JP2010217842A - 定着装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

定着装置及びこれを用いた画像形成装置 Download PDF

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Abstract

【課題】無端状ベルトと回転部材とを互いに圧接させることによって定着処理を行う定着装置において、無端状ベルトの円滑な回転が可能であるのは勿論のこと、部品点数を減少させ低価格化が可能な定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】互いに圧接するように配設され、少なくとも一方が発熱源を有する無端状ベルト部材及び回転体と、前記無端状ベルト部材の内部に配設され、当該無端状ベルト部材を前記回転体に対して圧接させる押圧部材と、前記押圧部材に設けられ、当該押圧部材が前記無端状ベルト部材を介して前記回転体に圧接する押圧部に潤滑剤を供給する半固体状又は固体状の潤滑剤を貯留する潤滑剤貯留部を備えるように構成した。
【選択図】図1

Description

この発明は、定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。
従来、上記定着装置に関連する技術としては、例えば、特開2001−228731号公報や特開2002−148985号公報等に開示されたものが既に提案されている。
上記特開2001−228731号公報に係る定着装置は、回転可能に配設される定着部材と、前記定着部材に回転可能に圧接配置され、前記定着部材との間に形成されるニップ部に未定着トナー像を担持した記録媒体が挟持されるエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内側に固定配設され、前記定着部材側に向けて当該エンドレスベルトを押圧する加圧部材と、前記ニップ部を加熱する加熱源とを備え、前記加圧部材の前記エンドレスベルトとの対向部に多孔質樹脂部材を設けると共に、当該多孔質樹脂部材内に潤滑剤を保持させるように構成したものである。
また、上記特開2002−148985号公報に係る定着装置は、互いに圧接する領域により定着領域を形成し、前記定着領域に進入した記録シートを挟持して記録シート搬送方向に回転する加熱ロールおよびエンドレスの加圧ベルトと、前記エンドレスの加圧ベルトの内部に配置され且つ加圧ベルトの幅方向に延びるベルトフレームと、このベルトフレームにより前記加圧ベルトの裏面を加熱ロールに向けて押圧する方向に移動可能に支持された定着パッドと、前記定着パッドを前記加熱ロールに向けて押圧するパッド押圧部材と、前記ベルトフレームに装着され且つ加圧ベルトの内周面をガイドするベルトガイドと、前記ベルトフレームの両端部にそれぞれ装着され且つ加圧ベルト端部のベルト幅方向の位置を規制するベルト外端位置規制面および加圧ベルト端部内周面をガイドするベルト端部ガイド面を有する端部装着部材とを有し、前記加圧ベルトを回転可能に支持するベルト支持部材、前記ベルト端部ガイド面に前記加圧ベルトの回転方向に沿う複数の溝が形成された前記端部装着部材を備えたように構成したものである。
特開2001−228731号公報 特開2002−148985号公報
ところで、この発明が解決しようとする課題は、無端状ベルトと回転部材とを互いに圧接させることによって定着処理を行う定着装置において、無端状ベルトの円滑な回転が可能であるのは勿論のこと、部品点数を減少させ低価格化が可能な定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。
すなわち、請求項1に記載された発明は、互いに圧接するように配設され、少なくとも一方が発熱源を有する無端状ベルト部材及び回転体と、
前記無端状ベルト部材の内部に配設され、当該無端状ベルト部材を前記回転体に対して圧接させる押圧部材と、
前記押圧部材に設けられ、当該押圧部材が前記無端状ベルト部材を介して前記回転体に圧接する押圧部に潤滑剤を供給する半固体状又は固体状の潤滑剤を貯留する潤滑剤貯留部を備えたことを特徴とする定着装置である。
また、請求項2に記載された発明は、前記回転体が加熱ロールであり、前記無端状ベルト部材が定着ベルトであることを特徴とする請求項1に記載の定着装置である。
さらに、請求項3に記載された発明は、前記潤滑剤が導電性を有するグリスからなることを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置である。
又、請求項4に記載された発明は、前記潤滑剤貯留部は、長手方向に沿った中央部の幅が広く、両端部に行くに従って幅が狭く形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の定着装置である。
更に、請求項5に記載された発明は、前記押圧部材は、前記無端状ベルト部材を介して前記回転体に圧接する押圧部が粗面化処理されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の定着装置である。
また、請求項6に記載された発明は、画像情報に応じたトナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体上に形成されたトナー像が直接又は中間転写体を介して転写される記録媒体と、
前記記録媒体上に転写された未定着トナー像を定着する定着手段であって、前記請求項1〜5のいずれか1項に記載された定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。
請求項1に記載された発明によれば、無端状ベルトと回転部材とを互いに圧接させることによって定着処理を行う定着装置において、無端状ベルトの円滑な回転が可能であるのは勿論のこと、部品点数を減少させ低価格化が可能となる。
また、請求項2に記載された発明によれば、加熱ロールの均一な加熱が可能となる。
さらに、請求項3に記載された発明によれば、摩擦帯電等によって圧接部にトナーが残る静電オフセットを防止することができる。
又、請求項4に記載された発明によれば、押圧部材の長手方向(無端状ベルト部材の軸方向)の両端部から潤滑剤が過剰に供給されて、押圧部材の長手方向の両端部から潤滑剤が漏れるのを防止することができる。
更に、請求項5に記載された発明によれば、押圧部材と無端状ベルト部材との間の摺動抵抗を低減することができ、無端状ベルト部材の移動をより一層円滑にすることができる。
また、請求項6に記載された発明によれば、無端状ベルトの円滑な回転が可能であるのは勿論のこと、部品点数を減少させ低価格化が可能となる。
この発明の実施の形態1に係る定着装置の要部を示す概略構成図である。 この発明の実施の形態1に係る定着装置を適用した画像形成装置を画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンタを示す構成図である。 定着装置を示す断面構成図である。 押圧部材を示す断面構成図である。 定着装置の要部を示す構成図である。 潤滑剤の流れを示す模式図である。 保持部材を示す断面構成図である。 ベルト支持部材を示す側面構成図である。
以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
実施の形態1
図2はこの発明の実施の形態1に係る定着装置を適用した画像形成装置としてのタンデム型のフルカラープリンターを示すものである。
図2において、1は画像形成装置本体としてのタンデム型のフルカラープリンターの本体を示すものであり、当該プリンター本体1の内部には、その略中央部に、画像形成ユニット2が鉛直方向に沿って上下に配設されている。また、フルカラープリンター本体1の内部には、画像形成ユニット2の一側(図示例では、左側)に、画像形成ユニット2で形成された複数色のトナー像が転写される記録媒体を吸着した状態で搬送する用紙搬送ベルトユニット3が配設されているとともに、当該画像形成ユニット2の他側(図示例では、右側)には、制御回路等を備えた制御ユニット4が、画像形成ユニット2の右斜め上方に、高圧電源回路等を備えた電源回路ユニット5が、それぞれ配設されている。また、上記フルカラープリンター本体1内の底部には、記録媒体としての記録用紙16等を給紙する給紙装置6が配設されている。
上記画像形成ユニット2は、下から順に、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像を形成する4つの画像形成部7Y、7M、7C、7Kを備えており、これらの4つの画像形成部7Y、7M、7C、7Kは、鉛直方向に沿って一定の間隔を隔てて並列的に配設されている。
これらの4つの画像形成部7Y、7M、7C、7Kは、形成する画像の色以外はすべて同様に構成されており、大別して、図2に示すように、矢印方向に沿って所定の回転速度で回転駆動される像担持体としての感光体ドラム8と、この感光体ドラム8の表面を一様に帯電する一次帯電用の帯電ロール9と、後述する画像露光装置13によって感光体ドラム8の表面に各色に対応した画像露光を施して静電潜像を形成するための画像露光用通路10と、感光体ドラム8上に形成された静電潜像を対応する色のトナーで現像する現像手段としての現像装置11と、感光体ドラム8上に残留した転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置12とから構成されている。
上記フルカラープリンター本体1の内部には、図2に示すように、上述した如く制御ユニット4が配設されており、この制御ユニット4には、例えば、画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理装置14が設けられている。この画像処理装置14からは、画像露光装置13Y、13M、13C、13Kにイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色の画像データが順次出力され、これらの画像露光装置13Y、13M、13C、13Kから画像データに応じて出射される4本のレーザービームLBが、それぞれの感光体ドラム8Y、8M、8C、8K上に走査露光されて静電潜像が形成される。上記各感光体ドラム8Y、8M、8C、8K上に形成された静電潜像は、現像装置11Y、11M、11C、11Kによって、それぞれイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像として現像される。
さらに、上記用紙搬送ベルトユニット3は、図2に示すように、無端状ベルトとして、切れ目が無く循環し移動する用紙搬送ベルト15を備えており、当該用紙搬送ベルト15は、各画像形成部7Y、7M、7C、7Kで形成されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像が転写される記録媒体としての記録用紙16を静電的に吸着した状態で搬送するように構成されている。
上記用紙搬送ベルト15は、図2に示すように、鉛直方向に沿って上下に配設された張架ロールとしての駆動ロール18と従動ロール19との間に、予め定められた張力で張架されており、例えば、図示しない駆動モータによってギア等を介して回転駆動される駆動ロール18によって、予め定められた速度で反時計周り方向に沿って循環移動するように構成されている。上記駆動ロール18と従動ロール19との距離は、例えば、A4サイズの記録用紙37の短辺方向に沿った長さと略等しい長さに設定されているが、これに限らず、駆動ロール18と従動ロール19との距離は、任意に設定して良いことは勿論である。上記用紙搬送ベルト15としては、例えば、可撓性を有するポリイミド等の合成樹脂フィルムを無端ベルト状に形成したものが用いられる。
また、上記駆動ロール18の表面には、図2に示すように、記録用紙16を用紙搬送ベルト15の表面に静電的に吸着させるための吸着ロール20が、用紙搬送ベルト15を介して当接するように配設されている。この吸着ロール20は、例えば、画像形成部7Y、7M、7C、7Kの帯電ロール9と同様に、金属製芯金の表面に導電性ゴムを被覆して構成されており、金属製芯金に所定の吸着用のバイアス電圧が印加されるようになっている。そして、吸着ロール20は、給紙装置6から送られてくる記録用紙16を静電的に帯電して、用紙搬送ベルト15の表面に吸着させるように構成されている。
上記各画像形成部7Y、7M、7C、7Kの感光体ドラム8Y、8M、8C、8K上に形成されたイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像は、図2に示すように、用紙搬送ベルト15の表面に吸着された状態で搬送される記録用紙16上に、転写ロール21Y、21M、21C、21Kによって互いに重ね合わされた状態で多重に転写される。なお、上記転写ロール21Y、21M、21C、21Kは、用紙搬送ベルトユニット3側に一体的に取り付けられている。
上記記録用紙16は、図2に示すように、プリンター本体1の底部に配設された給紙装置6から給紙される。この給紙装置6は、所望のサイズや材質の記録用紙16を収容した用紙トレイ22を備えており、当該用紙トレイ22からは、所望のサイズや材質の記録用紙16が給送ロール23によって給送されるとともに、供給ロール24と捌きロール25によって1枚ずつ分離された状態で給紙され、レジストロール26を介して所定のタイミングで用紙搬送ベルト15上の吸着位置へと搬送されるようになっている。
なお、上記記録用紙16としては、シート状部材であって、例えば、A4サイズやA3サイズ、あるいはB5サイズやB4サイズなど種々のサイズ、及び、普通紙、コート紙等の厚紙や、OHPシートなど、種々の材質のものが用いられる。
そして、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)の各色のトナー像が多重に転写された記録用紙16は、図2に示すように、当該記録用紙16自身が有する剛性(所謂、コシ)によって用紙搬送ベルト15から分離された後、用紙搬送路27を介して定着装置28へと搬送され、定着装置28によって熱及び圧力で、各色のトナー像が記録用紙16上に定着される。上記用紙搬送ベルト15と定着装置27は、近接して配設されており、定着装置28から分離された記録用紙16は、用紙搬送ベルト15の搬送力によって定着装置28へと搬送される。その後、各色のトナー像が定着された記録用紙16は、排出ロール30によって、フルカラープリンター本体1の上部に設けられた排出トレイ31上にプリント面を下にした状態で排出され、プリント動作が終了する。
また、画像形成動作が終了した後の感光体ドラム8Y、8M、8C、8Kの表面は、クリーニング装置12によって転写残トナーが除去され、次の画像形成工程に備える。
なお、上記フルカラープリンターでは、フルカラーの画像に限らず、モノクロなど所望の色の画像をプリントすることが可能となっており、プリントする画像の色に応じて、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、黒(K)のすべて、又は一部の画像形成部7Y、7M、7C、7Kによってトナー像が形成される。
ところで、この実施の形態に係る定着装置は、互いに圧接するように配設され、少なくとも一方が発熱源を有する無端状ベルト部材及び回転体と、
前記無端状ベルト部材の内部に配設され、当該無端状ベルト部材を前記回転体に対して圧接させる押圧部材と、
前記押圧部材に設けられ、当該押圧部材が前記無端状ベルト部材を介して前記回転体に圧接する押圧部に潤滑剤を供給する半固体状又は固体状の潤滑剤を貯留する潤滑剤貯留部を備えるように構成されている。
図3はこの実施の形態に係るフルカラープリンターに用いられる定着装置を示す断面図である。
この実施の形態に係る定着装置28は、図3に示すように、内部に加熱源40を有する回転部材としての加熱ロール41と、無端ベルト状部材としての定着ベルト42と、前記定着ベルト42が回転自在となるように当該定着ベルト42の両端を支持するベルト支持部材43と、前記定着ベルト42の内部に配設され、前記加熱ロール41の表面に定着ベルト42を圧接させる押圧部材44と、前記押圧部材44を保持する保持部材45とを備えている。
上記加熱ロール41は、鉄やステンレス、アルミニウム等からなる薄肉円筒状の芯金46と、当該芯金46の表面に被覆されたシリコンゴム等からなる肉厚0.65mm程度の弾性層47と、当該弾性層47の表面に被覆されたPFA等からなる肉厚30μm程度の離型層48とから構成されている。また、上記加熱ロール42の内部(中心)には、加熱源として例えば650Wのハロゲンランプ40が配設されている。
また、上記定着ベルト42は、ポリイミド等の合成樹脂によって、外径が30mm、肉厚が75μmの円筒形に形成された無端ベルト状に形成されており、必要に応じて、表面にPFA等からなる図示しない離型層が設けられる。
さらに、上記加熱ロール41は、図3に示すように、図示しない軸受け部材を介して、定着装置28の両端部に設けられた上部フレーム50に回転自在に取り付けられている。また、上記ベルト支持部材43は、定着装置28の両端部に設けられた下部フレーム51に固定した状態で取り付けられている。これら上部フレーム50と下部フレーム51は、支軸52を中心にして、揺動自在に連結されているとともに、支軸52と反対側の端部に架け渡された圧縮バネ53によって、加熱ロール41の表面に定着ベルト24が押圧部材44によって押圧された状態で圧接している。
なお、図3中、符号54は、加熱ロール41の表面から記録用紙を剥離する剥離部材を示している。
上記押圧部材44は、図4に示すように、例えば、液晶ポリマー樹脂(LCP)等の合成樹脂や、アルミニウム等の金属によって、加熱ロール41側が予め定められた湾曲形状となるように形成された断面略矩形状に形成されている。この押圧部材44は、その下端面55が平坦に形成されているとともに、その定着ベルト42の回転方向の上流側に位置する一側面の下端部には、略断面三角形状の突起56が設けられている。この突起56は、図3に示すように、押圧部材44を保持部材45の凹部57に装着する際に、凹部57の角部58に嵌め合わされる。
上記押圧部材44の上端面には、その定着ベルト42の回転方向下流側に加熱ロール41に圧接する圧接部59が設けられている。この圧接部59は、押圧部材44の他の上端面よりも予め定められた微少な高さだけ高く形成されているとともに、図5に示すように、押圧部材44の長手方向に沿ってニップ圧が略均一となるように、ニップ圧が高くなる傾向にある両端部の幅W2が狭く設定されているとともに、ニップ圧が低くなる傾向にある中央部の幅W1が広く設定されている。
また、上記押圧部材44の圧接部59は、定着ベルト42の内面との接触面積を減少させて、当該定着ベルト42との間の摺動抵抗を低減するため、粗面化処理が施されて微少な凹凸が一様に形成されている。そして、この押圧部材44の圧接部59は、その表面粗さが予め定められた値に設定されている。
さらに、上記押圧部材44の上端面には、その圧接部59の定着ベルト42回転方向の上流側に、当該押圧部材44の圧接部59に半固体状又は固体状の潤滑剤としてのグリス61を保持する潤滑剤保持部60が、押圧部材44の長手方向に沿って全長にわたって設けられている。この潤滑剤保持部60は、図4に示すように、予め定められた深さを有する凹所として形成されているが、その長手方向に沿ったグリスの供給量を略均一に設定するとともに、定着ベルト42の内面に付着した状態で周回したグリス61を回収しつつ再供給するように、定着ベルト42回転方向の下流側の側壁63が、回転方向の上流側の側壁62よりも若干高く形成されているとともに、回転方向の下流側の側壁63が、押圧部材44の長手方向に沿った中央部が下流側に位置し、両端部が上流側に位置するように湾曲した形状に形成されている。
また、上記潤滑剤保持部60の長手方向の両端部は、図5(b)に示すように、そのまま両端面に開口されており、粘度が高いグリス61の流動特性と定着ベルト42回転方向の下流側に位置する側壁63の湾曲形状によって、潤滑剤保持部60の長手方向の中央部から両端部に向けて広がるように供給するとともに、定着ベルト42の内面に付着して周回したグリス61は、側壁63の湾曲形状によって、潤滑剤保持部60の長手方向の中央部へと回収するように構成されている。
上記潤滑剤としてのグリス61は、増ちょう剤を添加した潤滑油であり、粘度が潤滑油に比べて高く、潤滑剤保持部60における保持性、並びに長期間にわたって微少量ずつ供給可能であり供給安定性に優れており、種々のものを用いることができるが、耐熱性に優れている点から、クライトックス(登録商標)等のフッ素系のグリスが望ましい。また、上記グリス61としては、導電剤を添加した導電性のグリスを用いることが望ましい。導電性のグリスを用いることによって、導電性を付与した定着ベルト42や押圧部材44を用いることで、摩擦帯電等によって圧接部にトナーが残る静電オフセットを防止することができる。
また、上記保持部材45は、図7に示すように、合成樹脂等によって、一側面64が円弧状に形成された断面略矩形に形成されている。上記保持部材45には、加熱ロール42側の端部に、押圧部材44を嵌め込んだ状態に取り付けるための凹部57が設けられている。また、この保持部材45の定着ベルト42の回転方向下流側の側面及び下端面には、ベルト支持部材43を取り付ける取付部65、66がそれぞれ設けられている。上記保持部材45の定着ベルト42の回転方向下流側に位置する取付部65は、ベルト支持部材43の凸部67が当接する平面となっている。さらに、上記保持部材45の下端面に位置する取付部66は、ベルト支持部材43の凹部68に嵌め合わされる凸部となっている。また、この凸部66の左右両側に位置する端面69、70は、ベルト支持部材43の凹部68の左右両側に設けられた凸部71、72が当接する面となっている。
また、上記ベルト支持部材43は、図8に示すように、上記の如く構成された保持部材45の長手方向の両端部に嵌め合わされた状態で取り付けられ、定着ベルトを保持するとともに、定着ベルト42の軸方向に沿った移動を規制するためのものである。このベルト支持部材43は、ニップ部の定着ベルト42の回転方向上流側及び下流側に設けられ、定着ベルト42を案内する第1及び第2の円弧部73、74が設けられている。また、上記ベルト支持部材43には、定着ベルト42の長手方向の両端部を規制するフランジ部75が、ニップ部の上流側及び下流側を除いた領域に設けられている。
以上の構成において、この実施の形態に係る定着装置を用いたプリンターでは、次のようにして、無端状ベルトと回転部材とを互いに圧接させることによって定着処理を行う定着装置において、無端状ベルトの円滑な回転が可能であるのは勿論のこと、部品点数を減少させ低価格化が可能となっている。
すなわち、この実施の形態に係る定着装置28では、図1に示すように、定着ベルト42を加熱ロール41に押圧する押圧部材45が、潤滑剤としてのグリス61を保持する潤滑剤保持部60を備えており、当該潤滑剤保持部60から押圧部材44と定着ベルト42との圧接部に直接潤滑剤としてのグリス61を供給するように構成されているため、従来の定着装置のように、定着ベルトと押圧部材との摺動抵抗を低減させる摩擦低減用の特殊なシート部材や、定着ベルト42の内面にオイルを塗布するフェルト等の部材が不要となり、定着装置28の部品点数を減少させて大幅に簡略化することができ、コストダウンが可能となる。
また、押圧部材44と定着ベルト42との圧接部には、潤滑剤保持部60に保持された潤滑剤としてのグリス61を、加熱ロール41からの熱によって当該グリス61の粘度が低下した状態で微少量ずつ長期間にわたって安定して供給することができ、押圧部材44と定着ベルト42との間の摺動抵抗を低減させることが可能となり、定着ベルト42を安定させて回転させることができ、紙しわ等の発生を防止することができる。
なお、上記実施の形態では、加熱ロールと定着ベルトの組み合わせについて説明したが、この発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、加熱側が無端状のベルト部材であって、他方の回転部材が加圧側の定着ロールからなるように構成しても勿論良い。この場合には、無端状のベルト部材自身が発熱するものであるか、無端状のベルト部材を定着ロールに押圧する押圧部材に加熱部が設けられる。なお、この場合、潤滑剤保持部は、押圧部材の加熱部のベルト移動方向の上流側に設けられる。
28:定着装置、41:加熱ロール、42:定着ベルト、44:押圧部材、60:潤滑剤保持部、61:グリス。

Claims (6)

  1. 互いに圧接するように配設され、少なくとも一方が発熱源を有する無端状ベルト部材及び回転体と、
    前記無端状ベルト部材の内部に配設され、当該無端状ベルト部材を前記回転体に対して圧接させる押圧部材と、
    前記押圧部材に設けられ、当該押圧部材が前記無端状ベルト部材を介して前記回転体に圧接する押圧部に潤滑剤を供給する半固体状又は固体状の潤滑剤を貯留する潤滑剤貯留部を備えたことを特徴とする定着装置。
  2. 前記回転体が加熱ロールであり、前記無端状ベルト部材が定着ベルトであることを特徴とする請求項1に記載の定着装置。
  3. 前記潤滑剤が導電性を有するグリスからなることを特徴とする請求項1又は2に記載の定着装置。
  4. 前記潤滑剤貯留部は、長手方向に沿った中央部の幅が広く、両端部に行くに従って幅が狭く形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の定着装置。
  5. 前記押圧部材は、前記無端状ベルト部材を介して前記回転体に圧接する押圧部が粗面化処理されていることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の定着装置。
  6. 画像情報に応じたトナー像が形成される像担持体と、
    前記像担持体上に形成されたトナー像が直接又は中間転写体を介して転写される記録媒体と、
    前記記録媒体上に転写された未定着トナー像を定着する定着手段であって、前記請求項1〜5のいずれか1項に記載された定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
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