JP5565970B2 - 定着装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、加熱した定着ベルトと加圧部材とのニップに、未定着トナー画像を担持した用紙を挿入して未定着トナーを加熱、溶融し、用紙に定着するベルト定着方式の定着装置、及びそれを備えた電子写真方式を用いる画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた従来の画像形成装置においては、ニップを形成する定着ローラー対の少なくとも一方のローラーに熱源を内蔵させて加熱ローラーとし、このローラー対のニップ部に未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって用紙にトナーを定着する熱ローラー定着方式が広く用いられている。

このような熱ローラー定着方式では、加熱ローラーに内蔵されたハロゲンランプなどの熱源からローラー表面までの熱伝達の効率が低く、熱の損失が大きい。また、ローラー表面まで熱が伝達するのに長い時間が必要である。その結果、加熱効率が悪いために消費電力が多く、ローラー表面が定着可能な温度に達するまでのウォームアップ時間が長くなるなどといった問題があった。

これを改善するために、用紙を加熱するための加熱部材を、加熱ローラーに代えて発熱源からの輻射光を吸収して発熱する無端状の定着ベルトとし、定着ベルトとこれに圧接される加圧部材とのニップ部に未定着トナー画像を担持した用紙を挿通することによって用紙にトナーを定着するベルト定着方式が開発されている。このベルト定着方式では、熱ローラー定着方式に比べ熱容量を小さくしてウォームアップ時間を短縮するとともに、消費電力を低減することができる。

このようなベルト定着方式を用いた画像形成装置では、特にカラー機の場合、モノクロ機に比べて記録媒体へのトナーの付着量が多いため、記録媒体にトナーを定着させる際に記録媒体がベルトに接触している時間（ニップ時間）を長くとる必要がある。そして、ニップ時間を長くとるためには定着ベルトと加圧部材とのニップ部の面積を十分に確保する必要がある。

しかし、定着ベルトと加圧部材とのニップ部の面積を大きくすると、定着ベルトと定着ベルトに内接するベルト支持部材との摺動面積が大きくなる。その結果、定着ベルトの摺動負荷（摩擦力）も大きくなって定着装置の駆動トルクが増大する。また、定着ベルトの摩耗が促進されるため耐用期間も短くなる。この対策として、例えば特許文献１、２には、オイルを含浸させたパッド状或いはローラー状のオイル供給部材を用いて定着ベルトとベルト支持部材との摺動面にオイルを供給する方法が開示されている。

特開平１０−１９８２０４号公報 特開２００８−１２２４３４号公報

しかしながら、特許文献１、２の方法では、オイル供給部材に含浸させたオイルが消費された後はオイルを供給できないため、定着ベルトの摺動負荷を長期間に亘って低減することが困難であった。

また、特許文献２の方法では、ベルト支持部材に加えてローラー状のオイル供給部材が定着ベルトに接触するため、定着ベルトを加熱する際の熱がベルト支持部材とオイル供給部材の両方に奪われることになる。従って、定着ベルトが所定の定着温度に到達するまでに時間を要してしまい。ユーザーの待ち時間が長くなるとともに消費電力も増大するという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、定着ベルトと加圧部材とのニップ部の面積を十分に確保するとともに、ニップ部における定着ベルトの摺動負荷を長期間に亘って安定して低減可能な定着装置及びそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、記録媒体の搬送速度と略等速で回動可能な無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを外部から加熱する加熱手段と、前記定着ベルトに内接して前記定着ベルトを摺動可能に支持するベルト支持部材と、該ベルト支持部材に前記定着ベルトを介して所定の圧力で当接する加圧部材と、を備え、前記定着ベルトと前記加圧部材により形成された定着ニップ部に記録媒体を挿通させて記録媒体上に担持された未定着トナー像を定着する定着装置において、前記ベルト支持部材の内部に潤滑剤を貯留する貯留部を設け、該貯留部の内面下部と前記ベルト支持部材の下面とを連通する潤滑剤供給路を設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の定着装置において、前記潤滑剤供給路と前記定着ベルトとの間に、前記潤滑剤供給路から供給された潤滑剤を保持しつつ前記定着ベルトの内面に塗布する繊維状若しくは多孔質状の塗布部材を設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の定着装置において、前記塗布部材は、フェルト層と、該フェルト層よりも目の細かい紙層から成る二層構造であり、前記潤滑剤供給路側に前記紙層が対向し、前記定着ベルト側に前記フェルト層が対向するように配置されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の定着装置において、前記塗布部材は、芳香族ポリアミド系繊維で形成されることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の定着装置において、前記潤滑剤供給路は、前記ベルト支持部材の長手方向に沿って複数設けられることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の定着装置において、前記ベルト支持部材の上部に、前記貯留部と前記ベルト支持部材の外部とを連通する通気路を設けたことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の定着装置において、前記通気路に、空気の流通を維持しつつ潤滑剤の漏出を抑制する漏出抑制部材を付設したことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の定着装置において、前記ベルト支持部材の前記定着ベルトと接触する部分に、前記ベルト支持部材よりも摩擦係数の小さい摺動部材を付設したことを特徴としている。

また本発明は、上記構成の定着装置において、前記加熱手段は、前記定着ベルトに対向して配置され、磁束を発生させて該磁束によって前記定着ベルトに設けた誘導発熱層を誘導加熱する誘導加熱部であることを特徴としている。

また本発明は、上記構成の定着装置が搭載された画像形成装置である。

本発明の第１の構成によれば、定着ベルトを支持するベルト支持部材の内部に潤滑剤を貯留する貯留部を設け、貯留部の内面下部とベルト支持部材の下面とを連通する潤滑剤供給路を設けることにより、従来の構成に比べて多量の潤滑剤を貯留することができる。従って、定着ベルトとベルト支持部材との間に発生する摺動負荷を長期間に亘って軽減することができる。また、ベルト支持部材が潤滑剤貯留容器を兼ねるため、潤滑剤貯留容器を別途設ける構成に比べて省スペースな構成となる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成の定着装置において、潤滑剤供給路と定着ベルトとの間に塗布部材を設けることにより、専用の塗布部材をベルト支持部材と別個に設ける構成に比べて省スペースな構成となる。また、定着ベルトに接触する部材を削減できるため、定着ベルトが定着温度に到達するまでの時間を短縮することができる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第２の構成の定着装置において、塗布部材をフェルト層とフェルト層よりも目の細かい紙層から成る二層構造とし、潤滑剤供給路側に紙層が対向し、定着ベルト側にフェルト層が対向するように配置することにより、フェルト層に比べて目の細かい紙層で潤滑剤供給路からの潤滑剤の漏れを抑え、フェルト層に供給する潤滑剤量を調整することができる。また、潤滑剤供給路から供給された潤滑剤は毛細管現象によって紙層及びフェルト層の全域に移行する。従って、フェルト層全域から浸み出した潤滑剤を定着ベルトの内面に均一に塗布することができる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第２又は第３の構成の定着装置において、塗布部材の材質を芳香族ポリアミド系繊維としたので、耐熱性に優れた塗布部材となる。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成の定着装置において、ベルト支持部材の長手方向に沿って複数の潤滑剤供給路を設けることにより、定着ベルトの幅方向において潤滑剤を略均等に供給することができる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第１乃至第５のいずれかの構成の定着装置において、ベルト支持部材の上部に、貯留部とベルト支持部材の外部とを連通する通気路を設けることにより、貯留部から潤滑剤供給路を介して潤滑剤を円滑に流出させることができる。また、貯留部内の気圧が上昇し、潤滑剤供給路から必要量以上の潤滑剤が供給されてしまうのを防止することができる。

また、本発明の第７の構成によれば、上記第６の構成の定着装置において、通気路に、空気の流通を維持しつつ潤滑剤の漏出を抑制する漏出抑制部材を付設することにより、潤滑剤を円滑に流出させつつ、定着装置が傾いた場合の通気路からの潤滑剤の漏出を抑制することができる。

また、本発明の第８の構成によれば、上記第１乃至第７のいずれかの構成の定着装置において、ベルト支持部材の前記定着ベルトと接触する部分に、前記ベルト支持部材よりも摩擦係数の小さい摺動部材を付設することにより、定着ベルトとベルト支持部材との間に発生する摺動負荷をより軽減することができる。

また、本発明の第９の構成によれば、上記第１乃至第８のいずれかの構成の定着装置において、定着ベルトの加熱手段として誘導加熱部を用いることにより、定着装置のウォームアップタイムの短縮や省エネルギー化を図ることができる。

また、本発明の第１０の構成によれば、上記第１乃至第９のいずれかの構成の定着装置を搭載することにより、均一且つ十分な加熱、加圧により高画質な画像形成が可能で、耐久性にも優れたベルト定着方式の画像形成装置となる。

本発明の定着装置が搭載された画像形成装置の概略断面図 本発明の一実施形態に係る定着装置の側面断面図 本発明の定着装置に用いられるベルト支持部材２２を下方向から見た平面図 図２におけるベルト支持部材２２のオイル供給路３５付近を示す部分拡大図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の定着装置が搭載された画像形成装置の構成を示す模式断面図である。以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の現像装置が搭載された画像形成装置の概略断面図であり、ここではタンデム方式のカラー画像形成装置について示している。カラープリンター１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次一次転写されて重畳された後、二次転写ローラー９の作用によって記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に二次転写され、さらに、定着装置１３において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、カラープリンター１００の本体下部に配置された用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａ及びレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９と後述する中間転写ベルト８の駆動ローラー１１とのニップ部へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。また、二次転写ローラー９の下流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナー等を除去するためのブレード状のベルトクリーナー１９が配置されている。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光装置５と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像装置３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）等を除去するクリーニング部７ａ、７ｂ、７ｃ及び７ｄが設けられている。

パソコン等の上位装置から画像データが入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光装置５によって画像データに応じて光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像データに応じた静電潜像を形成する。現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックの各色のトナーを含む二成分現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナー等がクリーニング部７ａ〜７ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、上流側の従動ローラー１０と、下流側の駆動ローラー１１とに掛け渡されており、駆動モーター（図示せず）による駆動ローラー１１の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで駆動ローラー１１とこれに隣接して設けられた二次転写ローラー９とのニップ部（二次転写ニップ部）へ搬送され、中間転写ベルト８上のフルカラー画像が転写紙Ｐ上に転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着装置１３へと搬送される。

定着装置１３に搬送された転写紙Ｐは、定着ベルト２１及び加圧ローラー２３（図２参照）により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着装置１３を通過した転写紙Ｐは一旦排出ローラー対１５方向に搬送され、転写紙Ｐの後端が分岐部１４を通過した後に排出ローラー対１５を逆回転させるとともに分岐部１４の搬送方向を切り換えることで、転写紙Ｐの後端から用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ニップ部に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラー９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着装置１３に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

図２は、本発明の一実施形態に係る定着装置の側面断面図である。図２に示すように、定着装置１３は、図２において反時計回り方向に回動する無端状の定着ベルト２１と、定着ベルト２１に内接する中空状のベルト支持部材２２と、定着ベルト２１を介してベルト支持部材２２に圧接され、図２において時計回り方向に回転する加圧ローラー２３と、定着ベルト２１を挟んで加圧ローラー２３の反対側に配置される誘導加熱部２５と、を含む構成である。

定着ベルト２１は、ベルト支持部材２２に接する最内側に設けられた誘導発熱層や、加圧ローラー２３に接する最外側に設けられた離型層を含む複数の層が積層されて成る無端状のベルトである。この定着ベルト２１は、ベルト支持部材２２及び定着ベルト２１の幅方向両端部に内接するフランジ部材（図示せず）に巻き掛けられ、所定の張力が与えられるとともに、ベルト支持部材２２に接していない部分が誘導加熱部２５と所定の間隔を隔てた円弧形状に保持されている。なお、フランジ部材に代えて、ベルト支持部材２２の反対側（誘導加熱部２５と対向する側）において定着ベルト２１に内接する断面視アーチ形状の支持部材を配置しても良い。

誘導発熱層としては、ニッケル等の金属をメッキ、又は圧延処理した金属層が用いられる。離型層としては、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフッ素系樹脂が用いられ、塗料の塗布やチューブを被せることによって形成されている。離型層は、ＰＦＡチューブであれば１０〜５０μｍ、フッ素樹脂塗料であれば１０〜３０μｍ程度の厚さが適当である。

また、誘導発熱層と離型層との間に、弾性部材層として厚さ１００〜１０００μｍ程度のシリコンゴム層を設けても良い。この構成によれば、弾性部材層が用紙上の未定着トナー像を包み込んで、ソフトに定着できる。その結果、画像の高画質化を図ることが可能となり、高性能な定着装置を得ることができる。

また、誘導発熱層と離型層との間に蓄熱層を設けて誘導発熱層で発生した熱を逃がさないようにし、且つ定着ベルト２１の表面の温度を均一に保持することもできる。その結果、さらに高い加熱効率が得られるとともに、ウォームアップ時間の短縮及び消費電力の低減の効果を高めることが可能となる。

蓄熱層は、シリカやアルミナ、酸化マグネシウム等の金属酸化物の粉末をフィラーとして配合して熱伝導率を高めたシリコンゴムや、アルミ、銅、ニッケル等の熱伝導率の高い金属で構成され、これらをチューブ状に成型したものを被覆する、或いはメッキするなどして設けられている。蓄熱層は、シリコンゴムのように弾性がある材料であれば良いが、金属で構成した場合、肉厚を厚くし過ぎるとベルトの硬度が上がり、トナーを溶融するのに必要なニップ量が得られなくなってしまう。したがって、蓄熱層の厚さは、１０〜１０００μｍ、望ましくは５０〜５００μｍとする。

本実施形態に用いる定着ベルト２１の構成としては、例えば、厚さ３０μｍのニッケル層（誘導発熱層）上に厚さ３００μｍのシリコンゴム層（蓄熱層）を積層し、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブ（離型層）で被覆した外径４０ｍｍのベルトが挙げられる。

また、定着ベルト２１の表面に接するようにサーミスター（図示せず）が設けられている。このサーミスターにより定着ベルト２１の温度を検知し、誘導加熱部２５に流れる電流をＯＮ／ＯＦＦすることによって定着温度の制御を行う。

また、定着ベルト２１の幅方向（図２の紙面と垂直方向）の寸法は、誘導加熱部２５の幅方向の寸法よりも狭く、且つ定着ニップ部Ｎを通過する最大の用紙幅よりも広く設定されている。これにより、誘導加熱部２５は定着ベルト２１全体を均一に加熱して定着むらの発生を防止するとともに、定着ベルト２１は用紙サイズに係わらず用紙全面を覆うことができるため、ベルト支持部材２２への未定着トナーの付着を防止できる。

ベルト支持部材２２は、定着ベルト２１を介して加圧ローラー２３と当接することで、用紙を挿通させる定着ニップ部Ｎを形成する。ベルト支持部材２２の材質としては、アルミニウム等の金属や耐熱性樹脂等が用いられる。また、ベルト支持部材２２の詳細な構成については後述する。

加圧ローラー２３は、例えば芯金２３ａの外側に弾性層２３ｂが設けられ、表面はＰＦＡチューブ等の離型層で被覆されている。芯金２３ａには加圧ローラー２３の圧力を調整する圧調整機構（図示せず）が配置されている。本実施形態では、アルミニウム製の芯金２３ａの外側に、弾性層を構成する厚さ７ｍｍのシリコンゴム層２３ｂが設けられ、外周面が厚さ３０μｍのＰＦＡチューブで被覆された外径３０ｍｍの加圧ローラー２３を用いている。加圧ローラー２３は図示しない駆動モーターにより時計回りに回転駆動される。

誘導加熱部２５は、電磁誘導により定着ベルト２１を加熱するものであり、コイルボビン２７、コイル２９、及びセンターコア３０ａ、アーチコア３０ｂ、サイドコア３０ｃからなるコア部等で構成され、定着ベルト２１の円弧状の外面の一部を囲うように対向して配設される。

コイルボビン２７は、定着ベルト２１の外面に沿う断面円弧状に成形されている。コイルボビン２７の材質は、耐熱性樹脂（例えばＰＰＳ：ポリフェニレンサルファイド樹脂、ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート樹脂、ＬＣＰ：液晶ポリマー樹脂）であることが好ましい。

コイルボビン２７上には、細線を束ねたリッツ線を誘導加熱部２５の長手方向（図２の紙面と垂直方向）に複数回（ここでは８回）巻回したコイル２９が配置されている。コイル２９は、図示しない電源に接続されている。また、コイル２９のコイルボビン２７への固定は、例えば耐熱性接着剤（例えばシリコン系接着剤）を用いて行う。

センターコア３０ａは、コイル２９の中央に配置される断面矩形状をなすフェライト製のコアである。センターコア３０ａの両側には一対のアーチコア３０ｂ及びサイドコア３０ｃが配置されている。両側のアーチコア３０ｂは、センターコア３０ａを挟んで互いに対称な形状を有し、その断面形状がアーチ形に成形されたフェライト製コアである。各アーチコア３０ｂの全長はコイル２９が配置された領域よりも長い。また、両側のサイドコア３０ｃは、ブロック形状に成形されたフェライト製のコアである。サイドコア３０ｃは各アーチコア３０ｂの一端（図２では上下端）に連結して設けられている。各サイドコア３０ｃは、それぞれコイル２９が配置された領域の外側を覆っている。

アーチコア３０ｂは、例えば誘導加熱部２５の長手方向に間隔をおいて複数箇所に配置されている。本実施形態では、隣り合うアーチコア３０ｂ同士の間隔は１０ｍｍ程度としている。また、アーチコア３０ｂの配置密度は、高ければ高いほど磁束の誘導性能が良くなる。しかしながら、ある程度アーチコア３０ｂの配置密度を減らしても磁束の誘導性能の低下は少ないので、充分な性能を発揮できる範囲で高いコストパフォーマンスが得られるようにアーチコア３０ｂの配置密度を設定することが好ましい。また、定着ベルト２１の幅方向の温度分布を調整する場合、アーチコア３０ｂの配置密度を調整することで対応可能である。

また、サイドコア３０ｃは、誘導加熱部２５の長手方向において複数に分割されており、その１つの長さが３０〜６０ｍｍ程度である。複数のサイドコア３０ｃは誘導加熱部２５の長手方向に間隔をあけずに連続して配置されている。サイドコア３０ｃを配置する範囲の全長はコイル２９が配置された領域の長さに対応している。このようにサイドコア３０ｃを連続して複数配置することで、アーチコア３０ｂの配置による温度分布の振れ幅を均す効果がある。なお、各アーチコア３０ｂ、サイドコア３０ｃの配置は、例えばコイル２９の磁束密度（磁界強度）分布に合わせて決定されている。アーチコア３０ｂがある程度の間隔をおいて配置されている分、アーチコア３０ｂが抜けた箇所でサイドコア３０ｃが磁束の集束効果を補い、長手方向での磁束密度分布（温度分布）を均している。

誘導加熱部２５は、コイル２９に高周波電流を供給することにより、センターコア３０ａ及び両側のアーチコア３０ｂ及びサイドコア３０ｃを通じて磁束を発生させる。誘導加熱部２５から発せられる磁束は定着ベルト２１の誘導発熱層に作用する。その結果、誘導発熱層の磁束の周りに渦電流が生じるため、誘導発熱層内の電気抵抗によってジュール熱が発生して定着ベルト２１が発熱することになる。

コイル２９に流れる電流は、サーミスターによって定着ベルト２１が所定の温度となるように制御されている。そして、誘導加熱部２５により定着ベルト２１が加熱されて所定の温度に昇温すると、定着ニップ部Ｎで挟持された転写紙Ｐ（図１参照）が加熱されるとともに、加圧ローラー２３にて加圧されることにより、転写紙Ｐ上の粉体状態のトナーが溶融定着される。

次に、本発明の定着装置に用いられるベルト支持部材２２の構成について詳述する。ベルト支持部材２２は、定着ベルト２１の幅方向（図２の紙面と垂直方向）に延在する部材である。ベルト支持部材２２の定着ベルト２１の内面に接触する面（図２の右側面）にはベルト支持部材２２よりも摩擦係数の小さい摺動シート３１が貼り付けられている。摺動シート３１はＰＦＡ等のフッ素樹脂製のシート材であり、定着ベルト２１が回動する際にベルト支持部材２２との間に発生する摺動負荷を軽減する。なお、摺動シート３１を貼り付ける代わりにフッ素樹脂系の塗料を塗布しても良い。

また、ベルト支持部材２２は中空状に成形されており、内部に設けられた貯留部３３にシリコンオイル３４が貯留されている。また、貯留部３３の内面下部とベルト支持部材２２の下面とを連通するオイル供給路３５が形成されている。オイル供給路３５と定着ベルト２１の内面との間には塗布部材３７が配置されており、貯留部３３からオイル供給路３５を介して供給されたシリコンオイル３４は一旦塗布部材３７に吸収され、塗布部材３７から徐々に浸み出すことによって定着ベルト２１の内面に塗布される。

図３は、ベルト支持部材２２を下方向から見た平面図であり、図４は、図２におけるオイル供給路３５周辺の部分拡大図である。なお、図３では摺動シート３１及び塗布部材３７は図示していない。

図３に示すように、ベルト支持部材２２の下部には断面円形のオイル供給路３５が長手方向に沿って等間隔で複数開口しており、定着ベルト２１の幅方向（図３の左右方向）において貯留部３３内のシリコンオイル３４を略均等に供給できるようになっている。また、貯留部３３の一端（図３の左端部）にはシリコンオイル３４を充填するための開口３３ａが形成されており、開口３３ａには蓋部材３６が装着されている。

また、図４に示すように、塗布部材３７は、紙層３７ａとフェルト層３７ｂとから成る二層構造であり、オイル供給路３５側に紙層３７ａが対向し、定着ベルト２１側にフェルト層３７ｂが対向するように配置されている。フェルト層３７ｂよりも目の細かい紙層３７ａは、オイル供給路３５からのシリコンオイル３４の過剰な流出を防止する。また、オイル供給路３５から供給されたシリコンオイル３４は、毛細管現象によって紙層３７ａ及びフェルト層３７ｂの略全域に移行する。そして、フェルト層３７ｂから浸み出したシリコンオイル３４が定着ベルト２１の内面に均一に塗布される。

紙層３７ａ、フェルト層３７ｂの材質としては、耐熱性に優れたアラミド繊維等の芳香族ポリアミド系繊維が好ましい。紙層３７ａの具体例としては、ノーメックス（商標）紙（デュポン帝人アドバンスドペーパー社製）が挙げられる。フェルト層３７ｂの具体例としては、ノーメックス（商標）フェルト（デュポン社製）が挙げられる。

オイル供給路３５の内径は、使用するシリコンオイル３４の粘度や塗布部材３７の仕様にもよるが、１ｍｍ程度が好ましい。また、本実施形態では断面円形のオイル供給路３５を複数設けたが、例えばベルト支持部材２２の長手方向に沿ってスリット状のオイル供給路３５を設けても良い。

ところで、塗布部材３７にシリコンオイル３４を少量ずつ安定して供給するためにはオイル供給路３５の内径が小さい方が好ましい。しかし、オイル供給路３５の内径を小さくした場合、オイル供給路３５から貯留部３３内に空気が入り難いため、貯留部３３内が減圧状態となってシリコンオイル３４が円滑に流出しないという問題がある。

また、粉体状態のトナーを転写紙Ｐ上に溶融定着するために、定着ベルト２１は誘導加熱部２５によって概ね１５０〜１８０℃程度に維持される。そのため、定着ベルト２１からの熱伝導によりベルト支持部材２２も加熱されることになる。その結果、画像出力時に貯留部３３内部の気圧が上昇し、オイル供給路３５から必要量以上のシリコンオイル３４が供給されてしまうおそれがある。

そこで、図２に示すように、ベルト支持部材２２の上部には貯留部３１とベルト支持部材２２の外部とを連通する通気路３９が形成されている。通気路３９から貯留部３３内に空気が流入することにより、オイル供給路３５からシリコンオイル３４が円滑に流出する。また、ベルト支持部材２２の温度上昇による貯留部３３内部の気圧上昇も抑制されるため、オイル供給路３５からシリコンオイル３４を安定して供給可能となる。

また、ベルト支持部材２２の外表面には、通気路３９を覆うように漏出抑制部材４０が付設されている。漏出抑制部材４０は、通気路３７の空気の流通を維持しつつ、通気路３９からのシリコンオイル３４の漏出を抑制するものである。漏出抑制部材４０の材質としては、耐熱性に優れたアラミド繊維等の芳香族ポリアミド系繊維が好ましい。漏出抑制部材４０の具体例としては、フェルト層３７ｂとして例示したノーメックス（商標）フェルトが挙げられる。

上記の構成によれば、ベルト支持部材２２は、摺動シート３１及びシリコンオイル３４を介して定着ベルト２１の内面に接触するため、定着ベルト２１が回動する際にベルト支持部材２２との間に発生する摺動負荷を効果的に軽減することができる。

また、ベルト支持部材２２の内部にシリコンオイル３４の貯留部３３を設け、貯留部３３からオイル供給路３５を介して定着ベルト２１の裏面にシリコンオイル３４を供給することにより、オイル塗布ローラー等の塗布部材自体にオイルを含浸させる従来の構成に比べて多量のシリコンオイル３４を貯留することができる。従って、定着ベルト２１とベルト支持部材２２との間に発生する摺動負荷を長期間に亘って軽減することができる。また、ベルト支持部材２２がオイル貯留容器を兼ねるため、オイル貯留容器を別途設ける構成に比べて省スペースな構成となる。

さらに、ベルト支持部材２２に塗布部材３７を付設したので、専用の塗布部材を設ける構成に比べて省スペースな構成となる。また、定着ベルト２１に接触する部材を削減できるため、定着ベルト２１が所定の定着温度（１５０〜１８０℃）に到達するまでの時間を短縮することができる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、紙層３７ａとフェルト層３７ｂから成る二層構造の塗布部材３７を用いたが、塗布部材３７の構成はこれに限定されるものではなく、耐熱性、オイル保持性を有する不織布等の繊維状材料や、スポンジ等の多孔質材料であれば良い。また、ベルト支持部材２２に塗布部材３７を設ける代わりに、ローラー状やパッド状の塗布部材をベルト支持部材とは別個に設けることもできる。さらに、シリコンオイル３４に代えて、フッ素系オイル、パラフィン系オイル等を潤滑剤として使用しても良い。

また、上記実施形態で示した定着ベルト２１、加圧ローラー２３の構成は好ましい一例であり、本発明の目的を達成可能な他の構成を採用することもできる。また、誘導加熱部２５に代えて他の加熱手段を設けても良い。このとき、定着ベルト２１の内側から加熱する方式では、ベルト支持部材２２の内部の温度が過剰に上昇してしまうため、定着ベルト２１の外側にハロゲンランプ等の加熱手段を配置する構成が用いられる。

また、本発明の定着装置は図１に示したタンデム式のカラープリンターに限らず、デジタル複合機やカラー複写機、アナログ方式のモノクロ複写機、或いはモノクロプリンターやファクシミリ等の、電子写真プロセスを用いた種々の画像形成装置に適用できる。

本発明は、定着ベルトと、定着ベルトに所定の圧力で当接する加圧ローラーにより形成された定着ニップ部に記録媒体を挿通させて記録媒体上に担持された未定着トナー像を定着するベルト定着方式の定着装置に利用可能である。本発明の利用により、定着ベルトと加圧ローラーとのニップ部の面積を十分に確保するとともに、ニップ部における定着ベルトの摺動負荷を長期間に亘って安定して低減可能となり、特に、トナーの載り量が多くなるカラー画像形成装置に好適に利用できる定着装置を提供することができる。

１３ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ ベルト支持部材
２３ 加圧ローラー（加圧部材）
２５ 誘導加熱部
２７ コイルボビン
２９ コイル
３０ａ センターコア
３０ｂ アーチコア
３０ｃ サイドコア
３１ 摺動シート（摺動部材）
３３ 貯留部
３４ シリコンオイル（潤滑剤）
３５ オイル供給路（潤滑剤供給路）
３７ 塗布部材
３７ａ 紙層
３７ｂ フェルト層
３９ 通気路
４０ 漏出抑制部材
１００ カラープリンター
Ｎ 定着ニップ部
Ｐ 転写紙（記録媒体）

Claims (9)

1. 記録媒体の搬送速度と略等速で回動可能な無端状の定着ベルトと、
   該定着ベルトを外部から加熱する加熱手段と、
   前記定着ベルトに内接して前記定着ベルトを摺動可能に支持する中空状のベルト支持部材と、
   該ベルト支持部材に前記定着ベルトを介して所定の圧力で当接する加圧部材と、
   を備え、前記定着ベルトと前記加圧部材により形成された定着ニップ部に記録媒体を挿通させて記録媒体上に担持された未定着トナー像を定着する定着装置において、
   前記ベルト支持部材の中空部に潤滑剤を貯留する貯留部を設け、前記ベルト支持部材の底面外側と前記定着ベルトの内周面との間に、前記潤滑剤を保持しつつ前記定着ベルトの内周面に塗布する繊維状若しくは多孔質状の塗布部材を設け、前記貯留部の内側と前記ベルト支持部材の底面外側とを連通する潤滑剤供給路を設けたことを特徴とする定着装置。
2. 前記塗布部材は、フェルト層と、該フェルト層よりも目の細かい紙層から成る二層構造であり、前記潤滑剤供給路側に前記紙層が対向し、前記定着ベルト側に前記フェルト層が対向するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記塗布部材は、芳香族ポリアミド系繊維で形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の定着装置。
4. 前記潤滑剤供給路は、前記ベルト支持部材の長手方向に沿って複数設けられ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定着装置。
5. 前記ベルト支持部材の上部に、前記貯留部と前記ベルト支持部材の外部とを連通する通気路を設けた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定着装置。
6. 前記通気路に、空気の流通を維持しつつ潤滑剤の漏出を抑制する漏出抑制部材を付設したことを特徴とする請求項５に記載の定着装置。
7. 前記ベルト支持部材の前記定着ベルトと接触する部分に、前記ベルト支持部材よりも摩擦係数の小さい摺動部材を付設したことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の定着装置。
8. 前記加熱手段は、前記定着ベルトに対向して配置され、磁束を発生させて該磁束によって前記定着ベルトに設けた誘導発熱層を誘導加熱する誘導加熱部であることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の定着装置。
9. 請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の定着装置を備えた画像形成装置。