JP5040304B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの機能を備えた複合機等の画像形成装置に装着され、転写材上に形成された未定着トナー像を、定着部材と加圧部材とにより加圧、加熱して画像を定着する定着装置に関する。

従来、複写機、プリンタ、ファクシミリ及びこれらの機能を有する複合機等の電子写真式画像形成装置に用いられている定着装置は、所定の温度に維持された定着ローラと、弾性層を有してその定着ローラに圧接する加圧ローラとによって形成された定着ニップ部により、未定着のトナー像を形成された転写材を挟持搬送しつつ加圧、加熱する熱ローラ定着方式が、低速機から高速機まで、モノクロ機からカラー機に至るまで、幅広く採用されている。

従来の熱ローラ定着方式の定着装置では、転写材上のトナーを加熱する際に、熱容量の大きな定着ローラを加熱する必要があるため、省電力面で不利であり、また、プリント時に定着ローラを暖めるのに時間がかかり、プリントを開始するまでの時間（ウオームアップタイム）が長くなってしまうという問題がある。

近年、定着装置に定着ベルトを用い、定着ベルトにより低熱容量化し、温度制御されたヒータを定着ベルトに直接加圧接触させることで熱伝導効率を大幅に向上させ、省電力とウオームアップタイムを殆ど必要としないクイックスタートを図ったベルト定着方式の定着装置や画像形成装置が提案され、最近用いられてきている。

上記の定着装置においては、加熱ローラに定着ベルトを圧接部材によって圧接するように構成されているため、定着ベルトの内面と圧接部材との間の摩擦が大きいと、定着ベルトの走行が妨げられ、定着不良や紙しわ等の原因となる。

このため、従来の画像形成装置に使用されている定着装置では、定着ベルトと圧接部材との間に生じる摩擦を低減し、定着ベルトの円滑な走行を可能とするため、定着ベルトの内面に潤滑剤を供給する構成がある。

しかし、この構成では、定着処理を繰り返す間に、潤滑剤が次第に定着ベルトの端部に移動して、定着ベルトの端部から漏れだして、記録用紙に付着したり、装置の内部を汚損するという問題が生じる。

上述の問題を解消するために、特許文献１に提案されている定着装置は、定着ベルトの両端部を回転自在に支持するベルトガイド部材の外周面と定着ベルトの内周面の少なくとも一方に、潤滑剤漏れ防止手段を設けたものである。

特許文献２に提案されている定着装置は、定着ベルトの内面両端部に、潤滑剤を弾く撥液加工部を設けたものである。
特開２００２−３５７９６８号公報 特開２００４−１９１７４４号公報

しかしながら、特許文献１及び特許文献２で示される定着装置では、定着ベルトの端部に移動する潤滑剤を押し戻して潤滑剤漏れを防止するものであるが、潤滑剤漏れを防止し、加圧ベルトのスムースな走行を可能にする課題を充分に達成されてない。

本発明は、加圧ベルトの端部からの潤滑剤漏れを防止し、潤滑剤が記録用紙に付着したり装置の内部を汚損することを防止することを目的とする。また、回収した潤滑剤を潤滑剤塗布部材に戻して加圧ベルトの中央方向に戻し循環利用を可能とすることを目的とする。さらに、加圧ベルトの内面を支持する支持ローラの軸方向両端部の潤滑剤漏れを防止することを目的とする。

上記の目的は、以下の解決手段により達成される。

１．加圧部材により定着部材に圧接されて回動する加圧ベルトを有し、圧接部に形成される定着ニップにより未定着トナーを定着する定着装置において、
前記加圧ベルトの内面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材と、
前記加圧ベルトの回動方向に関して前記潤滑剤塗布部材の下流かつ前記定着ニップの上流であって、前記加圧ベルトの回動方向に直交する幅方向の両端部に配置され、前記加圧ベルトの内面に摺接して前記潤滑剤を掻き取る一対の第１ブレード部材と、を有し、
前記第１ブレード部材により掻き取った潤滑剤を前記潤滑剤塗布部材に回収する構成にしたことを特徴とする定着装置。

本発明の定着装置は、以上説明した構成により以下の効果が得られる。

１． 定着ベルトの内面の端部の潤滑剤をブレードで掻き取ることにより、定着ベルトの端部からの潤滑剤漏れが防止され、潤滑剤が記録用紙に付着したり装置の内部を汚損することが防止される。また、ブレードによって掻き取られた潤滑剤を潤滑剤塗布部材に戻す構成にすることで、潤滑剤を加圧ベルトの中央方向に戻して循環利用を可能として、長期間安定した潤滑剤塗布が可能になる。更に、加圧ベルト内面の押圧摺接部材の摩耗による加圧ベルトの耐久性の低下や、摩耗粉により潤滑剤の劣化が防止される。

以下、本発明の実施の形態を説明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。

［画像形成装置］
図１は、本発明に係る画像形成装置の構成図である。

画像形成装置Ａは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、転写材給紙搬送手段及び定着装置３０から構成されている。

原稿台上に載置された原稿は画像読取装置ＳＣの原稿画像走査露光装置の光学系により画像が走査露光され、ラインイメージセンサに読み込まれ、光電変換されたアナログ信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等を行った後、光書込手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに入力される。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｙは、像担持体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、光書込手段３Ｙ、現像装置４Ｙ及びクリーニング手段５Ｙを有する。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｍは、像担持体１Ｍ、帯電手段２Ｍ、光書込手段３Ｍ、現像装置４Ｍ及びクリーニング手段５Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｃは、像担持体１Ｃ、帯電手段２Ｃ、光書込手段３Ｃ、現像装置４Ｃ及びクリーニング手段５Ｃを有する。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成手段１０Ｋは、像担持体１Ｋ、帯電手段２Ｋ、光書込手段３Ｋ、現像装置４Ｋ及びクリーニング手段５Ｋを有する。

帯電手段２Ｙと光書込手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと光書込手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと光書込手段３Ｃ及び帯電手段２Ｋと光書込手段３Ｋとは、潜像形成手段を構成する。

４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径トナーとキャリアからなる二成分現像剤を収容する現像装置である。

中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。

画像形成手段１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に一次転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。

給紙カセット２０内に収容された記録用紙Ｓは、給紙手段（第１給紙部）２１により給紙され、レジストローラ（第２給紙部）２２を経て、二次転写手段７Ａに搬送され、記録用紙Ｓ上にカラー画像が転写される。カラー画像が転写された記録用紙Ｓは、定着装置３０において記録用紙Ｓが挟持され、熱と圧力とを加えることにより記録用紙Ｓ上のトナー像が定着され、装置外に排出される。

一方、二次転写手段７Ａにより記録用紙Ｓにカラー画像を転写した後、記録用紙Ｓを分離した中間転写体６は、クリーニング手段８により残留トナーが除去される。

画像形成装置Ａの本体上部に設置された操作表示部１１は、転写材選択設定手段を有し、普通紙、塗工紙等の各種の記録用紙Ｓを設定する。また、記録用紙Ｓの厚さ（坪量）、記録用紙Ｓのサイズ、枚数等を設定する。

また、画像形成装置Ａの本体上部近傍には、画像形成処理を実行させる主電源１２をオン、オフさせる主電源スイッチと、省電力モードを実行させる副電源１３をオン、オフさせる副電源スイッチとが配置されている。画像形成装置Ａの本体内には、定着装置３０を制御する制御手段１４、及び主電源１２、副電源１３のオン、オフ状態を記憶する記憶手段１５が配置されている。

なお、画像形成装置Ａの説明においては、カラー画像形成にて説明したが、モノクロ画像を形成する場合も本発明に含まれるものである。

［定着装置］
図２は、本発明に係る定着装置３０の断面図である。図３は加圧ベルト４１近傍の拡大断面図である。

本発明に係る定着装置３０は、通紙路上方の加熱手段３００と通紙路下方の加圧手段４００を有する。加熱手段３００は、加熱ローラ（定着部材）３１等を有する。加圧手段４００は加圧ベルト４１等を有する。

加熱ローラ３１と加圧ベルト４１との間に形成される定着ニップ部を通して、加熱と加圧とにより記録用紙Ｓ上の単色トナー像、或いは多色トナー像を定着する。

加熱ローラ３１の内部には２個の加熱源３２が配置され、加熱ローラ３１の外周面には２個の外部加熱源３３が配置されている。加熱ローラ３１の外周面には、潤滑剤供給手段３４、クリーニング手段３５、分離爪３６、及び図示しない温度センサ等が配置されている。クリーニング手段３５は、ウエブ元巻部３５１、ウエブ巻取部３５２、ウエブ押圧ローラ３５３、クリーニングローラ３５４、クリーニングウエブ３５５等から構成されている。

加圧ベルト４１は、記録用紙Ｓの導入部に近い支持ローラ（以下、入口ローラと称す）４２、記録用紙Ｓの出口部に近い分離ローラ４３、テンションローラ４４の各外周を巻回して張設し、加熱ローラ３１の外周面に当接する。

押圧摺接部材（パッド）４５は、入口ローラ４２と分離ローラ４３との間に張架された加圧ベルト４１の内面側を押圧して、加熱ローラ３１の外周面に圧接させる。加圧ベルト４１の内面端部の表層はフッ素樹脂層で被覆されている。表層をフッ素樹脂層で被覆することで、潤滑剤に対する濡れ性が下がり、油膜が出来にくくなることで、潤滑剤の掻き取り部での潤滑剤のすり抜けが無くなり、潤滑剤の漏出が防止される。

加圧ベルト４１の内面側で、押圧摺接部材４５と入口ローラ４２との間には、潤滑剤塗布部材４６、第１ブレード部材４８、第２ブレード部材４９が配置されていて、これらの部材は一体化されたユニットに形成されている。これらの部材を一体化することで、潤滑剤回収の経路をコンパクトにすることができる。また、ユニット交換のメンテナンスも同時に行うことができる。

分離爪５１は、分離ローラ４３を巻回する加圧ベルト４１の外周面に当接して、加圧ベルト４１から記録用紙Ｓの先端部を分離する。

押圧手段５２は、加圧ベルト４１等を有する加圧手段４００を昇降自在に保持して、加圧ベルト４１を加熱ローラ３１に圧接する。

潤滑剤塗布部材４６は、アラミド繊維等の不織布により形成される。潤滑剤塗布部材４６は一枚の不織布を折り曲げて端部を接合し、下部を袋状に形成したもので、折曲部が加圧ベルト４１の内面に当接する。

潤滑剤塗布部材４６の下部の袋状部の内部には、フェルトまたはシリコーンゴムの発泡剤等の発泡材４７が挿入されている。潤滑剤塗布部材４６と発泡材４７には、予め潤滑剤を含浸させる。

潤滑剤塗布部材４６の中間部の両側は、ステンレス鋼板等の支持部材４８Ａ，４９Ａにより支持されている。

支持部材４８Ａの外側には、第１ブレード部材４８が接着材により接着される。第１ブレード部材４８の先端部は、潤滑剤塗布部材４６の先端部より加圧ベルト４１の回動方向下流側の位置で、加圧ベルト４１の内面側の両端部近傍を圧接する。第１ブレード部材４８の先端部は、加圧ベルト４１の内面側をカウンタ形式で圧接して、加圧ベルト４１の内面側に付着した潤滑剤を掻き取る。

支持部材４９Ａの外側には、第２ブレード部材４９が接着材により接着される。第２ブレード部材４９の先端部は、入口ローラ４２の両端部近傍の軸端部４２Ａにカウンタ形式で圧接して、軸端部４２Ａに付着した潤滑剤を掻き取る。

第１ブレード部材４８、第２ブレード部材４９、入口ローラ４２の両端部近傍の軸端部４２Ａの各表面はフッ素樹脂層で被覆されている。

第１ブレード部材４８の先端部によって加圧ベルト４１の内面の両端部近傍から掻き取られた潤滑剤は、第１ブレード部材４８の面に沿って下降して、潤滑剤塗布部材４６内の発泡材４７に吸収されて循環使用される。また、第２ブレード部材４９の先端部によって入口ローラ４２の両端部の軸端部４２Ａからから掻き取られた潤滑剤は、第２ブレード部材４９の面に沿って下降して、潤滑剤塗布部材４６内の発泡材４７に吸収されて循環使用される。

図４は、加圧手段４００の模式図である。

加圧ベルト４１の内面で両端近傍に摺接する一対の第１ブレード部材４８の内側幅をＢ１ｉ、外側幅をＢ１ｏとする。押圧摺接部材４５の幅をＰ、入口ローラ４２の支持部の軸方向長さをＷ、入口ローラ４２の加圧ベルト支持部の平均直径をＲ、潤滑剤塗布部材４６の潤滑剤塗布幅をＬとする。

（１） Ｂ１ｉ＞Ｐに設定する。押圧摺接部材４５の幅Ｐが第１ブレード部材４８の内側間隔をＢ１ｉより大きいと（Ｂ１ｉ＞Ｐ）、潤滑剤を掻き取った部分で、押圧摺接部材４５の摩耗が激しくなる。

（２） Ｗ＞Ｂ１ｉ＋Ｒ／３に設定する。加圧ベルト４１が入口ローラ４２との接触部分で潤滑剤が押し広げられ、加圧ベルト４１の内面の両端部に押し出される。これを防止するため、入口ローラ４２の加圧ベルト支持部の軸方向長さＷをＢ１ｉ＋Ｒ／３より多くして、入口ローラ４２の両端部近傍に潤滑剤が移行して外部に漏出することを防止する。

（３） Ｂ１ｏ＞Ｗ＋Ｒ／３に設定する。入口ローラ４２の加圧ベルト４１支持部の端部に潤滑剤が押し広げられて更に外部に漏出する。この潤滑剤を掻き取るため、２個の第１ブレード部材４８の外側間隔をＢ１ｏを、入口ローラ４２の軸方向長さＷに対してＷ＋Ｒ／３より大きく設定すると（Ｂ１ｏ＞Ｗ＋Ｒ／３）、潤滑剤漏出防止効果が大きい。

（４） Ｌ＜Ｗ−Ｒ／３に設定する。潤滑剤塗布部材４６の潤滑剤塗布幅Ｌは、入口ローラ４２の軸方向長さＷより短く形成されている。例えば、入口ローラ４２の平均直径Ｒとすると、Ｌ＜Ｗ−Ｒ／３に設定する。潤滑剤塗布部材４６による潤滑剤塗布幅Ｌが入口ローラ４２の加圧ベルト支持部の軸方向長さＷと同程度以上であると、加圧ベルト４１と入口ローラ４２との接触部分で潤滑剤が押し広げられてしみ出てくる。そのため、潤滑剤塗布幅Ｌを入口ローラ４２の幅ＷよりＲ／３だけ小さくすることで、潤滑剤のしみ出しを抑制することができる。

（５） 第１ブレード部材４８は、幅が広い方が漏れ防止効果が大きいが、加圧ベルト４１の両端部は、回動時のベルト面の暴れが大きいため、約１０ｍｍを超える第１ブレード部材ではベルト面の移動に追従しきれなくなる。

第１ブレード部材４８と、第２ブレード部材４９は、加圧ベルト４１の回動方向に直交する幅方向の両端部に少なくとも各々一対以上配置した。

第１ブレード部材４８の外側幅Ｂ１ｏ、及び第２ブレード部材４９の外側幅Ｂ２はいずれも、加圧ベルト４１の幅Ｂ３より小となるように設定した。これによって、第１ブレード部材４８の外側及び第２ブレード部材４９により掻き取られて外側に漏れ出した潤滑剤が、加圧ベルト４１の端部から外周面側に回り込んで記録用紙Ｓに付着したり装置の内部を汚損することが防止される。

加圧ベルト４１は、入口ローラ４２に当接しない幅方向の両端部は僅か変形して走行する。第１ブレード部材４８に切り目を設けて分割して複数の舌状形状にすることにより、第１ブレード部材４８の先端部は、加圧ベルト４１の内周面に均一に当接して、潤滑剤の漏出を防止する。

図５は、第１ブレード部材４８の先端部形状を示す図である。

一対の第１ブレード部材４８の先端部の形状は、加圧ベルト４１の回動方向に直交する方向に対して、その内側部が外側部より短い傾斜角θを有する傾斜面を形成している。傾斜角θは、４°以上１６°未満に設定される。第１ブレード部材４８の外側部の最先端が加圧ベルト４１の幅方向の両端部近傍の内面に摺接する。

傾斜角θが４°以上の傾斜面に設定することにより、潤滑剤を中央にかき寄せる効果が生じ、潤滑剤の漏出を防止することが可能である。傾斜角θが１６°以上の傾斜面では、第１ブレード部材４８を加圧ベルト４１に全域密接させることが困難となり、潤滑剤漏出防止効果が低下する。

なお、加熱ローラ３１に代えて加熱源を有する定着ベルトを配置した構成の定着装置でも、本発明の加圧手段４００は適用可能である。

本発明に係る画像形成装置の構成図。 本発明に係る定着装置の断面図。 加圧ベルト近傍の拡大断面図。 加圧手段の模式図。 第１ブレード部材の先端部形状を示す図。

符号の説明

３０ 定着装置
３００ 加熱手段
３１ 加熱ローラ（定着部材）
４００ 加圧手段
４１ 加圧ベルト（加圧部材）
４２ 支持ローラ（入口ローラ）
４２Ａ 軸端部
４５ 押圧摺接部材（パッド）
４６ 潤滑剤塗布部材
４７ 発泡材
４８ 第１ブレード部材
４８Ａ，４９Ａ 支持部材
４９ 第２ブレード部材

Claims (3)

1. 加圧部材により定着部材に圧接されて回動する加圧ベルトを有し、圧接部に形成される定着ニップにより未定着トナーを定着する定着装置において、
   前記加圧ベルトの内面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材と、
   前記加圧ベルトの回動方向に関して前記潤滑剤塗布部材の下流かつ前記定着ニップの上流であって、前記加圧ベルトの回動方向に直交する幅方向の両端部に配置され、前記加圧ベルトの内面に摺接して前記潤滑剤を掻き取る一対の第１ブレード部材と、を有し、
   前記第１ブレード部材により掻き取った潤滑剤を前記潤滑剤塗布部材に回収する構成にしたことを特徴とする定着装置。
2. 前記第１ブレード部材の近傍に配置され、前記加圧ベルトを回動可能に支持する支持ローラの回動方向に直交する両端部に摺接するよう配置され、前記支持ローラに付着した前記潤滑剤を掻き取る一対の第２ブレード部材を有し、
   前記第２ブレード部材により掻き取った潤滑剤を前記潤滑剤塗布部材に回収する構成にしたことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記第１ブレード部材の内側幅Ｂ１ｉ、前記第１ブレード部材の外側幅Ｂ１ｏ、前記加圧部材の幅Ｐ、前記支持ローラの加圧ベルト支持部の軸方向長さＷ、前記支持ローラの加圧ベルト支持部の平均直径Ｒ、前記潤滑剤塗布部材の潤滑剤塗布幅Ｌを、下記の式を満たすように設定したことを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
   Ｂ１ｉ＞Ｐ
   Ｗ＞Ｂ１ｉ＋Ｒ／３
   Ｂ１ｏ＞Ｗ＋Ｒ／３
   Ｌ＜Ｗ−Ｒ／３

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