JP2011170204A - ベルト加圧装置および画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット1Y、1M、1C、1K、各画像形成ユニット1Y、1M、1C、1Kにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)させる一次転写部10、中間転写ベルト15上に転写された重畳トナー画像を記録材(記録紙)である用紙Pに一括転写(二次転写)させる二次転写部20、中間転写ベルト15の摺動抵抗を下げるための潤滑剤を供給する微小液滴吐出装置60、二次転写された画像を用紙P上に定着させる定着装置70を備えている。
【選択図】図1
Description
これらの転写装置や定着装置において、無端ベルトは、複数のロールに張力のかかった状態で架け渡され(張架され)、循環駆動されている。そして、無端ベルトは、転写ロール、パッドまたは加圧ロールなどの押圧部材(加圧部材とも表現する。)を接触させ、圧力をかけて(押圧して)用いられている。このため、これらの押圧部材で押圧された無端ベルトの摺動を円滑に行うために、無端ベルトには潤滑剤が供給されている。
特許文献2には、回転自在に設けられるベルト状部材と、前記ベルト状部材の内面に液状潤滑剤を供給する液状潤滑剤供給部材を備えたベルト状部材の潤滑装置において、前記液状潤滑剤供給部材は、耐熱性のフェルト部材からなり、当該耐熱性フェルト部材の密度が、550〜750g/m3であるベルト状部材の潤滑装置が記載されている。
特許文献3には、シート上のトナー像をその間で加熱するエンドレスベルト及び回転体と、前記ベルトをその内側から走行可能に支持するローラと、前記ベルトの内側から加圧することで前記ベルトを前記回転体に圧接させるパッドと、前記ベルトの内面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材と、を有する画像加熱装置において、前記潤滑剤供給部材を前記ローラに当接させることで潤滑剤が前記ローラを介して供給されるように構成した画像加熱装置が記載されている。
本発明は、押圧部材により押圧された無端ベルトの潤滑剤を安定に供給することを目的とする。
請求項2に記載の発明は、前記潤滑剤供給部材は、前記潤滑剤を前記無端ベルトの循環駆動される内側の面に供給することを特徴とする請求項1に記載のベルト加圧装置である。
請求項3に記載の発明は、前記潤滑剤供給部材は、前記潤滑剤を前記押圧部材が前記無端ベルトと接触する当該押圧部材の面に供給することを特徴とする請求項1に記載のベルト加圧装置である。
請求項4に記載の発明は、前記無端ベルトの前記潤滑剤が供給される面に接触して設けられたふき取り部材をさらに備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のベルト加圧装置である。
請求項5に記載の発明は、前記潤滑剤供給部材は、前記潤滑剤を液滴として吐出する吐出装置であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のベルト加圧装置である。
請求項6に記載の発明は、前記吐出装置は、圧電素子が電圧印加により変形することにより、前記潤滑剤を蓄積した液室部から、当該潤滑剤を液滴として当該吐出装置から吐出するものであることを特徴とする請求項5に記載のベルト加圧装置である。
請求項8に記載の発明は、像保持体を帯電する帯電手段と、前記像保持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像保持体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、前記像保持体に現像された画像を被転写体に転写する転写手段と、複数のロールにより張架されて循環駆動される無端ベルトと、当該無端ベルトに接触するように設けられ、当該複数のロールのいずれか一つのロールに対して当該無端ベルトを挟んで押圧する押圧部材と、当該押圧部材によって押圧された当該無端ベルトの摺動抵抗を下げるための潤滑剤を非接触で供給する潤滑剤供給部材とを備え、前記被転写体上の画像を加熱加圧して定着する定着手段とを備えることを特徴とする画像形成装置である。
請求項2の発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、無端ベルトの循環駆動される内側の面の全域に潤滑剤が供給できる。
請求項3の発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、より摺動抵抗を低減できる。
請求項4の発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、余剰の潤滑剤に加え、無端ベルトの循環駆動される内側の面の汚れや磨耗粉を除去できる。
請求項5の発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、潤滑剤の供給量が制御できる。
請求項6の発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、潤滑剤の供給量がより精密に制御できる。
請求項7の発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、画像がより安定な転写ができる。
請求項8の発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、画像がより安定な定着ができる。
<第1の実施の形態>
図1は第1の実施の形態であるベルト加圧装置を用いた画像形成装置の一例を示す概略構成図である。図1に示す画像形成装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式の画像形成装置であって、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット1Y、1M、1C、1K、各画像形成ユニット1Y、1M、1C、1Kにより形成された各色成分トナー像を無端(エンドレス)ベルトの一例としての中間転写ベルト15に順次転写(一次転写)させる転写手段の一例としての一次転写部10、中間転写ベルト15上に転写された重畳トナー画像を被転写体の一例である用紙Pに一括転写(二次転写)させる転写手段の一例としての二次転写部20、中間転写ベルト15の摺動抵抗を下げるための潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材の一例としての微小液滴吐出装置(吐出装置)60、二次転写された画像を用紙P上に定着させる定着手段の一例としての定着装置70を備えている。また、各装置(各部)の動作を制御する制御部40を有している。
さらに一次転写ロール16にはトナーの帯電極性(マイナス極性とする。)と逆極性の電圧(一次転写バイアス)が印加されるようになっている。これにより、各々の感光体ドラム11上のトナー像が中間転写ベルト15に順次、静電吸引され、中間転写ベルト15上に重畳されたトナー像が形成されるようになっている。
さらに、二次転写ロール22は接地されてバックアップロール25との間に二次転写バイアスが形成され、二次転写部20に搬送される用紙P上にトナー像を二次転写する。
供給された潤滑剤が中間転写ベルト15の裏面に広がることにより、一次転写部10、二次転写部20における中間転写ベルト15との間の摺動抵抗を下げ、中間転写ベルト15の回転を円滑にする。
なお、微小液滴吐出装置60は、中間転写ベルト15が張架されて回転している動作状態において潤滑剤の微小液滴を供給してもよく、中間転写ベルト15を停止状態にして潤滑剤の微小液滴を供給してもよい。
一方、用紙Pへの転写が終了した後、中間転写ベルト15上に残った残留トナーは、中間転写ベルト15の回転に伴って搬送され、クリーニングバックアップロール34および中間転写ベルトクリーナ35によって中間転写ベルト15上から除去される。
液貯蔵部61は、後述する液状の潤滑剤が貯蔵されている。第1の管路62、液室部63、第2の管路64は液貯蔵部61と通じているので、潤滑剤は第1の管路62、液室部63、第2の管路64を順に流れて、第1の管路62、液室部63、第2の管路64を満たしている。ここで、第1の管路62および第2の管路64の断面積(潤滑剤が流れる方向に対して直交する面)は、液室部63の断面積(潤滑剤が流れる方向に対して直交する面)より小さく設定されている。
まず、図2(a)において、スイッチ68が断(OFF)であって、圧電素子66に電圧が与えられていない状態(OFF状態)を説明する。
微小液滴吐出装置60の液貯蔵部61には、液状の潤滑剤が貯蔵されている。潤滑剤としては、耐熱性と予め定められた粘度を有するものであればよい。例えば、フッ素オイル、変性フッ素オイル、メチルフェニルシリコーンオイル、ジメチルシリコーンオイル、アミン変性シリコーンオイルなどが用いうる。特に、アミン変性シリコーンオイルが温度に対する粘度変化の小さいことからより好ましい。
スイッチ68が続(ON)となると、微小液滴吐出装置60の圧電素子66が圧電効果によって、液室部63をつぶすように変形する。すると、液室部63と液貯蔵部61とは第1の管路62により、液室部63と吐出部65とは第2の管路64により通じているため、液室部63に蓄えられていた潤滑剤は、液貯蔵部61または吐出部65へと移動しようとする。しかし、第1の管路62および第2の管路64の断面積はともに液室部63より小さく設定されているため、潤滑剤は移動しづらい。このため、圧電素子66の変形により、液室部63の液圧が上昇する。そして、液室部63の液圧の上昇とともに、外部に開放された吐出部65から潤滑剤が液滴69となって、矢印C方向に吐出される。
よって、微小液滴吐出装置60の吐出部65に近接して、潤滑剤を供給する対象である中間転写ベルト15が設置されていれば、中間転写ベルト15の裏面に潤滑剤が供給されることになる。
そして、吐出される潤滑剤の量は、圧電素子66の変形量で決められる液滴69の大きさ(サイズ)、吐出する液滴69の単位時間当たりの個数により制御される。
したがって、潤滑剤の液滴69の中間転写ベルト15表面における広がりなど、潤滑剤の中間転写ベルト15に対する潤滑効果を考慮して、供給する潤滑剤の量を設定すればよい。
そして、吐出部65のピッチおよび並べる微小液滴吐出装置60の個数は、中間転写ベルト15の幅および液滴69の中間転写ベルト15上での広がりによって設定される。よって、図3(a)に示す構成では、中間転写ベルト15の幅および液滴69の中間転写ベルト15上での広がりを考慮して、吐出部65のピッチおよび並べる微小液滴吐出装置60の個数を設定すればよい。
なお、複数の微小液滴吐出装置60を一体形成する場合には、液貯蔵部61をいくつかの微小液滴吐出装置60で共通化してもよい。
また、図示しないが、複数の微小液滴吐出装置60を複数のブロックに分けて、ブロック毎に微小液滴吐出装置60を一体形成してもよい。
このように、潤滑剤の中間転写ベルト15への供給を微小液滴吐出装置60により行っているので、潤滑剤の吐出量の制御がしやすいことに加え、中間転写ベルト15の幅方向の全域にわたって複数の微小液滴吐出装置60が配置され、必要な位置の微小液滴吐出装置60において潤滑剤を液滴69として吐出することで、必要な位置にのみ潤滑剤を供給しうる。例えば、中間転写ベルト15の端部からの潤滑剤漏れがないように中間転写ベルト15の幅方向の中央部分に多く供給してもよい。画像形成装置の使用開始時やJOB当たりの用紙枚数(中間転写ベルト15の回転数)などの状態に応じて潤滑剤を供給してもよい。さらに、中間転写ベルト15の交換直後に潤滑剤の供給量を多くしてもよい。
これによっても、適量の潤滑剤の供給を行いうる。
また、使用初期の潤滑剤の供給量を減らすと、使用時間の経過とともに、潤滑剤の供給が足りなくなる。これにより摺動抵抗が上昇し、記録材である用紙に形成される画像に乱れが生じたり、用紙にしわ(紙しわ)が発生したりしてしまう。
逆に、使用初期の潤滑剤の供給量を増やすと、無端ベルトの端部から潤滑剤が、転写ロール、定着ロール、押圧部材、用紙などへ漏れ出し、転写ロール、定着ロール、押圧部材の形状異常などの発生や、用紙の汚れを生じてしまう。
さらに、長期にわたって潤滑剤供給部材が無端ベルトに接触していると、無端ベルトが磨耗し、磨耗粉を生じたり、無端ベルトの寿命を短くしたりしてしまう。
なお、潤滑剤の供給量は、中間転写ベルト15の回転速度、一次転写ロール16や二次転写ロール22などの押圧部材の付与圧力、中間転写ベルト15の裏面粗度、一次転写ロール16や二次転写ロール22などの押圧部材表面の材質、潤滑剤の材料、JOB枚数、温度、中間転写ベルト15の総回転数など、各種使用条件により決定される。予め実験により求められたデータに基づいて設定すればよい。
図5は、第2の実施の形態である、ベルト加圧装置を定着装置70に用いた場合における定着装置70の概略構成を示す側断面図である。
本実施の形態が適用される定着装置70は、加熱源としてハロゲンヒータ75を内蔵した加熱定着ロール71と、加圧ロール712および2つの支持ロール713、714に張架され加熱定着ロール71に圧接される無端ベルト715と、この無端ベルト715の内側に接触させ、加熱定着ロール71の表面に沿って無端ベルト715を押圧する押圧部材の一例としての圧力付与部材711とで主要部が構成されている。
なお、コア72としてはアルミニウムでなくても熱伝導率の高い金属を使用することができ、被覆層73としては耐熱性の高い弾性を有する材料であれば他の材料を使用しうる。
なお、ここでゴム硬度は、高分子科学社製のアスカーCタイプのスポンジ用ゴム硬度計により、荷重300gfを付加して計測した結果である。
なお、微小液滴吐出装置60は、第1の実施の形態における説明において、中間転写ベルト15を無端ベルト715と読みかえればよい。よって、詳細な説明を省略する。
なお、潤滑剤の供給量は、無端ベルト715の回転速度、圧力付与部材711の付与圧力、無端ベルト715の裏面粗度、圧力付与部材711の低摩擦層711cの材質および粗さ、潤滑剤の材料、JOB枚数、定着温度、無端ベルト715の総回転数など、各種使用条件により決定される。予め実験により求められたデータに基づいて設定すればよい。
図6は、第3の実施の形態である、ベルト加圧装置を定着装置70に用いた場合の定着装置70の概略構成を示す側断面図である。本実施の形態では、図5に示した第2の実施の形態における定着装置70において、微小液滴吐出装置60が潤滑剤を圧力付与部材711の摺動面(低摩擦層711cの表面)に供給するように構成している。
よって、図5で説明したと同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
微小液滴吐出装置60の吐出部65から液滴69を吐出する方向は、前述したように、任意に構成しうる。よって、低摩擦層711cの表面への潤滑剤の吐出を容易に行いうるように、微小液滴吐出装置60を構成すればよい。
なお、潤滑剤の供給量は、無端ベルト715の回転速度、圧力付与部材711の付与圧力、無端ベルト715の裏面粗度、圧力付与部材711の低摩擦層711cの材質および粗さ、潤滑剤の材料、JOB枚数、定着温度、無端ベルト715の総回転数など、各種使用条件により決定される。予め実験により求められたデータに基づいて設定すればよい。
図7は、第4の実施の形態である、ベルト加圧装置を定着装置70に用いた場合の定着装置70の概略構成を示す側断面図である。本実施の形態では、第2の実施の形態として図5に示した定着装置70において、無端ベルト715に接触して設けられたふき取り部材90をさらに備えている。
よって、図5で説明したと同様の構成には同じ符号を付し、詳細な説明を省略する。
本実施の形態においても、微小液滴吐出装置60によって潤滑剤をベルトに供給するので、過剰に潤滑剤を供給することを抑制しうる。しかし、ふき取り部材90を設けることにより、余剰の潤滑剤ばかりでなく無端ベルト715の内面の汚れや磨耗粉をふき取ることができるようになり、無端ベルト715の寿命を長くしうる。
よって、無端ベルト715が回転停止中に、たとえ加圧しない状態(非加圧)であっても無端ベルト715にふき取り部材90を接触させないことが好ましい。
図8は、第5の実施の形態である、ベルト加圧装置を定着装置70に用いた場合の定着装置70の概略構成を示す側断面図である。
この定着装置70は定着ベルトモジュール81と、定着ベルトモジュール81に対して圧接して配置された押圧部材の一例としての加圧ロール82とで主要部が構成されている。
また、定着ロール811の内部には、加熱源として定格900Wのハロゲンヒータ816aが配置され、定着ロール811の表面に接触するように配置された温度センサ817aの計測値に基づき、画像形成装置の制御部40(図1参照)によって、定着ロール811の表面温度が予め定められた値(例えば、155℃)に制御されている。
張架ロール813の内部には、加熱源としての定格1000Wのハロゲンヒータ816cが配設されており、温度センサ817cと制御部40(図1参照)とによって表面温度が予め定められた値(例えば、190℃)に制御されている。
したがって、本実施の形態では、定着ロール811と張架ロール812および張架ロール813とによって、定着ベルト810が加熱される構成となっている。
剥離パッド84の外周面(加圧ロール82に対向する面を除く、定着ベルト810と接する面)は、張架ロール815と定着ロール811とが協働して定着ベルト810を導き、定着ベルト810の進行方向を変化させることで、定着ベルト810から用紙Pを剥離する。
よって、定着ベルト810と剥離パッド84の外周面とは、低摩擦状態が維持される必要がある。
微小液滴吐出装置60は、第1の実施の形態における説明において、中間転写ベルト15を定着ベルト810と読みかえればよい。よって、詳細な説明を省略する。
なお、潤滑剤の供給量は、定着ベルト810の回転速度、加圧ロール82の付与圧力、定着ベルト810裏面粗度、加圧ロール82の離型層823の材質および粗さ、潤滑剤の材料、JOB枚数、定着温度、定着ベルト810の総回転数など、各種使用条件により決定される。予め実験により求められたデータに基づいて設定すればよい。
また、画像形成装置の転写装置および定着装置の両方に適用してもよい。
Claims (8)
- 複数のロールにより張架されて循環駆動される無端ベルトと、
前記無端ベルトに接触するように設けられ、前記複数のロールのいずれか一つのロールに対して当該無端ベルトを挟んで押圧する押圧部材と、
前記押圧部材によって押圧された前記無端ベルトの摺動抵抗を下げるための潤滑剤を非接触で供給する潤滑剤供給部材と
を備えることを特徴とするベルト加圧装置。 - 前記潤滑剤供給部材は、前記潤滑剤を前記無端ベルトの循環駆動される内側の面に供給することを特徴とする請求項1に記載のベルト加圧装置。
- 前記潤滑剤供給部材は、前記潤滑剤を前記押圧部材が前記無端ベルトと接触する当該押圧部材の面に供給することを特徴とする請求項1に記載のベルト加圧装置。
- 前記無端ベルトの前記潤滑剤が供給される面に接触して設けられたふき取り部材をさらに備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載のベルト加圧装置。
- 前記潤滑剤供給部材は、前記潤滑剤を液滴として吐出する吐出装置であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項に記載のベルト加圧装置。
- 前記吐出装置は、圧電素子が電圧印加により変形することにより、前記潤滑剤を蓄積した液室部から、当該潤滑剤を液滴として当該吐出装置から吐出するものであることを特徴とする請求項5に記載のベルト加圧装置。
- 像保持体を帯電する帯電手段と、
前記像保持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記像保持体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
複数のロールにより張架されて循環駆動される無端ベルトと、当該無端ベルトに接触するように設けられ、当該複数のロールのいずれか一つのロールに対して当該無端ベルトを挟んで押圧する押圧部材と、当該押圧部材によって押圧された当該無端ベルトの摺動抵抗を下げるための潤滑剤を非接触で供給する潤滑剤供給部材とを備え、前記像保持体に現像された画像を被転写体に転写する転写手段と、
前記被転写体上の画像を加熱加圧して定着する定着手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。 - 像保持体を帯電する帯電手段と、
前記像保持体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記像保持体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
前記像保持体に現像された画像を被転写体に転写する転写手段と、
複数のロールにより張架されて循環駆動される無端ベルトと、当該無端ベルトに接触するように設けられ、当該複数のロールのいずれか一つのロールに対して当該無端ベルトを挟んで押圧する押圧部材と、当該押圧部材によって押圧された当該無端ベルトの摺動抵抗を下げるための潤滑剤を非接触で供給する潤滑剤供給部材とを備え、前記被転写体上の画像を加熱加圧して定着する定着手段と
を備えることを特徴とする画像形成装置。
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