(57)【要約】【課題】長期間に亘って、高い摺動性を保持する摺動部材を用いる、また、潤滑剤の漏れ出しを防止することにより、長期間に亘って高画質の画像を形成することができる画像形成装置を提供する。【解決手段】ベルトニップ方式の定着装置において、定着ベルトと押圧部材との間に介在する摺動部材として無端ベルト状ベルト状部材を用いるとともに、定着ベルトと摺動部材との間に潤滑剤を介在させる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
記録材上のトナー像を加熱定着する加熱部材、
該加熱部材に対向して配置された定着ベルト、
該定着ベルトを前記加熱部材に押圧する押圧部材及び、
前記定着ベルトと前記押圧部材との間に介在し、前記定着ベルトに対して摺動しうる摺動部材を有する定着装置において、
前記定着ベルトと前記摺動部材との間に潤滑剤を介在させるとともに、前記摺動部材を無端ベルト状部材で構成したことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記摺動部材が潤滑剤に対して浸透性を有するとともに、前記摺動部材の内周面に潤滑剤を塗布する塗布手段を有す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】
前記押圧部材は、弾性体からなる押圧パッド及び記録材を前記加熱部材から分離させる分離部材を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記摺動部材は前記押圧部材に対して移動可能であり、摺動性が低下しないときは、前記押圧部材に対して静止しており、摺動性が低下したときに前記定着ベルトに従動し、前記押圧部材に対して移動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
記録材に画像を形成する画像形成部及び該画像形成部により画像が形成された記録材を定着処理する請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置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、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置及びこれに用いられる定着装置に関し、詳しくは定着部材及び、該定着部材との間にニップを形成する定着ベルトを有する定着装置の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体ドラムに形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録材上に転写し、この後、記録材上のトナー像を定着して排紙している。
【０００３】
また、カラー画像を形成する場合には、原稿色に対応したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの潜像を４個の感光体ドラムに形成し、顕像化された４色のトナー像を無端状の中間転写ベルトに一次転写した後、記録材上に二次転写して、記録材上に転写されたトナー像を定着して排紙している。
【０００４】
このようにトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンランプ等の加熱手段を内蔵した加熱部材としての加熱ローラと、加熱ローラを加圧する加圧部材としての加圧ローラとによって形成されたニップで、トナー像が転写された記録材を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、広く利用されている。
【０００５】
ところで、このような定着装置において、高速化を図るためにはトナーと記録材に充分な熱量を供給する必要があり、このためにはニップ幅を広くする必要がある。
【０００６】
ニップ幅を広くするためには、加熱ローラに対して定着ベルトを対向して配置し、定着ベルトを押圧部材で加熱ローラに押圧するようにしたベルトニップ方式と称される定着装置が開発されている（特許文献１、２）。
【０００７】
ベルトニップ方式は、押圧部材の形状によりニップ幅が決定されるので、必要なニップ幅を容易に形成することが可能であるので、高速定着が可能になるという点で優れている。
【０００８】
ベルトニップ方式はこのような利点の他に、定着ベルトの厚さを薄くする等の手段により定着ベルトの熱容量を小さくすることができるので、定着ベルトの温度を短時間内に必要なレベルにまで上昇させることが可能になるいう利点を有する。
【０００９】
ところで、ベルトニップ方式では、定着ベルトは加熱部材の移動に従動して移動し、静止している押圧部材に対して摺動する。
【００１０】
このために、定着ベルトの押圧部材に対する摺動性を高くする必要がある。摺動性が低い、即ち、定着ベルトの摺動抵抗が高いと、定着ベルトが円滑に移動せず、加熱部材と定着ベルトとのニップにおいて、加熱部材と記録材との間で摺動が起こって、画像を乱すという現象が起こる。
【００１１】
このために、定着ベルトと押圧部材との間に摺動部材を設けることが行われている。
【００１２】
特許文献１では、摺動部材が長期間の使用により摩耗し摺動性が低下するという問題に対して、所定の表面粗さを有する非多孔質シートで摺動部材を構成している。
【００１３】
特許文献２〜５では、特許文献１と同様にシート状の摺動部材を用いることにより、定着ベルトの摺動性を高くするとともに、定着ベルトに潤滑剤を塗布することにより押圧部材と定着ベルトとの間に潤滑剤を介在させ、摺動性を更に高めている。
【００１４】
そして、特許文献２、４では潤滑剤が端部に押し出されるのを防止するために、定着ベルトの端部に段差を設けている。
【００１５】
特許文献３では、定着ベルトの端部に設けたベルトガイド部材に、潤滑剤をベルト中央部へと案内する溝を設けている。
【００１６】
特許文献５では、定着ベルトの内側に設けたベルトガイドの表面に、潤滑剤を中央部へと案内する溝を設けている。
【特許文献１】特開２００４−２０６１０５号公報
【特許文献２】特開２００６−７２２１８号公報
【特許文献３】特開２００２−３５７９６８号公報
【特許文献４】特開２００５−７７８７２号公報
【特許文献５】特開２００６−７８９６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
特許文献１では摺動部材の摺動性を高くすることにより、定着ベルトの走行抵抗を低くしているが、摺動部材自身の摺動性を改良するのでは限界があり、特許文献２のように潤滑剤を用いる必要がある。
【００１８】
しかしながら、潤滑剤を用いるベルトニップ方式の定着装置では、特許文献２〜５でも指摘されているように、長時間作動時に潤滑剤が漏れ出し、定着装置、定着装置近傍の部品或いは記録材を汚染するという問題がある。
【００１９】
特許文献２〜５ではこの問題を、摺動部材に潤滑剤をガイドする溝や段差を設けることにより解決しようとしている。
【００２０】
しかしながら、特許文献２〜５の漏れ防止手段では、潤滑剤の漏れを十分に防止することはできない。
【００２１】
特許文献２〜５でも示されているように従来は、摺動部材として、カットシート状のものが用いられており、シート状部材の端部が周回・移動する定着ベルトに接触する構成となっている。
【００２２】
カットシート状の摺動部材を用いた場合の問題を図１を用いて説明する。図１（ａ）は摺動部材の端部近傍の平面部であり、図１（ｂ）は摺動部材の端部近傍の断面図である。
【００２３】
定着ベルト１０２は定着工程において、図１のＹ方向に移動し、定着ベルト１０２上の潤滑剤もＹ方向に移動するが、シート状摺動部材１０６Ａの端部１０６Ａ１によりせき止められてＪで示すように潤滑剤が集積する。
【００２４】
集積した潤滑剤Ｊは定着ベルト１０２の幅方向端部から漏れ出して、定着装置の各部や記録材を汚染する。
【００２５】
このような現象に対しては、特許文献２〜５のような溝や段差では、有効な防止手段として作用しない。
【００２６】
本発明は、このような従来のベルトニップ方式の定着装置における問題を解決することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
１．
記録材上のトナー像を加熱定着する加熱部材、
該加熱部材に対向して配置された定着ベルト、
該定着ベルトを前記加熱部材に押圧する押圧部材及び、
前記定着ベルトと前記押圧部材との間に介在し、前記定着ベルトに対して摺動しうる摺動部材を有する定着装置において、
前記定着ベルトと前記摺動部材との間に潤滑剤を介在させるとともに、前記摺動部材を無端ベルト状部材で構成したことを特徴とする定着装置。
２．
前記摺動部材が潤滑剤に対して浸透性を有するとともに、前記摺動部材の内周面に潤滑剤を塗布する塗布手段を有することを特徴とする前記１に記載の定着装置。
３．
前記押圧部材は、弾性体からなる押圧パッド及び記録材を前記加熱部材から分離させる分離部材を有することを特徴とする前記１又は前記２に記載の定着装置。
４．
前記摺動部材は前記押圧部材に対して移動可能であり、摺動性が低下しないときは、前記押圧部材に対して静止しており、摺動性が低下したときに前記定着ベルトに従動し、前記押圧部材に対して移動することを特徴とする前記１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
５．
記録材に画像を形成する画像形成部及び該画像形成部により画像が形成された記録材を定着処理する前記１〜４のいずれか１項に記載の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００２８】
本発明においては、摺動部材を無端ベルト状部材で構成したので、摺動部材の端部により潤滑剤がせき止められて集積することがなくなり、潤滑剤の漏れ出しを十分に防止することが可能となる。
【００２９】
したがって、摺動部材の摺動性を長期間にわたって、高く維持することが可能となる。
【００３０】
また、摺動部材を無端ベルト状に構成したので、定着ベルト及び摺動部材を支持構造が簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下に本発明を実施の形態を用いて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。
【００３２】
図２は本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成図である。
【００３３】
本画像形成装置は画像形成部ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。
【００３４】
画像形成部ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数の画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、ベルト状の中間転写体６、給紙搬送手段及び定着装置１００等からなる。
【００３５】
画像形成部ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。
【００３６】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光装置３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに送られる。
【００３７】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電装置２Ｙ、露光装置３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング装置８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電装置２Ｍ、露光装置３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング装置８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電装置２Ｃ、露光装置３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング装置８Ｃを配置している。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電装置２Ｋ、露光装置３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング装置８Ｋを配置している。そして、帯電装置２Ｙと露光装置３Ｙ、帯電装置２Ｍと露光装置３Ｍ、帯電装置２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電装置２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。
【００３８】
なお、現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。
【００３９】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００４０】
定着装置１００は、加熱ローラ１０１と定着ベルト１０２との間に形成されたニップ部で記録材Ｐ上のトナー像を加熱・加圧して定着する。
【００４１】
かくして、画像形成ユニット１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写装置７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、合成されたカラートナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録材Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，レジストローラ２３等を経て、転写装置７Ａに搬送され、記録材Ｐ上にカラートナーが転写される（２次転写）。カラートナーが転写された記録材Ｐは定着装置１００において加熱・加圧され、記録材Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００４２】
一方、転写装置７Ａにより記録材Ｐにカラー画像を転写した後、記録材Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング装置８Ａにより残留トナーが除去される。
【００４３】
なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であるが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【００４４】
また、本発明は、中間転写体を用いない画像形成装置、即ち、感光体上に形成したトナー像を記録材に転写し記録材上に画像を形成する画像形成装置にも使用することができる。
【００４５】
次に、本発明の実施の形態１に係る定着装置１００の構成について、図３に示す正面断面図を用いて説明する。
【００４６】
記録材Ｐ上のトナー像を加熱する加熱部材としての加熱ローラ１０１は、トナー像を加熱する熱源としてのハロゲンランプＨを内蔵する。
【００４７】
加熱ローラ１０１は、アルミニウムや鉄等から形成された円筒状芯金１０１Ａと、円筒状芯金１０１Ａを被覆し耐熱性の高いシリコーンゴムから成る弾性層１０１Ｂと、更に弾性層１０１Ｂを被覆し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）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から成る離型層１０１Ｃと、により構成されている。
【００４８】
１０２は加熱ローラ１０１に対向して配置された無端状の定着ベルトであり、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等の耐熱性ポリマーやステンレス、ニッケル、銅等の金属ベルトからなる。
【００４９】
また、これらを基体とし、基体の外表面を被覆するＰＦＡ若しくはＰＴＦＥで形成された離型層を形成したものを用いてもよい。
【００５０】
押圧パッド１０３には、シリコーンゴム又はフッ素ゴムを用いることができ、一例では、硬度ＪＩＳＡ約１０°のシリコーンゴムから形成され、ステンレスから形成された支持板１０４で支持され、定着ベルト１０２を加熱ローラ１０１に押圧にニップＮを形成する。押圧パッド１０３は、単一の部材で構成してもよいし、複数の部材で構成してもよい。
【００５１】
１０５は分離部材であり、硬質の耐熱性樹脂又はアルミニウムからなる。
【００５２】
分離部材１０５は弾性層１０１Ｂを変形させ、記録材Ｐがその剛性で、加熱ローラ１０１から離れる際に直進する性質を利用して、記録材Ｐを加熱ローラから分離する。
【００５３】
押圧パッド１０３及び分離部材１０５は、定着ベルト１０２を加熱ローラ１０１に押圧してニップＮを形成する押圧部材と構成する。
【００５４】
１０６は摺動部材であり、ＰＴＦＥ等を含浸させたガラス繊維、両面又は定着ベルト１０２に接触する外周面がエンボス加工されたポリイミド樹脂からなる。
【００５５】
摺動部材１０６は無端ベルト状部材で構成され、管状部材を輪切りにして形成されたもの或いは、帯状部材の両端を接着したもので形成される。
【００５６】
ＰＴＦＥの含浸、及びエンボス加工は、摺動部材１０６の摺動抵抗を小さくするためである。
【００５７】
摺動部材１０６は無端ベルト状に形成されるので、定着ベルト１０２、押圧パッド１０３及び分離部材１０５に対して摺動可能に設けられる。
【００５８】
トナー像の定着においては、加熱ローラ１０１がモータ（図示せず）の駆動で時計方向に回転する。
【００５９】
加熱ローラ１０１の回転で、定着ベルト１０２が加熱ローラ１０１に従動し、記録材Ｐが加熱ローラ１０１と定着ベルト１０２により挟持され搬送される。
【００６０】
記録材ＰがニップＮを搬送される過程で、未定着のトナー像が定着される。
【００６１】
ニップＮに記録材Ｐを通して定着を行う工程では、定着ベルト１０２が記録材Ｐと一体に移動することが必要であるので、定着ベルト１０２と摺動部材１０６との間の摺動抵抗を可能な限り小さくするように装置が設計される。
【００６２】
即ち、前記に説明したように摺動部材１０６のＰＴＦＥ含浸のガラス繊維又はエンボス加工のポリイミドで構成している。
【００６３】
なお、定着ベルト１０２の走行抵抗を低くするために、摺動部材１０６に潤滑剤を含浸させることが好ましい、
潤滑剤としては、アミノ変性シリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、ジメリツシリコーンオイル、メルカプトシリコーンオイル等のシリコーンオイル、フッ素オイルを基油としたグリース等のグリースを用いることができる。
【００６４】
また、耐熱性と高めるために微量の酸化防止剤を含有させてシリコーンオイルを用いることもできる。
【００６５】
定着工程において、摺動部材１０６は通常は静止しており、定着ベルト１０２が摺動部材１０６に対して摺動し移動する。
【００６６】
長時間の作動により摺動部材１０６の摺動性は低下しその摩擦抵抗が増加する。
【００６７】
ところで、摺動部材１０６の摩擦抵抗が増す部分は、分離部材１０５により加熱ローラ１０１に強い力で押圧された部分であり、他の部分の摺動性の低下は小さいか又は低下しない。
【００６８】
従って、摺動部材１０６は、その摺動性が低下したときに、定着ベルト１０２に追従して移動し分離部材１０５に対向する部分が、対向位置から外れるが、摺動部材１０６における摺動性の高い部分が分離部材１０５に対向する位置に移動して、摺動部材１０６の摺動性が回復した状態で、摺動部材１０６は自動的に停止する。
【００６９】
このようにして、摺動部材１０６は、定着装置１００の作動中において、自動的に移動して摺動抵抗が高くなった部分が低い摺動抵抗の未使用部分で自動的に更新され、定着装置１００は常に正常に作動する。
【００７０】
また、摺動部材１０６を定期的又は所定量の記録材を定着した段階で移動させて、分離部材１０５に対向する位置に、摺動性の高い部分を位置させるように構成することもできる。
【００７１】
図４は本発明の実施の形態２に係る定着装置の正面断面図である。
【００７２】
本実施の形態においては、摺動部材１０６として無端ベルト状、且つ、多孔性の部材が用いられている。また、摺動部材１０６にはガラス繊維など、潤滑剤を浸透させる部材が用いられる。
【００７３】
１０７は潤滑剤を摺動部材１０６に塗布する塗布手段であり、フェルト、スポンジ等のように多数の連結気孔を有する部材に潤滑剤を含浸させたものが用いられ、摺動部材１０６に接触する。
【００７４】
定着工程においては、定着ベルト１０２が移動するが、この移動により、摺動部材１０６と定着ベルト１０２間の潤滑剤は潤滑剤塗布部材１０７の位置から分離部材１０５の位置へと移動する。
【００７５】
移動により定着ベルト１０２の内周面に潤滑剤量が少なくなったときは、潤滑剤が摺動部材１０６を介して塗布手段１０７により定着ベルト１０２の内周面へと供給される。
【００７６】
なお、塗布手段０７としては、塗布回転体を用い、所定の時間間隔で回転させて潤滑剤を塗布するように構成することができる。
【００７７】
図４の実施の形態では、潤滑剤を定着ベルト１０２に直接塗布しないので、塗布が定着ベルト１０２の移動に対する抵抗となることが避けられ、定着ベルト１０２の高い摺動性が維持される。
【００７８】
以上。摺動部材１０６を移動可能に設け、摺動性が低下したときに、摺動性の高い部分を分離部材１０５の位置に移動させる実施の形態について説明したが、摺動部材１０６を定着装置１００に固定して設けることも可能である。
【００７９】
摺動部材１０６が、前記に説明したように移動可能に設けられて実施の形態及び固定して取り付けられた実施の形態の何れの場合においても、摺動部材１０６に含浸された潤滑剤や塗布により供給された潤滑剤は定着工程において、定着ベルト１０２の周回・移動により分離部材１０５の位置へと移動するが、長時間に亘る作動により、潤滑剤が定着ベルト１０２の幅方向端部へと移動する傾向がある。
【００８０】
このために、潤滑剤が定着装置１００の外や記録材に付着してこれらを汚染することがある。
【００８１】
このような潤滑剤の漏れは、図１を用いて前記に説明したように、シート状の摺動部材、即ち、摺動部材の端部が定着ベルトに接触する従来のものにおいて、摺動部材の端部近傍に潤滑剤が集積し、集積したものが幅方向端部へと移動することにより発生する。
【００８２】
本発明においては、前記に説明した摺動部材、即ち、無端ベルト状であり、端部を有しない摺動部材１０６を用いることにより、図１に示すような潤滑剤の集積がなくなり、潤滑剤の漏れ出しを良好に防止することができた。
【００８３】
なお、潤滑剤の漏れ防止手段としては、特開２００２−３５７９６８号公報、特開２００５−７７８７２号公報、特開２００６−７７２１８号公報、特開２００６−７８９６５号公報等により、定着ベルトの幅方向端部に移動しないように潤滑剤をガイドするガイド部材、溝、段差等を設けるものがあるが、これらの漏れ防止手段を、前記無端ベルト状の摺動部材とともに用いることにより、潤滑剤の漏れをより良好に防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】潤滑剤の漏れ出しを説明する図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成すである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る定着装置の正面断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２に係る定着装置の正面断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１００  定着装置
１０１  加熱ローラ
１０２  定着ベルト
１０３  押圧パッド
１０４  支持板
１０５  分離部材
１０６  摺動部材
１０７  塗布手段
【図１】
2009069584.tif 000003
【図２】
2009069584.tif 000004
【図３】
2009069584.tif 000005
【図４】
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