑剤２４１は、非回転時における定着ベルト２１に接触しないように定着ベルトの内側に配置されてもよい。そして、所定の制御により定着ベルト２１と第２の潤滑剤２４１が接触する。
【００５２】
前述したように、潤滑剤は使用するに連れて流出や揮発などによって減少していき、トルク上昇の要因となる。潤滑剤を補給すれば寿命延命に繋がるが、第２の潤滑剤２４１を定着ベルト２１の内周面に常に接触させると第２の潤滑剤２４１も経時で減少してしまう。そこで、通常の制御状態においては第２の潤滑剤２４１とベルト内周面との間に間隙を設けておき、必要に応じて所定の制御により第２の潤滑剤２４１とベルト内周面を接触させて潤滑剤を供給することで、摺動抵抗の上昇と第２の潤滑剤２４１の減少を抑制できる。
【００５３】
補給用潤滑剤保持部材２６は、幅方向（紙面垂直方向）の両端部において定着装置２０の側板に固定されている。第２の潤滑剤２４１は、定着ベルト２１の内周面に向かって補給用潤滑剤保持部材２６から突出していると好ましい。さらに、第２の潤滑剤２４１の補給が必要な場合には、定着ベルト２１と第２の潤滑剤２４１を接触させるために、所定の制御として、定着ベルト２１を、通常の制御状態における温度より５０℃以上下げ、回転制御する。このような制御により、図１１に示すように、通常時（軌跡２１０）に比べて、特に定着ニップ入り口側の定着ベルト２１を内側に変位させて第２の潤滑剤２４１に接触させることができ（軌跡２１０ａ）、ベルト内周面に第２の潤滑剤２４１を補給することができる。従って、摺動抵抗を減少させることができる。図１０は通常のベルト温度制御時、図１１は低温のベルト温度制御時でのベルト軌跡を示す。
【００５４】
また、補給用潤滑剤保持部材２６及び第２の潤滑剤２４１は、定着ニップの位置に対して上流側１８０°以内に配置されると好ましい。これは、定着ニップ上流側での定着ベルト２１の変形量が大きいため、第２の潤滑剤２４１と定着ベルト２１を接触させ易いからであり、ベルト変形を利用する接触方式で特に有効である。
【００５５】
補給用潤滑剤としての第２の潤滑剤２４１の粘度は、定着ベルト２１の内周面に当初から塗布されている第１の潤滑剤２４０の粘度より低いと好ましい。低粘度の潤滑剤を補給することで、増粘してしまった当初の潤滑剤（第１の潤滑剤２４０）を低粘度の潤滑剤に戻すことができ、回転トルク上昇と摺動摩擦を抑制することができる。
【００５６】
また、定着ベルト２１と潤滑剤を接触させるために、定着装置２０のベルト温度制御に代えて又は加えて、ベルト速度制御を併用してもよい。つまり、所定の制御として、定着ベルト２１と潤滑剤が接触していない通常の制御状態におけるベルト回転数よりも高い回転数で定着ベルト２１を回転制御してもよい。ベルト回転数を上げると、特に定着ニップ入り口側の定着ベルト２１がベルト内面側に変形し、定着ベルトに近接して配置されている補給用潤滑剤保持部材２６の潤滑剤に接触し、ベルト内面に潤滑剤が供給され、摺動抵抗を減少させることができる。つまり、通常のベルト回転数よりも高い回転数で定着ベルト２１を回転しているときのベルト軌跡は図１１で示す軌跡２１０ａと同様である。ベルト速度制御の併用は、ベルト変位量をさらに大きくしたいときや、ベルト温度を大幅に下げたくないときに特に有効である。これらを組み合わせることで、ベルト内周面への潤滑剤の補給に必要なベルト変位量を確実に確保することができる。
【００５７】
補給用潤滑剤保持部材２６及び第２の潤滑剤２４１としては、多孔質な又は繊維質の摺接素材に潤滑剤を保持させたものが望ましく、摺接素材に潤沢に潤滑剤を含浸させておけばよい。また、図１０に示す補給用潤滑剤保持部材２６及び第２の潤滑剤２４１に代えて、円柱状又は円筒状の第２の潤滑剤を、定着ベルト２１の内周面から間隙を空けて回転可能に配置してもよい。円柱状又は円筒状の潤滑剤はベルト内周面に接触しても回転するため、ベルト内周面との接触による回転抵抗を最小限に抑えることができる。
【００５８】
以上のように、定着ベルト２１の内周面に付着する第１の潤滑剤２４０とは別に、第２の潤滑剤２４１を、定着ベルト２１内部の定着ニップ上流域に、ベルト内面に直接接触させずに間隙を空けて配置する。そして、必要に応じてある手段（温度制御、回転数制御又はこれらの両方）を用いてベルト軌跡を内側に引き込み、第２の潤滑剤２４１と接触させ、ベルト内面に潤滑剤を追加供給することで、定着ベルト内の潤滑剤粘度の上昇を抑制することができる。従って、トルクの上昇を長期間抑制できる。
【００５９】
以上、本発明を実施形態に基づいて説明したが、本発明は実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能である。また、本発明の定着装置を備える画像形成装置としては複写機あるいはプリンタに限らず、ファクシミリや複数の機能を備える複合機であってもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００６０】
１  画像形成装置
２  ボトル収容部
２Ｃ、２Ｋ、２Ｍ、２Ｙ  トナーボトル
３  転写装置
４Ｃ、４Ｋ、４Ｍ、４Ｙ  作像部
５  感光体
６  帯電装置
７  現像装置
８  クリーニング装置
９  露光装置
１０  給紙トレイ
１１  給紙ローラ
１２  レジストローラ
１３  排紙ローラ
１４  排紙トレイ
２０  定着装置
２１  定着ベルト
２１０  通常温度制御時ベルト軌跡
２１０ａ  低温制御時軌跡
２１０ｂ  高温制御時軌跡
２２  加圧ローラ
２３Ａ、２３Ｂ  ハロゲンヒータ
２４  ニップ形成部材
２４ｃ  面
２５  ステー部材
２５Ａ  第１部材
２５Ｂ  第２部材
２５ａ  起立部
２６  補給用潤滑剤保持部材
２７  熱移動補助部材
２７ａ  ベルト摺接面
２８Ａ、２８Ｂ  反射部材
２９  温度センサ
３０  中間転写ベルト
３１  一次転写ローラ
３２  二次転写バックアップローラ
３３  クリーニングバックアップローラ
３４  テンションローラ
３５  ベルトクリーニング装置
３６  二次転写ローラ
４１  分離部材
Ｎ  定着ニップ
Ｐ  用紙
α、β  照射角
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６１】
【特許文献１】特開２０１５−９９３５２号公報
【特許文献２】特開２０１４−１７８５２０号公報
【図１】
2018091897.tif 000003
【図２】
2018091897.tif 000004
【図３】
2018091897.tif 000005
【図４】
2018091897.tif 000006
【図５】
2018091897.tif 000007
【図６】
2018091897.tif 000008
【図７】
2018091897.tif 000009
【図８】
2018091897.tif 000010
【図９】
2018091897.tif 000011
【図１０】
2018091897.tif 000012
【図１１】
2018091897.tif 000013