JP2002062753A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成でありながら画質の良い、長期間
にわたって安定した定着性能を発揮しうる画像形成装置
を提供すること。 【解決手段】 回動可能に支持された定着ベルトと、前
記定着ベルトを挟んで対向配置された回転可能な一対の
加圧ローラと、前記定着ベルトを加熱する加熱源とを含
む定着装置を有する画像形成装置において、前記定着ベ
ルトの閉ループ領域内に配置した一方の加圧ローラを対
向部材として、前記定着ベルトの外側表面にオイル塗布
手段を押圧するように構成したことを特徴とした定着装
置を有する画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願発明は、転写材上のトナ
ー像を加熱定着するための定着装置を有する画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、トナー像の定着に定着ベルトを用
いた定着装置を有する複写機等の画像形成装置は公知で
あるが、このような定着装置では、定着ベルトから転写
材へトナー像が再付着する所謂オフセット現象や転写材
が定着ベルトに巻き込まれるといった問題があり、これ
らの問題を防止するために、該定着ベルトにオイルを塗
布する方法が提案されている。オイル塗布手段として
は、オイルを含浸させたローラやウェブを定着ベルトに
押圧させる方式が一般的である。

【０００３】しかしながら、該オイル塗布手段には次の
ような問題があった。 （１）オイル塗布手段を定着ベルトに押圧する際に、定
着ベルトの閉ループ領域内に対向部材が無いと、押圧ロ
ーラの圧接時に定着ベルトが逃げてしまい均一にオイル
を塗布することが困難となる。対向部材としては支持ロ
ーラが考えられるが、支持ローラは定着ベルトを巻回す
るため低熱伝導と低熱容量とを重視しており、例えばワ
イヤー等にて構成されている態様（図３参照）において
は強度が不足し、対向部材として用いるには適さない。 （２）固定タイプまたは回転するタイプの対向部材を新
規に設けることも考えられる。固定タイプの例として、
定着ベルトの閉ループ領域内に摩擦係数の小さい固定の
部材を設置する方式が考えられるが、押圧ローラによる
押圧時に定着ベルトとの間に摩擦負荷が発生することか
ら、定着ベルトに支持ローラからの回転駆動力が正しく
伝わらないという問題がある。一方、回転するタイプの
部材では該部材に駆動力を付与すれば摩擦負荷は小さく
なるが、機構が複雑でサイズも大きくなるという問題が
ある。また、両タイプ共に新規対向部材が熱容量増の要
因となり、予熱時間の増及び定着ベルト温度の低下への
影響が懸念される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本願発明の目的は、上
記のような問題を解決し、簡単な構成でありながら長期
間にわたって安定した定着性能を発揮しうる画像形成装
置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本願発明の目的は、下記
の構成により達成することができる。

【０００６】回動可能に支持された定着ベルトと、前記
定着ベルトを挟んで対向配置された回転可能な一対の加
圧ローラと、前記定着ベルトを加熱する加熱源とを含む
定着装置を有する画像形成装置において、前記定着ベル
トの閉ループ領域内に配置した一方の加圧ローラを対向
部材として、前記定着ベルトの外側表面にオイル塗布手
段を押圧するように構成したことを特徴とした定着装置
を有する画像形成装置。

【０００７】

【発明の実施の形態】本願発明の画像形成装置に係わる
実施の形態を、以下、図面に基づいて説明する。

【０００８】図１はカラープリンタからなる画像形成装
置の構成を示す概略図である。この画像形成装置の基本
構成は公知であり、タンデム型カラー画像形成装置と称
せられるもので、複数組の画像形成ユニット９Ｙ、９
Ｍ、９Ｃ、９Ｋ、ベルト状の中間転写体６、給紙搬送手
段２０〜２５、及び定着装置１０を有している。２６は
排紙トレイである。

【０００９】イエロー色の画像を形成する画像形成ユニ
ット９Ｙは、像担持体（以下、感光体と称す）１Ｙの周
囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段
４Ｙ、転写手段７Ｙ、クリーニング手段８Ｙを有する。
マゼンタ色の画像を形成する画像形成ユニット９Ｍは、
感光体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４
Ｍ、転写手段７Ｍ、クリーニング手段８Ｍを有する。シ
アン色の画像を形成する画像形成ユニット９Ｃは、感光
体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ、
転写手段７Ｃ、クリーニング手段８Ｃを有する。黒色画
像を形成する画像形成ユニット９Ｋは、感光体１Ｋ、帯
電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ、転写手段７
Ｋ、クリーニング手段８Ｋを有する。

【００１０】中間転写体６は、複数のローラ６Ａ、６
Ｂ、６Ｃに巻回され、回動可能に支持されている。

【００１１】画像形成ユニット９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋ
によりそれぞれの感光体上に形成された各色のトナー画
像は、矢示の時計方向に回動する中間転写体６上に、転
写手段７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋの作用で逐次転写され
（１次転写）、重ね合わされたカラー画像となる。給紙
カセット２０内に収容された転写材Ｐは給紙手段２１に
より給紙され、レジストローラ２２を経て転写手段７Ａ
が配設されている転写領域に搬送され、転写材Ｐ上にカ
ラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写
された転写材Ｐは分離手段７Ｂの作用で中間転写体６か
ら分離され、定着装置１０により定着処理された後、搬
送ローラ２３、２４及び排紙ローラ２５により搬送され
て機外の排紙トレイ２６上に載置される。

【００１２】なお、定着装置１０においてオイル塗布手
段等は図示していないが、図２に基づいて後述すること
とする。

【００１３】一方、転写材Ｐにカラー画像が転写された
後の中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留
トナー等を除去され、次の画像形成に備えられる。

【００１４】図２は、本願発明に係わる定着装置の実施
の形態の主要部を示す模式図である。

【００１５】図において、１１、１２は相対的に接離可
能な一対の加圧ローラで、定着ベルト１３を挟んで対向
しており、非定着処理時は定着ベルト１３から離れてい
る。１３は無端状とした定着ベルトであり、支持ローラ
１４、１５に懸架されている。１６は定着ベルト１３の
閉ループ領域内に設けられたハロゲンヒータからなる加
熱源（以下、説明の都合上、ハロゲンヒータという）
で、長手方向が定着ベルト１３の幅方向（図において、
紙面の表裏方向）になるように位置固定されている。１
７は支持ローラ１４に近接して配置された反射板で、ハ
ロゲンヒータ１６と同様に定着ベルト１３の閉ループ領
域内に配設されている。１８は非接触タイプの温度セン
サで、定着ベルト１３の閉ループ領域の外側であって支
持ローラ１５側に配設してある。また、定着ベルト１３
の幅方向に対する温度センサ１０２の配設位置は小サイ
ズの転写材Ｐが重畳する領域内であり、実施の形態にお
いてほぼ中央部に設けた。

【００１６】ハロゲンヒータ１６は、一方の加圧ローラ
１１と反射板１７との間における定着ベルト１３の閉ル
ープ領域内側の面を照射して所定の温度まで加熱すると
共に前記加圧ローラ１１の表面も照射する。反射板１７
は、ハロゲンヒータ１６の照射光のうち、支持ローラ１
４及びその構成部品であるワイヤ１４１に至る照射光を
遮断し、支持ローラ１４及びワイヤ１４１への過剰な照
射、加熱を防止すると共に照射光を反射させ、定着ベル
ト１３の内面に向けて効率的に照射させる機能を有す
る。また、ハロゲンヒータ１６の近傍には移動可能な遮
蔽板１９が配設され、転写材Ｐの小サイズのものの定着
時に作動し定着ベルト１３の両側部を覆うことにより、
前記両側部の過剰な温度上昇を防止するように構成され
ている。

【００１７】支持ローラ１４は画像形成装置本体側に設
けた図示しない駆動装置によって、図に矢示した時計方
向に駆動回転される。支持ローラ１４の駆動回転に伴
い、定着ベルト１３及び支持ローラ１５は時計方向に従
動回転される。従って、駆動伝達経路は、（１）本体側
の駆動源、（２）支持ローラ１４、（３）定着ベルト１
３、（４）支持ローラ１５となる。

【００１８】定着ベルト１３の駆動速度の設計値は転写
材Ｐの搬送速度と同一である。加圧ローラ１１、１２の
周速度は定着ベルト１３の駆動速度と同一になるように
駆動される。

【００１９】一対の加圧ローラ１１、１２の内、少なく
とも一方を位置移動可能としている。

【００２０】トナー像を担持した転写材Ｐが用紙ガイド
１０１を経て定着領域に搬送されてくるのに合わせて、
又はこれに先立って、定着ベルト１３の外側に配置され
た加圧ローラ１２が上昇して転写材Ｐと定着ベルト１３
を挟んで加圧する。定着ベルト１３の熱による加熱と加
圧ローラ１１、１２による挟持と加圧とによって転写材
Ｐ上のトナー像は転写材Ｐに定着される。

【００２１】加圧ローラ１２の両端の支持軸には、図示
しないバネ部材によって挟持時には加圧ローラ１１に向
かって所定の荷重が作用し、加圧ローラ１１、１２の圧
着部に一定の圧力が作用するようになっている。

【００２２】加圧ローラ１１、１２の圧着時において、
一方の加圧ローラ１１または両方の加圧ローラ１１、１
２は、前記定着ベルト１３を介して駆動伝達されるもの
ではなく、画像形成装置の本体側に設けた図示しない駆
動源により直接駆動され、駆動伝達経路は、（１）本体
側の駆動源、（２）加圧ローラとなる。

【００２３】一方、定着ベルト１３を回動させるための
駆動力は、通常は前記支持ローラ１４から伝達される
が、前記一対の加圧ローラ１１、１２の圧着時には、該
一対の加圧ローラ１１、１２の圧着による、加圧ローラ
表面と定着ベルト面との摩擦力として伝達され、この摩
擦力は前記支持ローラ１４と定着ベルト１３との摩擦力
より大きい。

【００２４】従って、加圧ローラ１１、１２の圧着、挟
持時には、前記支持ローラ１４に代わって加圧ローラ１
１、１２が定着ベルト１３の駆動を支配することにな
る。従って、加圧ローラ１１、１２の駆動速度と支持ロ
ーラ１４の駆動速度に微少な差異がある場合には、支持
ローラ１４と定着ベルト１３との間で僅かなずれが生じ
ることになるが、定着ベルト１３は一対の支持ローラ１
４、１５に極めて緩く張架されているため、僅かなずれ
が問題となることはない。

【００２５】定着された転写材Ｐは、加圧ローラ１２の
圧着に伴う加圧ローラ１１の凹み形状に倣った定着ベル
ト１３の曲率、または定着ベルト１３を支持する支持ロ
ーラ１５の曲率によって分離される。定着された転写材
Ｐは、定着ベルト１３の加圧ローラ１１、１２によるニ
ップ部から出ると外気により冷却されるため、分離時の
オフセットや分離不良が回避される。確実な分離性能を
得るために支持ローラ１５の直径を小さくするか、支持
ローラ１５とは別に小径の分離ローラを定着ベルト１３
の内側に配置してもよい。

【００２６】図において、１８はオイル塗布手段であ
り、１８１は後述のカム機構等により定着ベルト１３に
圧接されることによって、予め含浸してあるオイルを該
定着ベルト１３に供給するウェブである。前記オイル塗
布手段１８は、定着ベルト１３の閉ループ領域の外側に
配設され、一対の巻き取りローラ１８３、１８４によっ
て順次ウェブ１８１の新たな面が供給される構成となっ
ている。１８２はウェブを介して定着ベルト１３に接離
可能に配設された押圧ローラで、図示しないカム機構等
により押圧作動を開始し、ハロゲンヒータ１６の予熱時
及び定着終了時には、図示しないバネ部材により付勢さ
れて定着ベルト１３から離れた待機位置に戻るように配
設されている。

【００２７】前記押圧ローラ１８２は、定着時及びその
直前に（定着ベルト１回転分だけ先に）ウェブ１８１を
介して定着ベルト１３を押圧する（定着ベルト１３の温
度低下を防ぐため、予熱時に押圧ローラ１８２をウェブ
１８１に押し当てても良い）が、その対向部材として前
記加圧ローラ１１を利用した。即ち、前記加圧ローラ１
１は、一方では、定着時においてもう一つの加圧ローラ
１２との間で、定着ベルト１３と転写材Ｐとを圧着、挟
持して、転写材Ｐ上の未定着のトナー像を定着するとい
う役割を果たすと共に、もう一方では、押圧ローラ１８
２との間でウェブ１８１と定着ベルト１３とを挟持し
て、定着ベルト１３の閉ループ外側表面にオイル塗布手
段１８を押圧し定着ベルト面にオイルを塗布すると共
に、定着ベルト面をクリーニングするという役割を果た
している。前記加圧ローラ１１は、芯金にゴムまたはス
ポンジを被覆したもので構成されている。また、前記オ
イルはトナー離型性を有し、トナー像を担持した転写材
Ｐの定着ベルト１３への付着を防いでいる。

【００２８】定着ベルト１３と加圧ローラ１１との間の
摩擦荷重は、定着ベルト１３とウェブ１８１との間の摩
擦荷重とほぼ同じであるが、摩擦係数は定着ベルト１３
と加圧ローラ１１の間の方が大きく、また、加圧ローラ
１１は前述の如く定着ベルト１３と別の駆動伝達経路を
使用しているため、定着ベルト１３とウェブ１８１との
間で滑りが生じ、定着ベルト１３の支持、駆動には影響
が無い。

【００２９】前記オイル塗布手段１８の定着ベルト１３
への押圧時には、前記オイル塗布手段１８の押圧ローラ
１８２はウェブ１８１と定着ベルト１３とを介して一方
の加圧ローラ１１との間で圧接するが、この時の定着ベ
ルト１３と加圧ローラ１１との摩擦力は、定着ベルト１
３と支持ローラ１４との摩擦力より大きい。従って、定
着ベルト１３は加圧ローラ１１によって駆動され、支持
ローラ１４との間では滑りを生じることになる。

【００３０】オイル塗布手段１８の定着ベルト１３への
押圧時には、加圧ローラ１１を対向部材とするため、オ
イル塗布及びクリーニングに充分なウェブ押圧荷重をか
けることが可能である。本実施例では、１００〜２００
Ｎ／ｍの線圧を与えている。この値は、使用されるウェ
ブ、定着ベルトの構成や線速度等により適宜選択される
ものである。

【００３１】ウェブ１８１は、適度なオイル塗布量を得
るためと、定着ベルト１３から除去したトナー等の堆積
をウェブ１８１との圧接部から運び出すために、適宜の
間欠駆動または微少な速度で駆動され、定着ベルト１３
との圧接部にはウェブ１８１の新しい面が供給される構
成になっている。

【００３２】本実施例では、厚さ７０μｍの芳香族ポリ
アミドの不織布に、動粘度０．０１ｍ²／ｓのシリコン
オイルを３０ｇ／ｍ²程度含浸したウェブを用いた。含
浸させるオイルとしては、この他にフッ素系オイルも適
している。

【００３３】本実施例では、オイル塗布手段としてウェ
ブを採用した例について説明したが、オイル塗布手段の
寿命やウォーミングアップ時間には多少劣るが、オイル
含浸ローラ（図示せず）を用いても同様の効果が得られ
る。

【００３４】なお、定着ベルト１３は、中央の金属基
体、外周面側の外側層、内周面側の内側層等から構成さ
れている。定着ベルト１３の金属基体は、例えば、電鋳
加工により形成されたエンドレスベルト状のニッケル金
属層や、溶接や圧延によって形成されたステンレス金属
層から成り、外側層は耐熱性とトナー離型性を持ち合わ
せているシリコーンゴムを塗布することにより形成さ
れ、また、内側層はカーボンを分散させたシリコーン樹
脂を塗布することにより形成されている。より具体的に
は、定着ベルト１３の内側層は、赤外線吸収材料である
カーボンを分散させたシリコーン樹脂によりコーティン
グされていて照射光の吸収率が高く、ハロゲンヒータ１
６による加熱により短時間で所定温度（例えば１９０
℃）まで温度上昇することができるようになっている。
内側層を形成するシリコーン樹脂は充分に薄く（１０〜
１００μｍ以下）、定着ベルト１３の回動時の屈曲によ
り剥離することはない。また、柔軟性を有するシリコー
ンゴム、フッ素ゴム等も好適である。

【００３５】図３は前記支持ローラ１４の構成を説明す
るための斜視図である。図において、支持ローラ１４
は、図示しない駆動源により駆動回転される回転軸１４
２、回転軸１４２の両端部付近に対向配置して固定した
フランジ部材１４３、１４４、フランジ部材１４３、１
４４間に架設されたワイヤ１４１、及び回転軸１４２の
一方の軸端に固定され駆動源に接続する歯車１４５等を
有している。

【００３６】ワイヤ１４１は１本または複数の連続する
ワイヤから成り、２個のフランジ部材１４３、１４４間
を平行した往復状に架設されてかご型形状に形成され、
両端部がフランジ部材１４３、１４４の何れかに固定さ
れている。

【００３７】支持ローラ１５は、特に図示しないが、支
持ローラ１４と基本的に同じ構成を有しており、ワイ
ヤ、回転軸、フランジ部材等から構成されている。

【００３８】

【発明の効果】前記構成によって、オイル塗布手段を、
加圧ローラを対向部材として定着ベルトに圧接させると
いう簡単な構成により、オフセット現象や転写材の巻き
込みの無い、信頼性の高い高画質の定着装置を有する画
像形成装置が提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】カラープリンタからなる画像形成装置の構成を
示す概略図。

【図２】本願発明の定着装置におけるオイル塗布手段の
構成及び作動を示す模式図。

【図３】支持ローラの斜視図。

【符号の説明】

１０ 定着装置 １１，１２ 加圧ローラ １３ 定着ベルト １４，１５ 支持ローラ １８ オイル塗布手段 １８１ ウェブ １８２ 押圧ローラ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回動可能に支持された定着ベルトと、前
   記定着ベルトを挟んで対向配置された回転可能な一対の
   加圧ローラと、前記定着ベルトを加熱する加熱源とを含
   む定着装置を有する画像形成装置において、 前記定着ベルトの閉ループ領域内に配置した一方の加圧
   ローラを対向部材として、前記定着ベルトの外側表面に
   オイル塗布手段を押圧するように構成したことを特徴と
   する定着装置を有する画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記定着ベルトの閉ループ領域内に配置
   した一方の加圧ローラの駆動伝達経路を、前記画像形成
   装置内にあって前記定着ベルトを含まない駆動伝達経路
   とすることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
   置。
3. 【請求項３】 前記オイル塗布手段が、前記定着ベルト
   に対して接離可能であることを特徴とする請求項１また
   は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記オイル塗布手段が、オイルを含浸さ
   せたウェブであることを特徴とする請求項１〜３のいず
   れか１項に記載の画像形成装置。