JP5332927B2 - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に用いられる定着装置に関する。

電子写真方式を用いた複写機、プリンタ等の画像形成装置には、熱と圧力を同時に加え、記録材上に転写されたトナーの樹脂成分を溶着させる定着装置が用いられている。
特許文献１には、記録材上の画像を加熱ニップＮにて加熱する加熱回転体と、加熱回転体との間で加熱ニップを形成するエンドレスベルトと、加熱ニップにおいてベルト内面と摺動自在に設けられベルトを加熱回転体に向けて圧接する加圧部材と、ベルト内面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布部材と、を有する画像加熱装置において、ベルトが加熱回転体に圧接した状態のとき潤滑剤塗布部材はベルトに当接しており、ベルトが加熱回転体に圧接していない状態のとき潤滑剤塗布部材はベルト内面から離間していることを特徴とする画像加熱装置が記載されている。

特開２００７−７９０３６号公報

本発明の課題は、本構成を採用しない場合に比べ、ベルト部材の速度の変動を抑制することである。

請求項１に記載の発明は、記録材にトナー像を定着する定着部材と、前記定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する定着加圧部材と、前記定着部材を回転させることで前記定着加圧部材を回転させる駆動部と、前記定着部材および前記定着加圧部材の少なくとも一方はベルト部材からなり、当該ベルト部材の内周面に接触する潤滑剤調整部材と、を備え、前記潤滑剤調整部材は、少なくとも前記記録材と前記ベルト部材とが接触中および当該ベルト部材の回転停止中は、当該ベルト部材の内周面から離間することを特徴とする定着装置である。

請求項２に記載の発明は、前記潤滑剤調整部材は、前記ベルト部材の内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材および当該ベルト部材の内周面を拭き取る拭き取り部材の少なくとも一方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。
請求項３に記載の発明は、前記潤滑剤供給部材は、前記定着加圧部に隣接する位置であって前記記録材の挿入側に配設することを特徴とする請求項２に記載の定着装置である。
請求項４に記載の発明は、前記拭き取り部材は、前記定着加圧部に隣接する位置であって前記記録材の排出側に配設することを特徴とする請求項２または３に記載の定着装置である。
請求項５に記載の発明は、前記定着部材と前記定着加圧部材とが、接触状態と離間状態とを可変可能な移動機構を更に有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の定着装置である。

請求項６に記載の発明は、トナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、記録材にトナー像を定着する定着部材と、当該定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する定着加圧部材と、当該定着加圧部材を回転させることで当該定着部材を回転させる駆動部と、当該定着部材および当該定着加圧部材の少なくとも一方はベルト部材からなり、当該ベルト部材の内周面に接触する潤滑剤調整部材と、を備える定着手段と、前記潤滑剤調整部材を、少なくとも前記記録材と前記ベルト部材とが接触中および当該ベルト部材の回転停止中は、当該ベルト部材の内周面から離間させる制御を行なう制御部と、を備えることを特徴とする画像形成装置である。

請求項７に記載の発明は、前記潤滑剤調整部材は、前記ベルト部材の内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材および当該ベルト部材の内周面を拭き取る拭き取り部材の少なくとも一方であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置である。
請求項８に記載の発明は、前記制御部は、前記拭き取り部材を前記ベルト部材の内周面に接触させた後に、前記潤滑剤供給部材を当該ベルト部材の内周面に接触させる制御を更に行なうことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置である。
請求項９に記載の発明は、前記定着部材と前記定着加圧部材とが、接触状態と離間状態とを可変可能な移動機構を更に有し、前記制御部は、少なくとも前記記録材が通過するときに前記定着部材と前記定着加圧部材とを接触状態にする制御を更に行なうことを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の画像形成装置である。

請求項１の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、ベルト部材の速度の変動を抑制することができる。
請求項２の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、より適切な量の潤滑剤をベルト部材の内周面に供給することができる。
請求項３の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、ベルト部材の摺動抵抗を、より低減することができる。
請求項４の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、ベルト部材の内周面を、より効率よく清掃できるという効果が生じる。
請求項５の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、定着部材や定着加圧部材に変形が生じるのを抑制することができる。
請求項６の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、形成される画像に乱れが生じにくい画像形成装置を提供できる。
請求項７の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、より適切な量の潤滑剤をベルト部材の内周面に供給することができる。
請求項８の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、潤滑剤をより均一にベルト部材の内面に塗布することができる。
請求項９の発明によれば、本構成を採用しない場合に比べ、定着部材や定着加圧部材に変形が生じるのを抑制することができる。

本実施の形態の定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。 本実施の形態の定着装置の第１の実施形態を説明した図である。 （ａ）〜（ｂ）は、潤滑剤供給部材および拭き取り部材と加圧ベルトの内周面との接触状態および離間状態について説明した図である。 （ａ）〜（ｂ）は、移動機構を有する定着装置について説明をした図である。 本実施の形態の定着装置の第３の実施形態を説明した図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜画像形成装置の説明＞
図１は、本実施の形態の定着装置が適用される画像形成装置の構成例を示した図である。図１に示す画像形成装置１は、所謂タンデム型のカラープリンタであり、画像データに基づき画像形成を行う画像形成部１０、画像形成装置１全体の動作を制御する制御部３１を備えている。さらには、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）３や画像読取装置（スキャナ）４等との通信を行って画像データを受信する通信部３２、通信部３２にて受信された画像データに対し予め定めた画像処理を施す画像処理部３３を備えている。

画像形成部１０は、一定の間隔を置いて並列的に配置されるトナー像形成手段の一例である４つの画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃ,１１Ｋ（「画像形成ユニット１１」とも総称する）を備えている。各画像形成ユニット１１は、静電潜像を形成してトナー像を保持する像保持体の一例としての感光体ドラム１２、感光体ドラム１２の表面を予め定めた電位で一様に帯電する帯電器１３、帯電器１３によって帯電された感光体ドラム１２を各色画像データに基づき露光するＬＥＤ（Light Emitting Diode）プリントヘッド１４、感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像する現像器１５、転写後の感光体ドラム１２表面を清掃するドラムクリーナ１６を備えている。
画像形成ユニット１１各々は、現像器１５に収納されるトナーを除いて略同様に構成され、それぞれがイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）のトナー像を形成する。

また、画像形成部１０は、各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２にて形成された各色トナー像が多重転写される中間転写ベルト２０、各画像形成ユニット１１にて形成された各色トナー像を中間転写ベルト２０に順次転写（一次転写）する一次転写ロール２１を備えている。さらに、中間転写ベルト２０上に重畳して転写された各色トナー像を記録材（記録紙）である用紙Ｐに一括転写（二次転写）する二次転写ロール２２、二次転写された各色トナー像を用紙Ｐ上に定着させる定着手段（定着装置）の一例としての定着装置６０を備えている。なお、本実施の形態の画像形成装置１では、中間転写ベルト２０、一次転写ロール２１、および二次転写ロール２２により転写手段が構成される。

本実施の形態の画像形成装置１では、制御部３１による動作制御の下で、次のようなプロセスによる画像形成処理が行われる。すなわち、ＰＣ３やスキャナ４からの画像データは通信部３２にて受信され、画像処理部３３により予め定めた画像処理が施された後、各色毎の画像データとなって各画像形成ユニット１１に送られる。そして、例えば黒（Ｋ）色トナー像を形成する画像形成ユニット１１Ｋでは、感光体ドラム１２が矢印Ａ方向に回転しながら帯電器１３により予め定めた電位で一様に帯電され、画像処理部３３から送信されたＫ色画像データに基づきＬＥＤプリントヘッド１４が感光体ドラム１２を走査露光する。それにより、感光体ドラム１２上にはＫ色画像に関する静電潜像が形成される。感光体ドラム１２上に形成されたＫ色静電潜像は現像器１５により現像され、感光体ドラム１２上にＫ色トナー像が形成される。同様に、画像形成ユニット１１Ｙ,１１Ｍ,１１Ｃにおいても、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の各色トナー像が形成される。

各画像形成ユニット１１の感光体ドラム１２に形成された各色トナー像は、一次転写ロール２１により矢印Ｂ方向に移動する中間転写ベルト２０上に順次静電転写（一次転写）され、各色トナーが重畳された重畳トナー像が形成される。中間転写ベルト２０上の重畳トナー像は、中間転写ベルト２０の移動に伴って二次転写ロール２２が配置された領域（二次転写部Ｔ）に搬送される。重畳トナー像が二次転写部Ｔに搬送されると、そのタイミングに合わせて用紙保持部４０から用紙Ｐが二次転写部Ｔに供給される。そして、重畳トナー像は、二次転写部Ｔにて二次転写ロール２２が形成する転写電界により、搬送されてきた用紙Ｐ上に一括して静電転写（二次転写）される。

その後、重畳トナー像が静電転写された用紙Ｐは、定着装置６０まで搬送される。定着装置６０に搬送された用紙Ｐ上のトナー像は、定着装置６０によって熱および圧力（ニップ圧）を受け、用紙Ｐ上に定着される。そして、定着画像が形成された用紙Ｐは、画像形成装置１の排出部に設けられた用紙積載部４５に搬送される。
一方、一次転写後に感光体ドラム１２に付着しているトナー（一次転写残トナー）、および二次転写後に中間転写ベルト２０に付着しているトナー（二次転写残トナー）は、それぞれドラムクリーナ１６、およびベルトクリーナ２５によって除去される。
このようにして、画像形成装置１での画像形成処理がプリント枚数分のサイクルだけ繰り返し実行される。

＜定着装置の構成の説明＞
次に、本実施の形態の定着装置６０について説明する。
図２は、本実施の形態の定着装置の第１の実施形態を説明した図である。
図２に示した定着装置６０ａは、図１で示した定着装置６０の第１の例であり、所謂ベルトニップ方式の定着装置である。そして定着装置６０ａは、用紙Ｐにトナー像を定着する定着部材の一例としての定着ロール６１と、定着ロール６１との間に未定着画像を保持した用紙Ｐが通過するためのニップ部（定着加圧部）Ｎを形成する加圧ベルトモジュール６２とで主要部が構成されている。

定着ロール６１は、金属製の円筒状のコア６１１と、その表面に形成された下地層６１２及びトップコート層６１３からなる弾性体層を有している。本実施の形態では、コア６１１は、アルミニウムで形成され、外径６２ｍｍ、内径５５ｍｍ、長さ３５０ｍｍである。また下地層６１２は、ＨＴＶシリコーンゴムにより形成され、厚さ２ｍｍ、ゴム硬度Ｈｓ４５ ＪＩＳ Ａ（ＪＩＳ Ｋ ６３０１）である。更にトップコート層６１３は、パーフルオロアルキルビニルエーテルコ樹脂（ＰＦＡ）により形成され、厚さ４０μｍである。そして、定着ロール６１は、図示しないモータ等の駆動部により２６０ｍｍ／ｓの表面速度で矢印Ｃ方向に回転する。なお、コア６１１としてはアルミニウムでなくても熱伝導率の高い金属製のものであれば使用することができる。またトップコート層６１３としては耐熱性の高い弾性体であれば他の材料を使用することができる。なおここでゴム硬度は、株式会社テクロック製のスプリングタイプのＡ型硬度計により、荷重１０００ｇｆを付加して計測した結果である。

また、定着ロール６１の内部には定着に必要な熱を発生する加熱部材として定格１０００Ｗのハロゲンヒータ６３が配設される。そして定着ロール６１の表面に接触するように配置された温度センサ６４の計測値に基づき、画像形成装置１（図１参照）の制御部３１（図１参照）が定着ロール６１の表面温度を１７５℃に制御している。

加圧ベルトモジュール６２は、リードロール６２１、加圧ロール６２２、および張架ロール６２３の３本のロールにより張架された定着加圧部材の一例としての加圧ベルト６２０と、加圧ベルト６２０の内周面側において加圧ベルト６２０を介して定着ロール６１に付勢される状態で配置される圧力パッド６５とにより主要部が構成されている。そして、加圧ベルトモジュール６２は定着ロール６１に押圧するように配置される。これにより加圧ベルト６２０は、定着ロール６１が矢印Ｃ方向へ回転するのに伴い、矢印Ｄ方向に回転する。その進行速度は、定着ロール６１の表面速度と同じ２６０ｍｍ／ｓである。

加圧ベルトモジュール６２と定着ロール６１との接触部には、加圧ベルト６２０が定着ロール６１の外周面に圧接することによりニップ部Ｎが形成されている。このニップ部Ｎにおいて、加圧ベルト６２０の内側に圧力パッド６５が加圧ベルト６２０を介して定着ロール６１側に向けて付勢された状態で配置される。そして圧縮コイルスプリング６８ａにより発生する力により、加圧ベルト６２０を定着ロール６１に押圧している。また、ニップ部Ｎの最下流部では、加圧ロール６２２が、圧縮コイルスプリング６８ｂによって、加圧ベルト６２０を介して定着ロール６１の中心軸に向けて付勢されており、この部分において局所的な高圧を生じさせている。この押圧力は、６０ｋｇｆである。
つまり、圧力パッド６５および加圧ロール６２２により発生する押圧力により、加圧ベルト６２０が定着ロール６１の外周面に圧接し、定着ロール６１との間に未定着トナー像を保持した用紙Ｐが通過するためのニップ部（定着加圧部）Ｎを形成している。

そして、トナー像を保持した用紙Ｐは、このニップ部Ｎを通過する際に加熱および加圧
され、トナー像が用紙Ｐに定着される。その際に、ニップ部Ｎの最下流部の加圧ロール６
２２による局所的な高圧によって、用紙Ｐ上のトナー像には適度な光沢が付与される。

ここで、加圧ベルト６２０は、ベルト部材の一例としてのエンドレスベルトである。加圧ベルト６２０は、ベース層と、定着ロール６１側の表面または両面に被覆された離型層と、さらにはベース層と離型層との間に形成される弾性体層とから構成されるのが好ましい。そして、ベース層としては、耐熱強度の高い樹脂で形成され、例えばポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド等が適している。ベース層の厚さは、例えば５０μｍ〜１２５μｍ程度、より好ましくは７５μｍ〜１００μｍで形成される。
また、離型層としては、フッ素樹脂、例えばＰＦＡ等が５μｍ〜２０μｍの厚さでコーティングされたものが好ましい。さらに、弾性体層としては、厚さが２０μｍ〜５００μｍ、好ましくは５０μｍ〜３００μｍ、ゴム硬度が８Ｈｓ〜７０Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）、好ましくは１５Ｈｓ〜３０Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴム等を使用することができる。
本実施の形態の定着装置６０ａにおいて、加圧ベルト６２０は、厚さ７５μｍ、幅３４０ｍｍ、周長２１４ｍｍのポリイミドフィルムのベース層に、ゴム硬度３０Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）、厚さ１００μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層と、厚さ３０μｍのフッ素樹脂（ＰＦＡ）からなる離型層とが外表面側（定着ロール６１側）に積層されて構成されている。

また、加圧ベルト６２０を張架する３個のロールは、ステンレス製のリードロール６２１と、ステンレスロールの外表面に弾性体層としてゴム硬度３０Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムが１．０ｍｍの厚さで被覆された加圧ロール６２２と、ステンレス製の張架ロール６２３とで構成され、５ｋｇｆの張力で加圧ベルト６２０を張架している。それぞれのロールの外径は、２３ｍｍφ、１８ｍｍφ、および１８ｍｍφであり、長さ（紙面の垂直方向）は３４０ｍｍである。また、リードロール６２１と張架ロール６２３は、加圧ベルト６２０の軸方向の変位をできる限り小さくするため、および、加圧ベルト６２０に作用する張力を幅方向に亘って均一にするため、外径が端部よりも中央部の方を大きくした所謂クラウン形状で形成している。

さらに、圧力パッド６５は、幅の広いニップ部Ｎを確保するための弾性体部材と、弾性体部材が加圧ベルト６２０の内周面と接触する面に設けられた低摩擦層とで構成され、金属等からなるベースプレートに保持されている。低摩擦層を表面に有する弾性体部材は、定着ロール６１側がほぼ定着ロール６１の外周面に倣う凹形状に形成され、定着ロール６１に対して押圧されて配置され、ニップ部Ｎの入口側領域を形成している。

ベースプレートは、幅（加圧ベルト６２０の走行方向）１２ｍｍ、長さ（紙面の垂直方向）３６０ｍｍ、厚さ５ｍｍのステンレス鋼製の部材である。

弾性体部材は、デュロメータ硬さＡ２３（ＪＩＳ Ｋ ６２５３）のシリコーンスポンジ（シリコーンゴムの発泡体）からなり、幅がベースプレートよりも徐々に拡大するように構成されている。なお、ここでゴム硬度は、高分子計器株式会社製のアスカー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。この弾性体部材は、圧力パッド６５の加圧ロール６２２側の部分が三角形状になっている。このような形状にすることで、圧力パッド６５はより広い領域で加圧ベルト６２０と接触することができる。そして圧力パッド６５と加圧ロール６２２との間に生じる低圧部領域をより狭くすることができる。
圧力パッド６５の弾性体部材としては、上記のシリコーンゴムの他に、フッ素ゴム等の耐熱性の高い弾性体や、板バネ等を用いることができる。

弾性体部材上に形成された低摩擦層は、加圧ベルト６２０内周面と圧力パッド６５との摺動抵抗を小さくするために設けられ、摩擦係数が小さく、耐摩耗性のある材質であることが望ましい。具体的には、テフロン（登録商標）を含浸させたガラス繊維シート、フッ素樹脂シート、フッ素樹脂塗膜等を用いることができる。本実施の形態では、低摩擦層としては、ポリテトラフルオロエチレンを含浸させたガラス繊維シートである中興化成工業株式会社製の「ＦＧＦ−４００−４」（商品名）や、エンボス（凹凸）加工が施された熱硬化性ポリイミドフィルムを円筒状に張り合わせることで形成し用いている。

なお、圧力パッド６５としては、本実施の形態のようにパッド状に成型されたものの他に、例えば、ロール状に成型されたものを用いることもでき、加圧ベルト６２０を介して定着ロール６１表面に付勢させて回転させてもよい。ただし、本実施の形態のようにパッド状に成型された圧力パッド６５の方が、ニップ部Ｎ全域に亘って、広く均一にニップ圧を付与することができる。

また圧力パッド６５は、接触幅５ｍｍごとの曲率半径を加圧ベルト６２０の回転方向上流側から２４ｍｍ、２２ｍｍ、２０ｍｍと徐々に小さくなるように形成している。このときの接触荷重は３４ｋｇｆであり、最大圧力はニップ部Ｎの入口側から１０ｍｍのところで約１．０ｋｇｆ／ｃｍ^２となっている。また、この圧力パッド６５の最大圧力領域では、定着ロール６１により伝熱される熱によりトナーの粘性がガラス状からゴム状流動を生じる状態へ転移する温度まで加熱されるように、最大圧力領域のニップ部Ｎの入口側からの距離や用紙Ｐの搬送速度が設定されている。これにより、圧力パッド６５の最大圧力領域では、トナー粒子相互間に付着力が発生し、トナー粒子の移動が起こりにくくなる。

そして、圧力パッド６５は、弾性体部材が設けられていることにより、低摩擦層が加圧ベルト６２０と接触する接触面が定着ロール６１の外周面と整合可能になっている。即ち、一定以上の荷重によって圧力パッド６５を定着ロール６１に向けて押圧すれば、弾性体部材が変形し、低摩擦層の接触面が定着ロール６１の外周面に沿った形状に変形するようになっている。したがって、圧力パッド６５が圧縮コイルスプリング６８ａによって加圧ベルト６２０を介して定着ロール６１に押圧されると、加圧ベルト６２０は定着ロール６１に隙間なく圧接される。ここで加圧ベルト６２０と定着ロール６１との接触面の幅は約１５ｍｍであり、接触面の軸方向の長さは３２０ｍｍである。

また、圧力パッド６５に対し用紙Ｐ搬送方向（矢印Ｅ方向）の下流側に配置された加圧ロール６２２は、前述した通り圧縮コイルスプリング６８ｂによって、加圧ベルト６２０を介して定着ロール６１の中心軸に向けて付勢されている。そのためこの部分において局所的な高圧を生じさせている。その際に、この定着ロール６１に対する局所的な高圧を低荷重で効率良く付与するために、加圧ロール６２２は定着ロール６１より小径で、その表面は定着ロール６１表面よりも硬質に形成されていることが望ましい。

また、本実施の形態では、加圧ベルト６２０の内周面側に、加圧ベルト６２０の内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材６６と、加圧ベルト６２０の内周面を清掃する拭き取り部材６７とを備える。
本実施の形態では、潤滑剤供給部材６６は、圧力パッド６５と加圧ベルト６２０との間の摺動抵抗をより効果的に低減するという観点から、ニップ部Ｎに隣接する位置であって用紙Ｐの挿入側に配設される。より具体的には、加圧ベルト６２０の内周面側であってリードロール６２１と圧力パッド６５の間に配置される。潤滑剤供給部材６６は、加圧ベルト６２０の内周面に接触することで、潤滑剤を加圧ベルト６２０の内周面に塗布することにより供給する。そしてこの潤滑剤により加圧ベルト６２０の摺動性が向上し、摩耗しにくくなる。

潤滑剤供給部材６６としては、例えば、潤滑剤を含浸させた耐熱繊維で出来た不織布やフェルト状の部材や、潤滑剤を内包した耐熱性スポンジロールの表面に多孔質のふっ素樹脂フィルムを巻きつけたオイルロール状の部材を使用することができる。ここで使用される潤滑剤としては、耐熱性と、適度な粘度をもつものであれば特に限定されるものではない。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使用できる。ただしアミン変性シリコーンオイルを使用することが、温度に対する粘度変化の小ささからより好ましい。

また本実施の形態では、拭き取り部材６７は、ニップ部Ｎに隣接する位置であって用紙Ｐの排出側に配設される。より具体的には、加圧ベルト６２０の内周面側であって加圧ロール６２２と張架ロール６２３の間に配置される。そして拭き取り部材６７は、潤滑剤供給部材６６で供給された過剰な潤滑剤や加圧ベルト６２０の摩耗により発生した摩耗粉などを加圧ベルト６２０の内周面に接触することにより拭き取る。これにより加圧ベルト６２０の内周面の清掃を行なう。即ち、拭き取り部材６７は、潤滑剤供給部材６６と共に加圧ベルト６２０の内周面に適切な量の潤滑剤を供給する潤滑剤調整部材として捉えることができる。

拭き取り部材６７としては、アミノ変性シリコーンオイル等の潤滑剤を吸収して保持で
きる潤滑剤吸収材によって主要部が構成されている。
潤滑剤吸収材としては、例えばフェルト（不織布）、摩擦係数が低く形成されているＰＦＥ不織布からなるゴアテックス（登録商標）メンブレン、さらにはフッ素樹脂を多孔質に形成したもの等を用いることができる。ここで、多孔質に形成されたフッ素樹脂としては、ＰＴＦＥ樹脂等のフッ素樹脂を一軸或いは二軸方向に延伸成型して多孔質化したもの、または焼結成型して多孔質化したものを用いることができる。また、この場合の形態としては、フィルム形状のものを積層して構成したもの、織布形状のもの、フィルムと織布とを貼り合せた形状のもの等から選定することができる。

詳しくは後述するが、図３（ａ）〜（ｂ）に示すように潤滑剤供給部材６６および拭き取り部材６７は、制御部３１（図１参照）および図示しない駆動機構により、加圧ベルト６２０の内周面との接触状態および離間状態を可変可能となっている。そして、接触状態（図３（ａ）の状態）においては、潤滑剤供給部材６６は、加圧ベルト６２０の内周面に潤滑剤を供給する。また拭き取り部材６７は、加圧ベルト６２０の内周面を拭き取ることにより清掃を行なう。そして、離間状態（図３（ｂ）の状態）においては、潤滑剤供給部材６６は、加圧ベルト６２０の内周面に潤滑剤を供給することを停止する。また拭き取り部材６７は、加圧ベルト６２０の内周面を拭き取ることを停止する。

次に、本実施の形態の定着装置６０ａにおける定着動作について説明する。
画像形成装置１の二次転写部Ｔ（図１参照）において未定着トナー像が静電転写された
用紙Ｐは、定着装置６０ａのニップ部Ｎに向けて（矢印Ｅ方向）搬送されてくる。ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐ表面の未定着トナー像は、ニップ部Ｎに作用する圧力と熱とにより用紙Ｐに定着される。本実施の形態の定着装置６０ａでは、上述したように、圧力パッド６５を押圧させながら、定着ロール６１と加圧ベルト６２０とを接触させた構成により、ニップ部Ｎを広く設定することができるため、安定した定着性能を確保することができる。

本実施の形態の定着装置６０ａでは、ニップ部Ｎにおいて作用する圧力と熱とによりトナー像が理想に近いレベルまで定着されるが、ニップ部Ｎの最下流部においては、定着ロール６１の中心軸に向けて付勢されて配置された加圧ロール６２２が、局所的な高圧によって溶融したトナー像に効率的に圧力を加えることで、定着性を確保するとともに、トナー像表面を平滑にしてカラー画像に良好な画像光沢を付与している。上述したように、加圧ロール６２２は、定着ロール６１より小径で、その表面は定着ロール６１表面よりも硬質に形成されることで、低荷重で効率良くトナー像に局所的な高圧を付加することができる。

このような定着装置の動作中において、潤滑剤供給部材６６や拭き取り部材６７を加圧ベルト６２０の内周面に接触させた場合、次のような問題が生じることがある。
まず、潤滑剤供給部材６６が接触する圧力により、潤滑剤供給部材６６と加圧ベルト６２０との間に摩擦抵抗が生じる。そしてこの摩擦抵抗が加圧ベルト６２０の回転の抵抗となることで回転速度が遅くなるときがある。即ち、加圧ベルト６２０に速度の変動が生じる。そしてその結果、定着画像に乱れが生じたり、加圧ベルト６２０表面の磨耗が促進されることがある。

また、潤滑剤供給部材６６による潤滑剤の供給が過多になるときがある。この場合、過剰な潤滑剤により、接触する定着ロール６１の弾性体層である下地層６１２やトップコート層６１３が膨潤したり、潤滑剤が通紙中の用紙Ｐへ付着することがある。このような場合でもトナーにオイルが含まれており、用紙Ｐを定着ロール６１から剥離するために定着ロール６１表面へオイルを供給するタイプの画像形成装置では、この問題は生じにくい。即ち、定着ロール６１が潤滑剤の膨潤に対し強い材料や構成となっているので、潤滑剤により弾性体層が膨潤することが起こりにくい。ただし、近年は、オイル等が含まれないトナー、所謂オイルレストナーを用いたタイプの画像形成装置が多く、この場合は上記問題が生じやすくなる。

そこで、本実施の形態では、潤滑剤供給部材６６や拭き取り部材６７を、用紙Ｐと加圧ベルト６２０とが接触中は、加圧ベルト６２０の内周面から離間する構成としている。用紙Ｐと加圧ベルト６２０とが接触中の状態では、潤滑剤供給部材６６や拭き取り部材６７は、加圧ベルト６２０に接触しないため、潤滑剤供給部材６６や拭き取り部材６７が加圧ベルト６２０の回転に対し抵抗とはならない。また用紙Ｐが加圧ベルト６２０と接触する直前まで、潤滑剤供給部材６６は加圧ベルト６２０の内周面に接触する構成とすれば、十分な量の潤滑剤を供給することができる。そのため定着動作中でも適切な量の潤滑剤が残存するため、加圧ベルト６２０の摺動性は低下しにくい。

また、本実施の形態では、加圧ベルト６２０が回転していない状態、即ち回転停止中では、潤滑剤供給部材６６や拭き取り部材６７を加圧ベルト６２０の内周面に接触させず、離間する構成としている。
加圧ベルト６２０が回転していない状態で潤滑剤供給部材６６や拭き取り部材６７を加圧ベルト６２０に接触させると、接触する圧力で加圧ベルト６２０に変形癖がつきやすくなる。特に加圧ベルト６２０のベース層に耐熱性樹脂基材を用いるとこの変形癖が発生しやすくなる。そして変形癖が生じると、次の定着動作時（特に開始直後）に加圧ベルト６２０に変形が残るため、用紙Ｐがニップ部Ｎを通過する際に用紙Ｐがバタつきやすくなる。その結果、先端紙折れや紙しわといった不具合が生じやすくなる。また用紙Ｐ上のトナー像がニップ部Ｎの手前で定着ロール６１等に触れやすくなり、その結果、定着画像が乱れるスマッジと呼ばれる現象がおきやすくなる。

また、加圧ベルト６２０が回転していない状態では、潤滑剤供給部材６６により加圧ベルト６２０との接触部分だけ潤滑剤が供給されることで、潤滑剤が一部分だけ供給過剰になる。そのため次の定着動作の際、過剰な潤滑剤が、加圧ベルト６２０の内周面からはみ出しやすくなる。その結果、定着ロール６１の膨潤や用紙Ｐへの潤滑剤付着が生じやすくなる。そのため加圧ベルト６２０が回転していない状態では、潤滑剤供給部材６６や拭き取り部材６７を加圧ベルト６２０の内周面に接触させない方がよい。

なお潤滑剤供給部材６６や拭き取り部材６７と加圧ベルト６２０の内周面とを接触、離間させる制御は、制御部３１（図１参照）により行なうことができる。
そして加圧ベルト６２０が回転し、用紙Ｐと加圧ベルト６２０と接触していない状態としては、具体的には、用紙Ｐが通紙する前後の回転中の時間帯や、画像情報を画像形成装置１内の処理回路で処理している間の時間帯や、画像形成装置１（図１参照）内の定着装置６０ａ以外の装置の調整する時間帯などが挙げられる。

また定着装置のタイプによっては、加圧ベルトモジュール６２と定着ロール６１とを図２に示したような接触状態から離間状態にすることができる移動機構を有する場合がある。
図４（ａ）〜（ｂ）は、移動機構を有する定着装置について説明をした図である。図４（ａ）〜（ｂ）に示した定着装置６０ｂは、本実施の形態の定着装置の第２の実施形態である。そして図１で示した定着装置６０の第２の例である。定着装置６０ｂの基本的な構成は、図２で示した定着装置６０ａと同一である。ただし、図示しない移動機構により、加圧ベルトモジュール６２と定着ロール６１とが接触状態（図２の状態）と離間状態（図４（ａ）〜（ｂ）の状態）とを可変可能であるように構成されている。この制御は、制御部３１（図１参照）により行なうことができる。
このような定着装置６０ｂでは、定着動作を行なわないときは、図４（ａ）〜（ｂ）のような離間状態にすることで、ニップ部Ｎを形成させないようにすることができる。そのため定着ロール６１の弾性体層に回復できない変形が生じたり、加圧ベルトモジュール６２の加圧ベルト６２０に癖付きが生じるのを抑制することができる。

そして本実施の形態では、この加圧ベルトモジュール６２と定着ロール６１とが離間状態にあるときに、図４（ａ）に示すように加圧ベルト６２０の回転中は、潤滑剤供給部材６６や拭き取り部材６７を加圧ベルト６２０の内周面に接触させる構成としている。そして図４（ｂ）に示すように加圧ベルト６２０の回転停止中は、潤滑剤供給部材６６や拭き取り部材６７を、加圧ベルト６２０の内周面から離間させる。次の定着動作の際には、加圧ベルトモジュール６２と定着ロール６１とが接触状態となるが、このようにすることにより加圧ベルト６２０へ安定的に潤滑剤を供給することができる。即ち、次の定着動作の際に加圧ベルト６２０の内周面に一定量の潤滑剤を保持させることができる。そのため安定的に加圧ベルト６２０を回転させることができ、加圧ベルト６２０の内周面などの磨耗や、加圧ベルト６２０の回転ムラが抑制できる。

なお上述した定着装置６０ａ，６０ｂでは、潤滑剤供給部材６６および拭き取り部材６７の両方を設けていたが、これに限られるものではなく潤滑剤供給部材６６および拭き取り部材６７の何れか一方を用いる定着装置においても、本実施の形態は適用可能である。
そして上述した定着装置６０ａ，６０ｂのように潤滑剤供給部材６６および拭き取り部材６７の両方を設ける場合は、拭き取り部材６７を加圧ベルト６２０の内周面に接触させた後に、潤滑剤供給部材６６を加圧ベルト６２０の内周面に接触させることが好ましい。即ち、まず拭き取り部材６７により加圧ベルト６２０の内周面の清掃を行ない、その後で潤滑剤供給部材６６により潤滑剤を供給することで、より均一に潤滑剤を加圧ベルト６２０の内周面に塗布することができる。なおこの制御も、制御部３１（図１参照）により行なうことができる。

上述した定着装置６０ａ，６０ｂにおいては、定着ロール６１と加圧ベルトモジュール６２とで主要部が構成されていたがこれに限られるものではない。
図５は、本実施の形態の定着装置の第３の実施形態を説明した図である。
図５に示した定着装置６０ｃは、図１で示した定着装置６０の第３の例である。そして定着装置６０ｃは、定着ベルトモジュール７１と、定着ベルトモジュール７１との間に未定着画像を保持した用紙Ｐが通過するためのニップ部（定着加圧部）Ｎを形成する加圧ベルトモジュール６２とで主要部が構成されている。

ここで、加圧ベルトモジュール６２については、図２で示した定着装置６０ａの場合とその構成が同一であるため説明を省略する。
定着ベルトモジュール７１は、矢印Ｃ方向に回転する定着ロール７１０、内部に加熱部材としてのハロゲンヒータ７３が配設された張架ロール７１５、定着ロール７１０と張架ロール７１５に張架され定着ロール７１０が矢印Ｃ方向に回転するのに伴い矢印Ｆ方向に回転する定着部材の一例である定着ベルト７１４により主要部が構成されている。

定着ロール７１０は、厚さ５ｍｍのアルミニウムで形成されたコア７１１の表面に、厚さ１．５ｍｍの弾性体層７１２が被覆されて形成された、外径６５ｍｍφ、長さ３５０ｍｍのソフトロールである。弾性体層７１２には、ゴム硬度が２５Ｈｓ〜４５Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）のＬＳＲ（Liquid Silicone Rubber）が用いられている。そして、定着ロール７１０は、２６０ｍｍ／ｓの表面速度で矢印Ｃ方向に回転する。
また、定着ロール７１０の内部には加熱部材として定格１０００Ｗのハロゲンヒータ７３が配設され、定着ロール７１０の表面に接触するように配置された温度センサ７４の計測値に基づき、画像形成装置１の制御部３１（図１参照）が定着ロール７１０の表面温度を１７５℃に制御している。
なお、弾性体層７１２の材質としては、シリコーンゴムに限定されず、例えばフッ素ゴムのような従来公知の各種材質を用いることができ、また、シリコーンゴムとフッ素ゴムからなる複数層積層された弾性体層７１２を用いてもよい。さらに、定着ロール７１０としては、弾性体層７１２のない、所謂ハードロールを用いることができ、この場合には、定着ロール７１０から定着ベルト７１４への熱供給がさらに効率化され、より温度ドループの小さな高速適性に優れた定着装置６０ｃが得られる。

定着ベルト７１４は、定着ロール７１０および張架ロール７１５により張力５ｋｇｆで張架されている。定着ベルト７１４は周長３３０ｍｍ、幅３４０ｍｍのベルト部材の一例としてのエンドレスベルトで形成されている。
定着ベルト７１４は、厚さ７５μｍのポリイミド樹脂で形成されたベース層と、ベース層の表面側（外周面側）に積層された厚さ２００μｍのシリコーンゴムからなる弾性体層と、さらに弾性体層の上に、離型層として厚さ３０μｍのテトラフルオロエチレン−ペルフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）で形成された表面層とからなる多層構造で構成されている。ここでは、弾性体層は、特にカラー画像に対する画質向上のために設けられたものであり、本実施の形態ではゴム硬度が２０Ｈｓ（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムを使用している。なお、定着ベルト７１４の構成は、使用目的や使用条件等の装置設計条件に応じて、材質・厚さ・硬度等から選択することができる。

張架ロール７１５は、外径２３ｍｍφ、肉厚２ｍｍ、長さ３５０ｍｍのステンレスパイプロールで形成されている。
また、張架ロール７１５は、定着ベルト７１４の軸方向の変位をできる限り小さくするため、および、定着ベルト７１４に作用する張力を幅方向に亘って均一にするため、外径が端部よりも中央部の方を１００μｍだけ大きくした所謂クラウン形状で形成している。

また、定着ベルト７１４の内周面側には、定着ベルト７１４の内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材６６ｂと、定着ベルト７１４の内周面を清掃する拭き取り部材６７ｂとを備える。
本実施の形態では、潤滑剤供給部材６６ｂは、定着ロール７１０と定着ベルト７１４との間の摺動抵抗をより効果的に低減するという観点から、定着ベルト７１４の内周面側であって定着ロール７１０に対し上流側に配置される。潤滑剤供給部材６６ｂは、定着ベルト７１４の内周面に接触することで、潤滑剤を定着ベルト７１４の内周面に塗布することにより供給する。

また本実施の形態では、拭き取り部材６７ｂは、定着ベルト７１４の内周面側であって定着ロール７１０に対し下流側に配置される。そして拭き取り部材６７ｂは、潤滑剤供給部材６６ａで供給された過剰な潤滑剤や定着ベルト７１４の摩耗により発生した摩耗粉などを定着ベルト７１４の内周面に接触することにより拭き取る。これにより加圧ベルト６２０の内周面の清掃を行なう。

このような構成の定着装置６０ｃにおいて、加圧ベルトモジュール６２と定着ベルトモジュール７１との接触部には、定着ベルト７１４が定着ロール７１０に巻き付けられた（ラッピングされた）領域内において、加圧ベルト６２０が定着ベルト７１４の外周面に圧接するように形成されたニップ部Ｎを構成する。このニップ部Ｎには、加圧ベルト６２０の内側に圧力パッド６５が加圧ベルト６２０を介して定着ロール７１０側に向けて付勢された状態で配置され、加圧ベルト６２０を定着ロール７１０の上記ラッピングされた領域に押圧している。また、ニップ部Ｎの最下流部では、加圧ロール６２２が、加圧手段としての圧縮コイルスプリング６８ｂによって、加圧ベルト６２０および定着ベルト７１４を介して定着ロール７１０の中心軸に向けて付勢されており、定着ロール７１０および定着ベルト７１４の接触部に局所的な高圧を生じさせている。
そして、トナー像を保持した用紙Ｐは、このニップ部Ｎを通過する際に加熱および加圧
され、トナー像が用紙Ｐに定着される。

また、潤滑剤供給部材６６ａ，６６ｂおよび拭き取り部材６７ａ，６７ｂの動作は、上述した定着装置６０ａの場合と同様である。即ち、潤滑剤供給部材６６ａ，６６ｂや拭き取り部材６７ａ，６７ｂは、少なくとも用紙Ｐと定着ベルト７１４や加圧ベルト６２０とが接触中は、加圧ベルト６２０の内周面から離間する。また、潤滑剤供給部材６６ａ，６６ｂや拭き取り部材６７ａ，６７ｂは、定着ベルト７１４や加圧ベルト６２０の回転停止中は、定着ベルト７１４や加圧ベルト６２０の内周面から離間する。

１…画像形成装置、３１…制御部、６０，６０ａ，６０ｂ，６０ｃ…定着装置、６１…定着ロール、６２…加圧ベルトモジュール、６６，６６ａ，６６ｂ…潤滑剤供給部材、６７，６７ａ，６７ｂ…拭き取り部材、７１…定着ベルトモジュール、６２０…加圧ベルト、７１４…定着ベルト

Claims (9)

1. 記録材にトナー像を定着する定着部材と、
   前記定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する定着加圧部材と、
   前記定着部材を回転させることで前記定着加圧部材を回転させる駆動部と、
   前記定着部材および前記定着加圧部材の少なくとも一方はベルト部材からなり、当該ベルト部材の内周面に接触する潤滑剤調整部材と、を備え、
   前記潤滑剤調整部材は、少なくとも前記記録材と前記ベルト部材とが接触中および当該ベルト部材の回転停止中は、当該ベルト部材の内周面から離間することを特徴とする定着装置。
2. 前記潤滑剤調整部材は、前記ベルト部材の内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材および当該ベルト部材の内周面を拭き取る拭き取り部材の少なくとも一方であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記潤滑剤供給部材は、前記定着加圧部に隣接する位置であって前記記録材の挿入側に配設することを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
4. 前記拭き取り部材は、前記定着加圧部に隣接する位置であって前記記録材の排出側に配設することを特徴とする請求項２または３に記載の定着装置。
5. 前記定着部材と前記定着加圧部材とが、接触状態と離間状態とを可変可能な移動機構を更に有することを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載の定着装置。
6. トナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記トナー像形成手段によって形成された前記トナー像を記録材上に転写する転写手段と、
   記録材にトナー像を定着する定着部材と、当該定着部材の外周面に圧接することで当該定着部材との間に未定着トナー像を保持した記録材が通過するための定着加圧部を形成する定着加圧部材と、当該定着加圧部材を回転させることで当該定着部材を回転させる駆動部と、当該定着部材および当該定着加圧部材の少なくとも一方はベルト部材からなり、当該ベルト部材の内周面に接触する潤滑剤調整部材と、を備える定着手段と、
   前記潤滑剤調整部材を、少なくとも前記記録材と前記ベルト部材とが接触中および当該ベルト部材の回転停止中は、当該ベルト部材の内周面から離間させる制御を行なう制御部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記潤滑剤調整部材は、前記ベルト部材の内周面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材および当該ベルト部材の内周面を拭き取る拭き取り部材の少なくとも一方であることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記拭き取り部材を前記ベルト部材の内周面に接触させた後に、前記潤滑剤供給部材を当該ベルト部材の内周面に接触させる制御を更に行なうことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記定着部材と前記定着加圧部材とが、接触状態と離間状態とを可変可能な移動機構を更に有し、
   前記制御部は、少なくとも前記記録材が通過するときに前記定着部材と前記定着加圧部材とを接触状態にする制御を更に行なうことを特徴とする請求項６乃至８の何れか１項に記載の画像形成装置。

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