JP4543809B2

JP4543809B2 - ベルト定着装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4543809B2
Application number: JP2004215360A
Authority: JP
Inventors: 恒志高橋; のぼる米川
Original assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Current assignee: Konica Minolta Business Technologies Inc
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2010-09-15
Anticipated expiration: 2024-07-23
Also published as: JP2006038990A

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられるベルト定着装置に関する。

従来、例えば下記特許文献１，２には、無端状の定着ベルトを介して加圧パッドに弾性ローラを圧接し、前記弾性ローラを回転駆動することにより前記定着ベルトが前記加圧パッド上を摩擦摺動しつつ回転駆動されるベルト定着装置において、定着ベルトの内面に潤滑剤を塗布することで前記加圧パッドとの摩擦抵抗を低減して駆動トルクを抑制する技術が提案されている。

特開２００１−３４１１４３号公報特開２００１−２２８７３１号公報

しかしながら、定着ベルトの幅方向両側は開放しているため、使用するうちに潤滑剤が定着ベルトの内側から外側に徐々に漏れ出てくる。また、定着ベルトの内側の潤滑剤は、圧力が小さいか作用しない箇所に溜まる傾向にある。そのため、最も潤滑剤が必要とされる加圧パッドと定着ベルトとの間の摩擦摺動部で潤滑剤がやがては枯渇してきて、定着ベルトの摩擦抵抗すなわち駆動トルクが増大することになる。これにより、弾性ローラと定着ベルトとの間を搬送される用紙の送り速度が低下していき、最悪では用紙を搬送できなくなってしまったり、弾性ローラを駆動するモータが容量オーバになって停止してしまうことがある。

そこで、前記課題を解決するために本発明は、定着ベルトの駆動トルクの増大を抑制して良好な用紙搬送性を保持できるベルト定着装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明のベルト定着装置は、
回転不能なニップ形成部材と、
回転可能な回転部材と、
前記ニップ形成部材と前記回転部材に外装された無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外側に配置され前記定着ベルトを介して前記ニップ形成部材に圧接する加圧部材を備えており、前記加圧部材の回転に基づいて、前記定着ベルトを前記ニップ形成部材と前記回転部材の周囲を移動させるベルト定着装置において、
前記定着ベルトの内面には潤滑剤が塗布されており、
前記ベルト定着装置は、
前記ニップ形成部材から前記回転部材に向かって移動する第１の定着ベルト部分の内面に接触して該定着ベルト部分の内面から前記潤滑剤を掻き取る又は前記回転部材の外周面に接触して前記回転部材の外周面に付着している前記潤滑剤を該回転部材の外周面から掻き取る第１の部分と、前記回転部材から前記ニップ形成部材に向かって移動する第２の定着ベルト部分の内面に近接又は接触して前記第１の部分で掻き取った潤滑剤を前記第２の定着ベルト部分の内面に戻す第２の部分を有し、前記定着ベルトの幅方向に関して、前記第２の部分の長さは前記第１の部分の長さよりも短い一枚の板状部材からなる潤滑剤案内部材を備えていることを特徴とする。

この構成からなるベルト定着装置によれば、潤滑剤案内部材によって定着ベルトの内面上の潤滑剤をベルト両端部からベルト中央部へ案内することで、潤滑剤が定着ベルトの外側へ漏れ出るのを防止できる。これにより、定着ベルトとニップ形成部材との間の摩擦摺動部での潤滑剤の枯渇を防止でき、定着ベルトの駆動トルクの増大を抑制して良好な用紙搬送性を保持できる。

また、前記定着ベルトは、該定着ベルトの幅方向両端部に内側に向かって連続的に突出する潤滑剤漏れ防止部を有することがこの好ましい。

上述したように、本発明のベルト定着装置によれば、定着ベルトとニップ形成部材との間の摩擦摺動部での潤滑剤の枯渇を防止でき、定着ベルトの駆動トルクの増大を抑制して良好な用紙搬送性を保持できる。

以下に、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。

図１は本発明の第１実施形態のベルト定着装置１０の側面図、図２はベルト定着装置１０の加圧ローラおよびベルト上側部分を除いた平面図である。図１に示すように、ベルト定着装置１０は、無端状の定着ベルト１２を備えている。定着ベルト１２は、所定距離だけ離れて互いに平行に配置されたニップ形成部材１４と加熱ローラ（回転部材）１６との間で掛け渡されている。また、定着ベルト１２の内周面には、潤滑剤として例えばグリスＧが塗布されている。

ニップ形成部材１４は、例えば耐熱樹脂で形成されており、定着ベルト１２の内側に回転不能に固定配置されている。ニップ形成部材１４には、長手方向（図中の奥行き方向）に垂直な方向への撓みを防止するために、例えば金属棒からなる補強部材１８が貫通して設けられている。

ニップ形成部材１４には、外周部が弾性層で構成された加圧ローラ２０が定着ベルト１２を介して圧接されている。これにより、加圧ローラ２０と定着ベルト２２との接触部が定着ニップ２２になっている。

ニップ形成部材１４の加圧ローラ２０との対向面は、加圧ローラ２０の外周面の曲率とほぼ同一曲率の湾曲凹面として形成されている。これにより、加圧ローラ２０の圧接荷重がそれほど大きくなくても、加圧ローラ２０の周方向に沿った定着ニップ２２の長さを例えば１２ｍｍと長くとることができるようになっている。

また、加圧ローラ１２０は、図示しないモータによって矢印Ａ方向に回転駆動されるようになっている。これにより、定着ベルト１２は、ニップ形成部材１４の表面上を摺動しつつ矢印Ｂ方向に回転し、これに伴って加熱ローラ１６が矢印Ｃ方向に従動回転するようになっている。

加熱ローラ１６には、例えばハロゲンランプからなるヒータ２４が内蔵されている。このヒータ２４によって、定着ベルト１２は、加熱ローラ１６を介して所定の定着温度（例えば１８０℃）に加熱されるようになっている。

なお、本実施形態では、加熱ローラ１６で定着ベルト１２を加熱するようになっているが、加熱ローラ１６に代えて単なる回転ローラを使用するとともに定着ベルト１２を加熱する加熱手段を別の場所に設けてもよい。また、加熱手段を別の場所に設けた場合には、前記単なる回転ローラを省略してもよい。

図１，２に示すように、定着ベルト１２の内面の幅方向両端部には、例えばフェルトからなる２つの潤滑剤案内部材２６が接触して設けられている。潤滑剤案内部材２６の位置は、定着ベルト１２に対して固定であって不動のものである。ここで、前記「幅方向」とは、図１における奥行き方向および図２における上下方向をいい、以下においても同様である。潤滑剤案内部材２６は、定着ベルト１２の幅方向に沿って延設されている。また、潤滑剤案内部材２６は、その端部が定着ベルト１２の縁部から少し突出して設けられるのが好ましい。

なお、本実施形態では、潤滑剤案内部材２６をベルト両端部に２つ設けたが、ベルト両端部間で１本につながった１つの潤滑剤案内部材２６を用いてもよい。また、潤滑剤案内部材２６は、例えばスポンジや布などの潤滑剤浸透性のある材料で構成されてもよい。

続いて、前記構成からなるベルト定着装置１０の動作について説明する。
ベルト定着装置１０では、加圧ローラ２０が矢印Ａ方向に回転駆動され、これに伴って定着ベルト１２が矢印Ｂ方向に回転する。このように回転するうちに、定着ベルト１２は、その全周にわたって加熱ローラ１６により所定の定着温度に加熱される。定着ベルト１２が所定の定着温度に昇温した後、未定着トナー画像が表面に形成された用紙が定着ニップ２２に図１中下から上に通紙され、定着ニップ２２を通過する際にトナー画像が加熱溶融して用紙に定着される。

ベルト定着装置１０では、耐久使用されるうちに定着ベルト１２の内面上のグリスＧは、ベルト幅方向においてニップ形成部材１４および加熱ローラ１６から受ける圧力が比較的小さいことや定着ベルト１２の蛇行力によってベルト両端部側に溜まってくる。このようにベルト両端部側に溜まりやすいグリスＧは、潤滑剤案内部材２６によって規制されてその内部に浸透し、その浸透力によってグリスＧは潤滑剤案内部材２６に沿って案内されてベルト中央部側へ移動して、ベルト内面に塗布されることになる。

このように、潤滑剤案内部材２６によって定着ベルト１２の内面上のグリスＧをベルト両端部からベルト中央部へ案内することで、グリスＧが定着ベルト１２の外側へ漏れ出るのを防止できるとともに、ベルト中央部についてもグリスＧが常に塗布された状態に保てる。これにより、定着ベルト１２とニップ形成部材１４との間の摩擦摺動部でのグリスＧの枯渇を防止でき、定着ベルト１２の駆動トルクの増大を抑制して定着ニップ２２での良好な用紙搬送性を保持できる。

次に、図３，４を参照して第２実施形態のベルト定着装置３０について説明する。
本実施形態のベルト定着装置３０では、ベルト両端部に接触して２つ設けられた潤滑剤案内部材３２は、例えば耐熱樹脂または金属からなるブレードとして形成され、定着ベルト１２の回転方向に対して斜めに延設されている。これ以外の構成は、前記ベルト定着装置１０と同様であるため、同一部材について同一符号を付して詳細な説明を省略する。

ベルト定着装置３０では、ベルト両端部側に溜まりやすいグリスＧが潤滑剤案内部材３２によって規制され、潤滑剤案内部材３２に沿って案内されてベルト中央部へと戻されることで、グリスＧが定着ベルト１２の外側へ漏れ出るのを防止できるとともに、ベルト中央部についてもグリスＧが常に塗布された状態に保てる。これにより、定着ベルト１２とニップ形成部材１４との間の摩擦摺動部でのグリスＧの枯渇を防止でき、定着ベルト１２の駆動トルクの増大を抑制して定着ニップ２２での良好な用紙搬送性を保持できる。

次に、図５を参照して第３実施形態のベルト定着装置５０について説明する。
本実施形態のベルト定着装置５０において、潤滑剤案内部材５２は、例えば耐熱樹脂板または金属板からなる細長い矩形状のブレードとして形成されている。潤滑剤案内部材５２は、定着ベルト１２の内側において、加熱ローラ１６の外周面であって定着ベルト１２が巻き掛かっていない部分に一辺が接触するとともに、前記一辺に対向する他辺が定着ベルト１２の内面に近接または接触して設けられている。これ以外の構成は、前記ベルト定着装置１０と同様であるため、同一部材について同一符号を付して詳細な説明を省略する。

ベルト定着装置５０では、圧力が作用しない部分であるために加熱ローラ１６の外周面であって定着ベルト１２が巻き掛かっていない部分に溜まりやすいグリスＧが潤滑剤案内部材５２の一辺で掻き取られて、潤滑剤案内部材５２に沿って案内されて、潤滑剤案内部材５２の他辺から定着ベルト１２の内面上に戻されるようにしたことで、定着ベルト１２の内面はグリスが常に塗布された状態に保たれる。これにより、定着ベルト１２とニップ形成部材１４との間の摩擦摺動部でのグリスの枯渇を防止でき、定着ベルト１２の駆動トルクの増大を抑制して定着ニップ２２での良好な用紙搬送性を保持できる。

次に、図６，７を参照して第４実施形態のベルト定着装置６０について説明する。
本実施形態のベルト定着装置６０では、定着ベルト１２の内側に潤滑剤案内部材６２が設けられている。潤滑剤案内部材６２は、例えば耐熱樹脂板または金属板からなる細長い矩形状の規制ブレード部６４と、例えばフェルトからなる細長い台形状のフェルト部６６とからなっている。また、潤滑剤案内部材６２は、定着ベルト１２の回転方向に関して、ニップ形成部材１４の下流側で定着ベルト１２の内面に規制ブレード部６４の一辺６４ａが接触するとともに、前記一辺６４ａに対向するフェルト部６６の他辺６６ａがニップ形成部材１４の上流側で定着ベルト１２の内面に近接または接触するように配置されている。ここで、潤滑剤案内部材６２において、前記他辺６６ａの長さは前記一辺６４ａの長さよりも短く形成されている。これ以外の構成は、前記ベルト定着装置１０と同様であるため、同一部材について同一符号を付して詳細な説明を省略する。

ベルト定着装置６０では、定着ベルト１２の内面においてニップ形成部材１４の下流側でグリスＧを潤滑剤案内部材６２の一辺６４ａで掻き取って、潤滑剤案内部材６２に沿ってグリスＧを案内して、潤滑剤案内部材６２の他辺６６ａからニップ形成部材１４の上流側でグリスＧを定着ベルト１２の内面に戻すようにしたことで、特にグリスＧが必要とされるニップ形成部材１４の近傍においてグリスＧがより多く保持されて定着ベルト１２の内面に塗布される。これにより、定着ベルト１２とニップ形成部材１４との間の摩擦摺動部でのグリスＧの枯渇を防止でき、定着ベルト１２の駆動トルクの増大を抑制して定着ニップ２２での良好な用紙搬送性を保持できる。

また、潤滑剤案内部材６２において前記他辺６６ａの長さを前記一辺６４ａの長さよりも短くしたことで、定着ベルト１２の内面において幅方向両端部側に溜まりやすい傾向にあるグリスＧが潤滑剤案内部材６２で掻き取られて案内されてきて前記短い他辺６６ａから定着ベルト１２の内面の幅方向中央部に戻されるので、定着ベルト１２の内面の幅全体にわたって良好なグリス塗布状態を保持できる。

なお、前記第３実施形態のベルト定着装置５０の潤滑剤案内部材５２についても、本実施形態における潤滑剤案内部材６２と同様の形状（すなわち台形状）に形成されてもよい。

次に、図８を参照して第５実施形態のベルト定着装置７０について説明する。
本実施形態のベルト定着装置７０では、潤滑剤案内部材が設けられていない代わりに、定着ベルト１２の内面の幅方向両端部に潤滑剤漏れ防止部１３が周方向に連続して突設されている。これ以外の構成は、潤滑剤案内部材を除いて前記ベルト定着装置１０と同様であるため、同一部材について同一符号を付して詳細な説明を省略する。

ベルト定着装置７０では、潤滑剤漏れ防止部１３によってグリスＧが定着ベルト１２の両側から外側へ漏れ出るのを防止できる。これにより、定着ベルト１２とニップ形成部材１４との間の摩擦摺動部でのグリスＧの枯渇を防止でき、定着ベルト１２の駆動トルクの増大を抑制して定着ニップ２２での良好な用紙搬送性を保持できる。

なお、本実施形態における潤滑剤漏れ防止部１３を前記各実施形態のベルト定着装置１０，３０，５０，６０の定着ベルト１２についても設ければ、定着ベルト１２の内側からのグリス漏れ防止効果がより一層向上する。

次に、第１実施形態のベルト定着装置１０を用いて行った耐久実験について説明する。

まず、第１の実験では、潤滑剤案内部材が有りと無しで、耐久時間と定着ベルト１２の駆動トルクとの関係を、空転状態と厚紙通紙状態とで調べた。その結果を図９のグラフに示す。図９（ａ）に示すように潤滑剤案内部材が有る場合には駆動トルクの上昇が比較的緩やかであったのに対して、図９（ｂ）に示すように潤滑剤案内部材が無い場合には駆動トルクが急激に上昇した。

また、第２の実験では、潤滑剤案内部材が有りと無しで、耐久時間と定着ニップ２２における用紙搬送速度変化率との関係を、４種類の紙種Ａ〜Ｄについて調べた。その結果を図１０のグラフに示す。図１０（ａ）に示すように潤滑剤案内部材が有る場合には耐久を通じて搬送速度がほぼ一定であったのに対して、図１０（ｂ）に示すように潤滑剤案内部材が無い場合には搬送速度が急激に低下し、紙種によっては搬送できなくなるものもあった。

このように上述した実験結果から、本発明にかかるベルト定着装置によれば、定着ベルト１２の駆動トルクの上昇を抑制できるとともに、定着ニップ２２における良好な用紙搬送性能を保持できることが確認できた。

第１実施形態のベルト定着装置の側面図。図１のベルト定着装置において加圧ローラおよび定着ベルトの一部を取り除いた状態での平面図。第２実施形態のベルト定着装置の側面図。図３のベルト定着装置において加圧ローラおよび定着ベルトの一部を取り除いた状態での平面図。第３実施形態のベルト定着装置の側面図。第４実施形態のベルト定着装置の側面図。図６に示す潤滑剤案内部材の平面図。第５実施形態のベルト定着装置の部分平面図。耐久時間と駆動トルクとの関係を調べた耐久実験の結果を示すグラフ。耐久時間と搬送速度変化率との関係を調べた耐久実験の結果を示すグラフ。

符号の説明

１０，３０，５０，６０，７０…ベルト定着装置
１２…定着ベルト
１３…潤滑剤漏れ防止部
１４…ニップ形成部材
１６…加熱ローラ（回転部材）
２０…加圧ローラ
２２…定着ニップ
２６，３２，５２，６２…潤滑剤案内部材

Claims

回転不能なニップ形成部材と、
回転可能な回転部材と、
前記ニップ形成部材と前記回転部材に外装された無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの外側に配置され前記定着ベルトを介して前記ニップ形成部材に圧接する加圧部材を備えており、前記加圧部材の回転に基づいて、前記定着ベルトを前記ニップ形成部材と前記回転部材の周囲を移動させるベルト定着装置において、
前記定着ベルトの内面には潤滑剤が塗布されており、
前記ベルト定着装置は、
前記ニップ形成部材から前記回転部材に向かって移動する第１の定着ベルト部分の内面に接触して該定着ベルト部分の内面から前記潤滑剤を掻き取る又は前記回転部材の外周面に接触して前記回転部材の外周面に付着している前記潤滑剤を該回転部材の外周面から掻き取る第１の部分と、前記回転部材から前記ニップ形成部材に向かって移動する第２の定着ベルト部分の内面に近接又は接触して前記第１の部分で掻き取った潤滑剤を前記第２の定着ベルト部分の内面に戻す第２の部分を有し、前記定着ベルトの幅方向に関して、前記第２の部分の長さは前記第１の部分の長さよりも短い一枚の板状部材からなる潤滑剤案内部材を備えていることを特徴とするベルト定着装置。
前記定着ベルトは、該定着ベルトの幅方向両端部に内側に向かって連続的に突出する潤滑剤漏れ防止部を有することを特徴とする請求項１に記載のベルト定着装置。
請求項１又は２に記載のベルト定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。