(57)【要約】【課題】  ベルト内面の長期に渡る安定的な潤滑剤の塗布とベルト外面のクリーニングの両者を行う必要があり、これをベルト定着ユニットの限られたスペースの中で実現し、高速プリントや耐久性に優れた機能を持たせることである。【解決手段】  回転可能な定着部材と、前記定着部材に接する回転可能なエンドレスベルトと、ベルト内面に接し、前記エンドレスベルトを介して定着部材に加圧する固定式の定着加圧部材と、ベルト内面に接する潤滑剤塗布部材を具備した定着装置において、前記エンドレスベルトを介して、前記潤滑剤塗布部材に対向して加圧されるクリーニング部材をベルト外面に有する。【選択図】  図１
2007212865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能な定着部材と、前記定着部材に接する回転可能なエンドレスベルトと、ベルト内面に接し、前記エンドレスベルトを介して定着部材に加圧する固定式の定着加圧部材と、ベルト内面に接する潤滑剤塗布部材を具備した定着装置において、前記エンドレスベルトを介して、前記潤滑剤塗布部材に対向して加圧されるクリーニング部材をベルト外面に有することを特徴とする電子写真のベルト定着装置。
【請求項２】
請求項1において、クリーニング部材の端部に潤滑剤侵入防止部材が設けてあることを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項１において、エンドレスベルトの幅よりも潤滑剤塗布部材の全長が短い構造であることを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項1において、潤滑剤塗布部材の中央部の繊維密度が最も高く、端部に至るにつれて密度が減少していくことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
請求項1において、潤滑剤塗布部材が回転式であり、エンドレスベルトに対して従動回転することを特徴とする定着装置。
【請求項６】
請求項１において、クリーニング部材が回転式であり、エンドレスベルトに対して従動回転することを特徴とする定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真プロセス等を利用して、記録材に未定着トナー像を転写方式または直接方式で形成する画像形成手段と、前記未定着トナー像を記録材に熱定着させる定着装置を有し、ハードコピーを得る複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。
【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為に、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として、エンドレスベルトを用いたタイプの定着装置（ベルト方式定着器）も知られている。
【０００３】
この様なベルト方式定着器には、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タイプの定着装置がある。この方式の定着装置では、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事が知られている。例えば特開平11-45018では、エンドレスベルト内面に潤滑剤を塗布する。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。
【特許文献１】特開平１１−４５０１８号公報
【特許文献２】特開２００４−１９８７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のオイル塗布フェルトではベルトとの内面での接点の圧力にむらがあり、オイル塗布量が時間的に不安定で、長期連続での安定塗布が困難であるという問題点がある。また、特開平11-45018や特開2004-198700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するが、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に、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。また、塗布フェルトによりベルト内面から一方的に圧をかけるので、ベルトの波うち変動などの悪影響をおよぼすおそれが考えられる。さらに、ベルト外面に内面からオイルが回り込むこと、及びベルト外面に記録紙からのトナーや紙粉が付着することは好ましくない。
【０００５】
この問題を解決するために、ベルト内面の長期に渡る安定的な潤滑剤の塗布とベルト外面のクリーニングの両者を行う必要があり、本発明の目的はこれをベルト定着ユニットの限られたスペースの中で実現し、高速プリントや耐久性に優れた機能を持たせることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題は、以下のような本発明によって解決される。
【０００７】
（１）回転可能な定着部材と、前記定着部材に接する回転可能なエンドレスベルトと、ベルト内面に接し、前記エンドレスベルトを介して定着部材に加圧する固定式の定着加圧部材と、ベルト内面に接する潤滑剤塗布部材を具備した定着装置において、前記エンドレスベルトを介して、前記潤滑剤塗布部材に対向して加圧されるクリーニング部材をベルト外面に有することを特徴とする電子写真のベルト定着装置
（２）上記（１）において、クリーニング部材の端部に潤滑剤侵入防止部材が設けてあることを特徴とする定着装置
（３）上記（１）において、エンドレスベルトの幅よりも潤滑剤塗布部材の全長が短い構造であることを特徴とする定着装置
（４）上記（１）において、潤滑剤塗布部材の中央部の繊維密度が最も高く、端部に至るにつれて密度が減少していくことを特徴とする定着装置
（５）上記（１）において、潤滑剤塗布部材が回転式であり、エンドレスベルトに対して従動回転することを特徴とする定着装置
（６）上記（１）において、クリーニング部材が回転式であり、エンドレスベルトに対して従動回転することを特徴とする定着装置
【発明の効果】
【０００８】
以上の本発明によれば、ベルト内面の長期に渡る安定的な潤滑剤の塗布と、ベルト外面の清浄性の確保を、各々の部材が対向位置で互いに加圧し合うことで、部材の数を減らしながら実現している。さらに潤滑剤塗布部材がきわめて簡易な構成であるため、定着装置のエンドレスベルト内の無用な大型化を招くこともない。
【０００９】
仮に、ステアリングによるエンドレスベルトの位置変動が起こる位置にある場合でも、潤滑剤塗布部材の端部が柔軟な構成であることと対向部材で加圧しているため、エンドレスベルトに対しての追従が可能である。
【００１０】
ベルト外面に回り込んだ潤滑剤はクリーニングローラの端部で回収され、クリーニングローラの端部に潤滑剤侵入防止部材があるため、潤滑剤が記録材の通過部のクリーニング領域に回ることを避けている。
【００１１】
以上の効果があり、限られた領域の中で、エンドレスベルトの安定した走行に必要不可欠な潤滑材料の管理とエンドレスベルトのクリーニングを実現し、高速プリントや耐久性に優れた定着装置を有する画像形成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、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明における最良な実施の形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例により限定されるものではない。
【００１３】
図１により本発明にかかる画像形成装置の実施例１について説明する。
【００１４】
(1)「画像形成部」
図１に示す装置内には第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1次転写され、2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、定着部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、1次転写帯電器24a、24b、24c、24d及びクリーナー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およ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は矢示の方向に感光ドラム3と同じ周速度をもって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1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ていく。
【００２１】
11は2次転写ローラで、中間転写体130に対応し平行に軸受させて下面部に接触させて配設してある。2次転写ローラ11には、2次転写バイアス源によって所望の2次転写バイアスが印加されている。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2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2次転写バイアスがバイアス電源からに印加される。この2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。
【００２２】
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。
【００２３】
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以下に備えられる。転写ベルト130上に残留したトナー及びその他の異物は、転写ベルト130の表面にクリーニングウエブ（不織布）19を当接して、拭い取るようにしている。
【００２４】
トナー画像の転写を受けた記録材Pは後述される定着器9へ順次導入され、転写材に熱と圧力を加えることで定着される。
【００２５】
(2)「定着部」
図２は本発明の実施形態に係る定着器の拡大図である。本実施例では、加圧部にエンドレスベルトを用いたベルト方式の定着装置を用いたが、エンドレスベルトは加圧部材での仕様に限定される物ではなく、加熱部材としてエンドレスベルトを用いる方式のベルト定着装置においても利用される物である。
【００２６】
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成形し、さらにその表面に30〜100μm厚みのPFAチューブを被覆した外径φ80mmの定着ローラを用いた。
【００２７】
定着ローラ9１は、内部に加熱源としてハロゲンヒータ９５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。
【００２８】
エンドレスベルト９２は、複数のローラ９３、９６、９７で張架された無端ベルトであり、ベルト内から加圧部材により定着ローラ９１に加圧される。
【００２９】
エンドレスベルト９２はポリイミド等の樹脂また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、さらにその上層に離型層としてＦＲＰまたは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。
【００３０】
分離ローラ９３は、Fe、SUSなどの金属からなるローラでエンドレスベルト９２を介して定着ローラ９１に食い込むように加圧す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上を定着ローラ９１表面から分離している。分離ローラ９３の加圧力は、３００〜５００Nであり、そのときの定着ローラ９１と分離ローラ９３が成す接触部分（分離ニップ部）は、約４mm程度であった。
【００３１】
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ことが一般的である。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。加圧パッドの加圧力は、４００〜６００Nで加圧され、そのときの定着ローラ９１と加圧パッド９４が成す接触部分（加圧ニップ部）は、約２０mm程度であった。
【００３２】
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、高速定着が可能である。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。
【００３３】
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ので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。
【００３４】
潤滑剤塗布部材９８は金属や合成樹脂等にて形成される保持部材と含浸部材でその主要部が構成されている。上記含浸部材には、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）を含浸させた、外径φ1０〜２０mm程度のフェルト（ノーメックス）のローラを使用しているが、これに限定される物ではなく、耐熱性のある柔軟な不職布などが用いられる。潤滑剤保有部材は後に図を用いて更に詳しく説明する。
【００３５】
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ンゴムからなる弾性層を例えば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っている。
【００３６】
懸架ローラ９７はエンドレスベルトを懸架するローラである。
【００３７】
また、この潤滑剤塗布部材９８は、圧力付与部材９１のベルト回転方向上流側に位置し、ベルトを挟んで対向位置にクリーニング部材９９が配置されている。潤滑剤塗布部材９８またはクリーニング部材９８が単独で加圧する機構の場合、エンドレスベルト９２に一方的にテンションが掛かることが心配されことや、駆動のための機構が必要になるという問題がある。しかしこのクリーニング部材９９と潤滑剤塗布部材９８がベルトを挟んだ位置で互いに加圧し合うことで、ベルトの動きに合わせて連れまわることが可能であり、自身の駆動の機構も不必要となる。さらにこのことで、潤滑剤塗布部材９８とクリーニング部材９９のために必要な部材点数を減らすことができ、部材の設置スペースの節約を図ることもできる。
【００３８】
次に、この定着装置の動作について説明する。
【００３９】
まず、定着ローラ９１の表面がハロゲンランプ９５の加熱により所定の設定温度になり、画像形成装置における画像形成動作（コピー動作やプリント動作など）の開始信号が受け付けられると、その画像形成装置において記録材P上にトナー像が転写形成され、その記録材Pが定着装置に搬送されてくる。この画像形成動作の開始と同期して、定着ローラ９１が図中の矢印方向に回転し始めると同時に、エンドレスベルト９２が３つのローラ９３，９６，９７に張架された状態で定着ローラ９１に従動して図中の矢印方向に回転し始める。
【００４０】
定着ローラ９１の回転により、エンドレスベルト９２は、分離ローラ９３による支持と圧力付与部材９４による押圧とにより、定着ローラ９１との間にニップを形成した状態で回転する。また、そのエンドレスベルト９２の内周面には、圧力付与部材９４のベルト回転方向上流側において潤滑剤塗布部材９８により潤滑剤が塗布される。これにより、エンドレスベルト９２と圧力付与部材９４の間に潤滑剤が供給されるため、ベルト９２と圧力付与部材９４との間の摩擦抵抗が低減されるとともに、圧力付与部材９４における低摩擦層の磨耗が防止される。
【００４１】
この定着装置の場合、潤滑剤塗布部材９８（含浸部材）は、懸架ローラ９７とステアリングローラ９６との間のエンドレスベルト９２の内周面部分に当接するように配設されているが、空間があればベルトのどの部分にも配設可能である。潤滑剤塗布部材９８とクリーニング部材９９が内外から加圧し合っているため、互いにベルトの位置変動に影響されにくく、部材とベルト表面とを均一に接触させやすい。しかも、含浸部材９８及びクリーニング部材９９は、繊維密度の低い柔軟性のある部位であるため、ベルトに多少の変動があっても、そのベルト変動に確実に追従するように接触する。この結果、潤滑剤含浸部材９８に含浸されている潤滑剤が常に一定量ずつベルト内周面側に供給される。潤滑剤塗布部材９８の中央部の繊維密度が高いことによって、毛細管現象により潤滑剤が端部よりも多量に集中することで、エンドレスベルト９２の中央部により潤滑剤が塗布されやすい構成になっている。そして、その含浸部材９８内の潤滑剤が残っている限り、エンドベルト９２の円滑な回転を確保することができるとともに、圧力付与部材９４の低摩擦層の磨耗を抑制することができる。
【００４２】
また、この定着装置の場合には、潤滑剤塗布部材９８が圧力付与部材９４のベルト回転方向上流側に設けられているため、その塗布部材９８からエンドレスベルト９２内周面に塗布される潤滑剤が、圧力付与部材９４とエンドレスベルト９２の間（ニップ内）にロスなく確実に供給される。エンドレスベルト９２の外面に潤滑剤が回り込んで、記録材Pに悪影響を与える問題も、エンドレスベルト９２の外面にクリーニング部材９９があるため解決できる。さらに図３に示した塗布部材とクリーニング部材の関係で、クリーニング部材９９の記録材Ｐが通過する部分よりも端部にゴム状の部材で構成される潤滑剤侵入防止部材を設けてあるため、潤滑剤が記録材Pの通過するクリーニング領域に回ることを避けられる。
【００４３】
ステアリングローラ９６によるエンドレスベルト９２の位置変動が起こる位置にある場合でも、潤滑剤塗布部材の端部が柔軟な構成であることと対向部材で加圧しているため、エンドレスベルト９２が圧力付与部材９４による押圧により変動することなく安定して回転するようになる。これにより、そして、このエンドレスベルト９２が安定した回転することに加え、エンドレスベルト９２が圧力付与部材９４により分離ローラ９３までのニップにおいて定着ローラ９１に確実に密着した状態に保たれることにより、そのニップ内を通過する記録材Pは常に一定した状態で通過することになるため、定着画像に乱れが生じるおそれがない。
【００４４】
さらに、潤滑剤塗布部材９８は、含浸させた潤滑剤が少なくなる時期を見計らって交換する。また、この潤滑剤が少なくなる時期は、エンドレスベルト９２の内周面に塗布される潤滑剤が少なくなり、圧力付与部材９４の低摩擦層が磨耗し始める時期ともほぼ一致するため、その圧力付与部材９４の交換時期にもほぼ該当することになる。この定着装置の場合には、潤滑剤塗布部材９８とクリーニング部材９９が対向位置で加圧している構造になっているため、潤滑剤塗布部材９８を取り外すことにより、それに伴ってクリーニング部材９９も同時に取り外せるため、その両者の取り外し作業をはじめ、交換作業、さらには取り付け作業を同時に実行することができ、効率のよい作業性が確保される。
【００４５】
（産業上の利用可能性）
オイルのみではなく他の潤滑剤塗布の目的に発展することも可能で、ベルトを用いた定着装置で幅広い応用が期待できる。内側のオイル塗布ローラはオイル塗布が安定していれば回転体でなくても成り立ち、外側の清掃部材もベルト表層に傷のつかない材質であれば回転体でなくても良い。また、潤滑材塗布部剤とクリーニング部材は時間経過とともに交換が必要な部材であるが、交換が必要となった時には両者を同時に交換することができ、作業効率が上昇する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る、画像形成装置の断面図である
【図２】本発明に係る、第一実施例を示す定着装置の断面図である
【図３】本発明に係る、第一実施例を示す定着装置の図である
【符号の説明】
【００４７】
９  定着部
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  定着ローラ
９６  ステアリングローラ
９７  懸架ローラ
９８  潤滑剤保有部材
９９  クリーニングローラ
９Ａ  潤滑剤侵入防止部材
【図１】
2007212865.tif 000003
【図２】
2007212865.tif 000004
【図３】
2007212865.tif 000005