JP2011017973A - ベルト搬送装置及び加熱加圧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、容易な構成で、無端ベルトの内面の潤滑剤がベルト端部から漏れることを防止し、耐久性に優れたベルト搬送装置を提供する。
【解決手段】無端ベルト１３と、前記無端ベルト１３を懸架する加圧ロール１４と、前記無端ベルト１３の内面を押圧し且つ前記加圧ロール１４に接触する加圧パッド１８と、前記無端ベルト１３の内面にオイルを塗布するオイル塗布ロール１６と、を有するベルト搬送装置であって、前記加圧ロール１４の前記無端ベルト１３が非接触な領域にて、前記加圧パッド１８よりも前記加圧ロール１４の回転方向上流に接触して設けられ、前記加圧ロール１４の表面のオイルを掻き取り、そのオイルを前記無端ベルト１３の内面に案内するオイル回収シート２２を備えている。
【選択図】 図３

Description

本発明は、懸架部材に懸架された無端ベルトの内面に潤滑剤が塗布されるベルト搬送装置、及びこのベルト搬送装置を備えた加熱加圧装置に関する。

加熱加圧装置としては、例えば、記録媒体に未定着画像を定着する定着装置や、記録媒体に定着された画像を加熱及び加圧することにより画像の光沢を増大させる光沢増大化装置等を挙げることができる。

例えば、記録媒体に転写された未定着画像を記録媒体に定着させる定着装置としては、熱源を備えた加熱ローラに、図６に示すようなベルト搬送装置を圧接し、この圧接部（ニップ）にて記録媒体に未定着画像を定着させる構成が知られている。

図６に示すベルト搬送装置は、無端ベルト１３が加圧ロール１４とテンションロール１５に懸架されており、この無端ベルト１３の内面を加圧パッド１８で押圧して、無端ベルト１３を加熱ロール（不図示）に圧接させてニップを形成している。更に、前記ニップを形成する加圧パッド１８とテンションロール１５の間には、特許文献１に開示されているように、無端ベルト１３の内面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材１６が配置されている。

特開平１１−０４５０１８号公報

しかしながら、潤滑剤塗布部材１６により無端ベルト１３の内面に塗布した潤滑剤Ｏは、無端ベルト１３の内面から加圧ロール１４に奪われ、更に加圧ロール１４が加圧パッド１８に接触し始める接触部に溜まってしまう。この場合、無端ベルトの内面の潤滑剤の量が低下して耐久性に問題が生じたり、前記接触部に溜まった潤滑剤が無端ベルトの端部からベルト外部に漏れてしまうおそれがある。

本発明の目的は、容易な構成で、無端ベルトの内面の潤滑剤がベルト端部から漏れることを防止し、耐久性に優れたベルト搬送装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、無端ベルトと、前記無端ベルトを懸架する回転部材と、前記無端ベルトの内面を押圧し且つ前記回転部材に接触する押圧部材と、前記無端ベルトの内面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材と、を有するベルト搬送装置であって、前記回転部材の前記無端ベルトが非接触な領域にて、前記押圧部材よりも前記回転部材の回転方向上流に接触して設けられ、前記回転部材の表面の潤滑剤を掻き取り、その潤滑剤を前記無端ベルトの内面に案内する潤滑剤掻き取り部材を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、無端ベルトの内面から回転部材に奪われた潤滑剤を、押圧部材が接触する接触部に至る前に、潤滑剤掻き取り部材で掻き取り、無端ベルトの内面に案内することができる。このように容易な構成で、無端ベルトの内面の潤滑剤がベルト端部から漏れることを防止でき、耐久性に優れたベルト搬送装置を提供することができる。

（ａ）定着装置の断面図、（ｂ）定着装置の正面図 定着装置の斜視図 （ａ）オイル回収シート周辺の拡大断面図、（ｂ）回収オイルの循環経路とオイル回収シート周辺の拡大断面図 （ａ）加圧パッドの断面図、（ｂ）加圧パッドの長さ関係を示す要部拡大図 画像形成装置の模式断面図 従来の定着装置でのオイル溜まり位置を示す断面図

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。

また、以下の説明では、ローラに圧接して回転するベルト搬送装置を例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、フィルムに覆われたドラム状の部材に圧接して回転するベルト搬送装置、ベルトが互いに圧接して回転するツインベルト方式のベルト搬送装置などであっても良い。

以下、ベルト搬送装置としての加熱加圧装置及びこの加熱加圧装置を有する画像形成装置を例示して説明する。なお、ここでは加熱加圧装置として、記録媒体上に未定着画像を定着するベルト定着装置を例示しているが、これに限定されるものではない。例えば、記録媒体に定着された画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大化装置等のその他の加熱加圧装置であっても良い。

まず、図５を用いて、ベルト定着装置を有する画像形成装置の全体構成について説明する。図５は、ベルト定着装置を搭載した画像形成装置の一例である電子写真方式を採用した画像形成装置（いわゆるプリンタ）の概略構成を示す縦断面図である。

図５に示すように、画像形成装置１００は、大きく分けて、記録媒体としてのシートにトナー画像を形成する画像形成手段と、シートに形成された未定着トナー画像を加熱及び加圧して定着する画像加熱装置としてのベルト定着装置が設けられている。

まず、画像形成手段について説明する。画像形成手段は次に説明する機器を備えている。像担持体としての感光体ドラム１０２の周りに帯電手段としての帯電器１０３が設けられており、感光体ドラム１０２の表面は帯電器１０３によって一様に帯電処理される。そして、露光手段としての露光装置１０４から画像に応じた光１０５を照射されることにより、感光体ドラム１０２上に静電潜像が形成される。この静電潜像は現像手段としての現像器１０６によって現像されてトナー画像が形成される。一方、シートＳは装置下部の給送カセット１０９に収納されており、給送ローラ１１０によって一枚ずつ給送される。シートＳは搬送手段としてのレジストローラ対１１１によって感光体ドラム１０２上のトナー画像と同期して搬送される。感光体ドラム１０２上のトナー画像は転写手段としての転写ローラ１０７によってシートＳ上に静電転写される。転写後、感光体ドラム１０２上に残留したトナーは、クリーニング手段としてのクリーニング装置１０８によって除去される。

前述の如くしてトナー画像が転写されたシートＳは、定着装置１１４へと搬送される。そして、画像形成手段によってシートＳ上に形成されたトナー画像は、画像加熱装置としての定着装置１１４において加熱及び加圧されることによってシート上に定着される。その後、トナー画像が定着されたシートＳは、排出ローラ対１１２によって装置上部の排出トレイ１１３へと搬送排出される。

次に、図１及び図２を用いて、ベルト搬送装置としての定着装置について説明する。図１は定着装置の基本構成を示す図であり、図１（ａ）は定着装置の断面図、図１（ｂ）は定着装置の正面図である。図２は定着装置の斜視図である。

図１及び図２に示すように、定着装置１１４は、加熱手段としてのハロゲンヒータ１２を有する定着用回転体としての加熱ロール１１を有している。加熱ロール１１は内部のハロゲンヒータ１２が発する熱をシート上のトナーに付与するとともにシートをベルト１３とともに搬送するための定着用回転体である。加熱ロール１１は、モーター１９の駆動力がギア２０によって伝達されて回転駆動する。

この加熱ロール１１に加圧用回転体としてのベルト搬送装置が圧接している。ベルト搬送装置は、無端ベルト１３、回転部材としての加圧ロール１４とテンションロール１５、押圧部材としての加圧パッド１８、潤滑剤塗布部材としてのオイル塗布ロール１６を有している。前記ベルト１３は、回転部材としての加圧ロール１４とベルトテンションを付与する機能の有するテンションロール１５によって所定の張力（例えば１００Ｎ）で懸架されている。

加熱ロール１１は、例えば外径５６ｍｍ、内径５０ｍｍのアルミニウム円筒管からなる金属性コアを有し、この金属性コア内にヒータ１２を内蔵させたものである。更に、金属製コアの表面に、例えば厚さ２ｍｍ、硬度（アスカＣ）４５゜のシリコンゴムからなる弾性層を、さらに弾性層の表層にＰＦＡもしくはＰＴＦＥ耐熱離型層を被覆したものである。

ベルト１３及び加熱ロール１１のシート搬送時の周速は２１０ｍｍ／Ｓの速度で回転搬送される。

ここで、ベルト１３としては、耐熱性を具備し、且つ内面は懸架部材に対して互いに摩耗しあうことのない強度を有するものであれば適宜選定して差し支えない。例えば、ベルト１３として、厚さ７５μｍ、幅３８０ｍｍ、周長２００ｍｍのポリイミドフィルムに、厚さ３００μｍのシリコンゴムをコーティングしたものが用いられる。あるいは、基材を厚さ５０μｍ、幅３８０ｍｍ、周長２００ｍｍのニッケルに、厚さ３００μｍのシリコンゴムをコーティングし、ニッケル基材内面にはポリイミドが厚さ５μｍ程度のコーティングされたものが用いられる。

加圧ロール１４は、例えば中実ステンレスによって外径がφ２０に形成されたベルト１３を懸架するロール（懸架部材）である。加圧ロール１４は、加熱ロール１１とベルト１３とのニップ域（圧接領域）の搬送方向出口側に配設され、加熱ロール１１の弾性層を所定量弾性的に歪ませるものである。

また、テンションロール１５は、例えばステンレスによって外径がφ２０、内径φ１８程度に形成された中空ロールであり、ベルト張架ロール（懸架部材）として働く。

加圧パッド１８は、前記ベルト１３の内面を押圧し且つ前記加圧ロール１４に接触する押圧部材である。加圧パッド１８は、ベルト１３を介して加熱ロール１１に圧接され、加圧ロール１４とともにニップを形成する。

加圧パッド１８とテンションロール１５の間には、ベルト１３の内面に潤滑剤としてのオイルを塗布するオイル塗布ロール（潤滑剤塗布部材）１６が配置されている。オイル塗布ロール１６は、回動可能に支持されたアーム１７によりテンションロール１５の回転中心に回転可能に支持され、バネ２１によって無端ベルト１３の内面に当接している。

オイル塗布ロール１６は、１０００ＣＳ程度の粘度を有する耐熱シリコンオイルを含浸した耐熱アラミドフェルトと、耐熱アラミドフェルトの表層に設けられた多孔質ＰＴＦＥ層よりなるシート状のオイル塗布制御膜により形成されている。オイル塗布ロール１６は、無端ベルト１３の内面に潤滑剤としての耐熱シリコンオイルを供給（塗布）する。ここでは、耐熱シリコンオイルの粘度は１０００ＣＳを使用したが、使用条件によって適宜選定して構わない。但し、例えば１００ＣＳ以下の低粘度のオイルを使用した場合、耐熱アラミドフェルトによるオイル保持力が低くなり、短時間でオイルを放出してしまう。その結果、ベルト１３の内面のオイルが過剰になり、余分なオイルが機外に排出され、長時間安定的なベルト搬送が行えなくなる。また、５０００００ＣＳ以上の高粘度のオイルを使用した場合、耐熱アラミドフェルトの保持力が高くなり、安定的なオイル供給が損なわれると共に、ベルト１３と加圧パッド１８の摺動抵抗が大きくなり、やはり長時間安定的なベルト搬送が行えなくなる。

ベルト１３の内面に供給された耐熱シリコンオイルは、加圧ロール１４及びテンションロール１５の表面にもベルト１３の内面を介して塗布される。

続いて、図３及び図４を用いて、加圧パッド１８について詳細に説明する。図３（ａ）はオイル回収シート周辺の拡大断面図、図３（ｂ）は回収オイルの循環経路とオイル回収シート周辺の拡大断面図である。図４（ａ）は加圧パッドの断面図、図４（ｂ）は加圧パッドの長さ関係を示す要部拡大図である。

図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、加圧パッド１８は、パッドホルダ１８Ａ、パッドゴム１８Ｂ、及び低摩擦シート１８Ｃの３部材と、潤滑剤掻き取り部材としてのオイル回収シート２２によって構成される。

パッドホルダ１８Ａは、ニップ形成するための強度を満足するために、ＳＵＳによって形成される。パッドゴム１８Ｂは、ニップ圧分布を均一にするために、前記パッドホルダ１８Ａ上に形成されるシリコンゴム等の弾性体からなる。そして、低摩擦シート１８Ｃは、パッドゴム１８Ｂと無端ベルト１３ないしは加圧ロール１４との摩擦抵抗を低減するために設けられている。

図４（ａ）に示すように、低摩擦シート１８Ｃは、パッドホルダ１８Ａとパッドゴム１８Ｂ全体を覆う様に固定面１８Ｄにてパッドホルダ１８Ａに固定されている。加圧パッド１８は、加熱ロール１１と形成するニップの圧抜けを防止するために、加圧ロール１４側の面は加圧ロール１４に接触し、加圧ロール１４によってパッドゴム１８Ｂをバックアップしている。

無端ベルト１３の内面に塗布された耐熱シリコンオイルは、無端ベルト１３を介して加圧ロール１４、テンションロール１５にも塗布される。前述したが、無端ベルト１３の内面材質は基材として使用しているポリイミド、またはニッケル基材にコーティングされたポリイミドであり、加圧ロール１４の材質はステンレスである。これらの材質に対して、使用する耐熱シリコンオイルの親和性は、ポリイミドに比べてステンレスの方が高い。そのため、ベルト１３と加圧ロール１４の接触から非接触に変わる箇所において、ベルト１３に塗布されている耐熱シリコンオイルは比較的加圧ロール１４側に付着する。そして、加圧ロール１４側に付着した耐熱シリコンオイルは、加圧ロール１４が加圧パッド１８に接触し始める接触部（図６参照）に溜まってしまう。

そこで、この加圧ロール１４の表面に接触して、加圧ロール１４の表面に付着したオイルを掻き取り、その掻き取ったオイルをベルト１３の内面に案内する潤滑剤掻き取り部材としてのオイル回収シート２２を設けている。このオイル回収シート２２は、加圧ロール１４のベルト１３が非接触な領域にて、加圧ロール１４に接触する加圧パッド１８よりも加圧ロール１４の回転方向上流に接触して設けられている。すなわち、オイル回収シート２２は、加圧パッド１８に固定配置され、加圧ロール１４がベルト１３から離れて加圧パッド１８に接触するまでの間に、その先端部側が加圧ロール１４に当接して設けられている。

オイル回収シート２２は、ここでは、材質はポリイミドフィルムで、厚さ７５μｍのシート材を使用している。オイル回収シート２２は、加圧ロール１４の軸方向にわたって全長域にて加圧ロール１４に当接している。加圧ロール１４に塗布されるオイルを全て掻き取ってしまうと、加圧ロール１４と加圧パッド１８の接触抵抗が大きくなってしまう。且つ加圧ロール１４と無端ベルト１３の接触面に存在するオイル量も減少してしまう。そのため、オイル回収シート２２と加圧ロール１４の当接圧は、０Ｍｐａ以上（確実に接触している状態）且つ加圧ロール１４と加圧パッド１８との接触圧（ここでは０．１Ｍｐａ）よりも小さい圧であることが必要である。

図４（ｂ）は図４（ａ）中の矢印方向から加圧パッド１８及びベルト１３の各部材端部における位置関係を示している。

オイル回収シート２２は、加圧ロール１４の軸方向の長さが、ベルト１３の前記軸方向（回転方向と交差する幅方向）の長さよりも短くなっている。具体的には、パッドゴム１８Ｂはベルト１３よりも幅方向内側に長さＸ（ここでは４ｍｍ）短く、低摩擦シート１８Ｃはベルト１３よりも幅方向外側に長さＹ（ここでは３ｍｍ）長く配置している。オイル回収シート２２はパッドゴム１８Ｂと同じく、ベルト１３よりも幅方向内側に長さＸ（ここでは４ｍｍ）短く配置している。

図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、オイル回収シート２２は、加圧ロール１４の回転中心より水平方向下方側の周面に接触している。更にオイル回収シート２２は、その先端部２２ａが加圧ロール１４と非接触となるように、加圧ロール１４の周面に面接触している。更にオイル回収シート２２は、前記非接触の先端部２２ａが加圧ロール１４に接触している接触部２２ｂより下方に位置している。更に詳しくは、加圧ロール１４と接触していないオイル回収シート２２の先端部２２ａは、下方を向くように配置している。オイル回収シート２２はその先端部２２ａが下方を向くことにより、掻き取ったオイルＯを先端部２２ａを通して無端ベルト１３の内面へ案内し、無端ベルト１３へより多く循環させることが可能となる。また、前述した通り、オイル回収シート２２はベルト１３よりも短く配置しているため、掻き取ったオイルがベルト１３の外部に排出されることはない。

これにより、比較的多くの耐熱シリコンオイルが付着した加圧ロール１４と加圧パッド１８とが接触し始める箇所において、溜まるオイル量が軽減される。また、オイルが加圧パッド１８の表面の低摩擦シート１８Ｃ上を伝って無端ベルト１３の外部に排出される量も軽減される。また、オイル回収シート２２で掻き取ったオイルはその先端部２２ａに向かって流れ、再度無端ベルト１３の内面に滴下される。そのため、従来は無端ベルト１３の外部に排出されていた耐熱シリコンオイルをベルト１３の外部に排出させることなく、再度ベルト１３の内面に循環させている。

また、オイル回収シート２２のロール軸方向の長さは、掻き取ったオイルを再度無端ベルト１３に滴下するために、無端ベルト１３のロール軸方向の長さよりも短い方が好ましい。ここでは、無端ベルト１３の端面よりも長さＸ（ここでは４ｍｍ）内側になるように配置している。

これにより、加圧ロール１４の加圧パッド１８と接触し始める箇所でのオイル溜まりを軽減でき、従来は低摩擦シート１８Ｃ上を伝って無端ベルト１３外部に排出されていた耐熱シリコンオイルの排出量を減少することができる。よって、潤滑剤としての耐熱シリコンオイルを無端ベルト１３の内面に長時間維持することが可能となる。そして、ベルト内面のオイルの長寿命化、並びにオイルの装置外への排出による画像不良、装置汚染を防止することができる。

上述したように、ベルト１３の内面から加圧ロール１４に付着したオイルを、加圧パッド１８が接触する接触部２２ｂに至る前に、オイル回収シート２２で掻き取り、ベルト１３の内面に案内することができる。このように容易な構成で、無端ベルト１３の内面のオイルがベルト１３の幅方向両端部から漏れることを防止でき、耐久性に優れたベルト搬送装置を提供することができる。

ところで、上述した形態では、画像形成装置の定着装置に本発明を適用した場合について説明した。しかし、無端ベルトは加熱定着ベルトや無端ベルトに限らず、例えば、トナー画像を担持して搬送する中間転写ベルトでもよく、また記録媒体を担持して搬送する搬送ベルトでもよい。また像担持体をベルト状とした像担持体ベルトであってもよい。さらには、画像形成装置に限らず、無端ベルトの高精度な移動を必要とする作像装置や表示装置などにも、同様に適用することができる。例えば電子黒板の表示ボードのフィルム状ベルト駆動装置、スキャナの原稿搬送ベルトの駆動装置などに適用することができる。

また上述した形態では、加熱加圧装置として、記録媒体にトナー画像を定着する定着装置を例示したが、これに限定されるものではない。例えば、記録媒体に定着されたトナー画像を加熱することにより画像の光沢を増大させる光沢増大化装置等を挙げることができる。

また上述した形態では、ベルト定着装置を構成する定着用回転体と加圧用回転体のうち、一方の加圧用回転体がベルト搬送装置である構成を例示して説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、一方の定着用回転体がベルト搬送装置である構成、あるいは両方の回転体がベルト搬送装置である構成であっても良い。このベルト搬送装置に本発明を適用することで同様の効果が得られる。

また上述した形態では、加圧ロールの材質はステンレスを例示したが、これに限定されるものではなく、加圧ロールは表面材質が金属であれば良い。また、ベルトの内表面材質はポリイミドを例示したが、これに限定されるものではなく、ベルトの内面材質は高分子材であれば良い。

また上述した形態では、画像形成装置としてプリンタを例示したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば複写機、ファクシミリ装置等の他の画像形成装置や、或いはこれらの機能を組み合わせた複合機等の他の画像形成装置であっても良い。また、記録媒体担持体（搬送ベルト）を使用し、該記録媒体担持体に担持された記録媒体に各色のトナー像を順次重ねて転写する画像形成装置であっても良い。また、中間転写体（中間転写ベルト）を使用し、該中間転写体に各色のトナー像を順次重ねて転写し、該中間転写体に担持されたトナー像を記録媒体に一括して転写する画像形成装置であっても良い。これらの画像形成装置に用いられるベルト搬送装置に本発明を適用することにより同様の効果を得ることができる。

また上述した形態では、画像形成装置におけるベルト搬送装置を例示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ベルト内面に潤滑剤を塗布してベルトとベルト摺動面との間の摩擦抵抗を低減するベルト搬送装置に利用することができる。

１１ …加熱ロール
１２ …ハロゲンヒータ
１３ …無端ベルト
１４ …加圧ロール
１５ …テンションロール
１６ …オイル塗布ロール
１７ …アーム
１８ …加圧パッド
１８Ａ …パッドホルダ
１８Ｂ …パッドゴム
１８Ｃ …低摩擦シート
１８Ｄ …固定面
１９ …モーター
２０ …ギア
２１ …バネ
２２ …オイル回収シート
２２ａ …先端部
２２ｂ …接触部

Claims (8)

1. 無端ベルトと、前記無端ベルトを懸架する回転部材と、前記無端ベルトの内面を押圧し且つ前記回転部材に接触する押圧部材と、前記無端ベルトの内面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材と、を有するベルト搬送装置であって、
   前記回転部材の前記無端ベルトが非接触な領域にて、前記押圧部材よりも前記回転部材の回転方向上流に接触して設けられ、前記回転部材の表面の潤滑剤を掻き取り、その潤滑剤を前記無端ベルトの内面に案内する潤滑剤掻き取り部材を備えていることを特徴とするベルト搬送装置。
2. 前記潤滑剤掻き取り部材が弾性体であることを特徴とする請求項１に記載のベルト搬送装置。
3. 前記潤滑剤掻き取り部材は、前記回転部材の軸方向の長さが、前記無端ベルトの前記軸方向の長さよりも短いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベルト搬送装置。
4. 前記無端ベルトの内表面材質が高分子材であり、前記回転部材の表面材質が金属であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のベルト搬送装置。
5. 前記潤滑剤掻き取り部材は、前記回転部材の回転中心より下方側の周面に接触していることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のベルト搬送装置。
6. 前記潤滑剤掻き取り部材は、その先端部が前記回転部材と非接触となるように、前記回転部材に接触していることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のベルト搬送装置。
7. 前記潤滑剤掻き取り部材は、前記非接触の先端部が前記回転部材に接触している接触部より下方に位置することを特徴とする請求項６に記載のベルト搬送装置。
8. 加熱手段を有する定着用回転体と、前記定着用回転体に圧接する加圧用回転体と、により記録媒体の未定着画像を加熱及び加圧する加熱加圧装置であって、
   前記定着用回転体、前記加圧用回転体のいずれか一方又は両方が、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のベルト搬送装置であることを特徴とする加熱加圧装置。

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