JP4678024B2 - 定着装置、当該定着装置を具備した画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、未定着トナー像を用紙に定着する無端ベルト方式の定着装置および当該定着装置を具備する画像形成装置に係わる。

定着部材と無端ベルトとで形成されるニップ部にトナー像を担持した用紙を挟持して定着するＦＢＮＦ（Ｆｒｅｅ Ｂｅｌｔ Ｎｉｐ Ｆｕｓｅｒ）型の定着装置には潤滑剤（以下、単にオイルともいう。）を含浸させたオイル供給部材（またはオイルパッド）を無端ベルトの内面に常時当接し、ベルト内面に摺動部材を介して無端ベルトの回動をスムースにする対策が取られている。この型の定着装置は、小型化でき、アイドリング（ウォーミング）時間を短縮できる利点がある。

従来、ベルト内面にオイルが過剰に供給されると、無端ベルト両端からオイルが漏れ出し、装置内部や用紙を汚す不都合が生じる。

このような不都合を防止するために、加熱ローラに無端ベルトを押圧する潤滑剤を含浸した加圧パッド（オイルパッド）の上流側近傍に潤滑剤保持部材を設け、加圧パッドによりその上流側近傍で潤滑剤がかきとられ溜まった場合、溜まった潤滑剤が上流側の潤滑剤保持部材に移動して保持されるので溜まった潤滑剤が無端ベルトから漏出により用紙を汚すことを回避する方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

また、無端ベルトと摺動部材との間のオイルがベルト両端部に移動し易くなるため、ニップ部において、ベルトの移動方向の上流側から下流側へ向けてオイルが無端ベルトの端部から中央部に向かうように摺動部材に段差を設けてオイルを内側に戻す方法（例えば、特許文献２参照）が開示されている。
特開平１０−２２８１９６号公報 特開２００５−７７８７２号公報

しかしながら、上記の方法は、オイル供給部材（加圧パッド）がベルト内面に常時密着しており、オイルの消費量（オイルがベルト側に移動する量）も多くなる。オイル供給部材に含浸されているオイルは決まった量であるため、交換時期が早まりコストアップにつながる欠点がある。

本発明は、必要なときのみオイル供給部材を無端ベルト内面に当接させる構造を採用し、安定した定着画像がえられる定着装置、および当該定着装置を具備する画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的は、下記の構成によって達成される。

（１）加熱源を内包する回転可能な定着部材と、当該定着部材と圧接することによりニップ部を形成する回動可能な無端ベルトと、当該無端ベルトの内面に潤滑剤を供給するオイル供給部材と、を備えた定着装置において、前記無端ベルトの内面に前記オイル供給部材を当接及び当接解除することが可能な移動機構を有し、前記移動機構は、前記オイル供給部材を支持する支持部材と、前記支持部材を介して前記無端ベルトの内面に向けて前記オイル供給部材を移動する弾性部材と、前記支持部材に突き当たることにより前記オイル供給部材が前記無端ベルトの内面に向けて移動することを制限する制限部材と、前記定着部材に前記無端ベルトを圧接及び圧接解除する加圧機構と、を備え、前記移動機構は、前記加圧機構が前記定着部材に前記無端ベルトを圧接する場合、前記弾性部材が前記無端ベルトの内面に向けて前記オイル供給部材を移動することにより前記無端ベルトの内面に前記オイル供給部材を当接し、且つ前記加圧機構が前記定着部材から前記無端ベルトを圧接解除する場合、前記制限部材が前記弾性部材による前記オイル供給部材の移動を制限することにより前記無端ベルトの内面から前記オイル供給部材を当接解除することを特徴とする定着装置。

（２）（１）に記載の定着装置を具備することを特徴とする画像形成装置。

オイル供給部材を無端ベルトに当接、当接解除可能な機構を採用することにより、必要なときのみオイル供給がなされるので、過剰なオイル供給が抑えられ画像不良等を抑制でき、長期間、安定した画像を得ることができる。また、オイル供給部材の寿命が伸びることで、コスト低減となる。

はじめに、本発明に係わる画像形成装置について図１を基に説明する。

本発明の実施の形態における説明では、本明細書に用いる用語により本発明の技術範囲が限定されることはない。

図１は画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。

図１において、１０は感光体、１１は帯電手段であるスコロトロン帯電器（以下、単に帯電器ともいう。）、１２は露光手段である書込み装置、１３は現像手段である現像装置、１４は感光体１０の表面を清掃するクリーニング装置、１５はクリーニングブレード、１６は現像スリーブ、２０は転写体である中間転写ベルトを示す。画像形成手段１は感光体１０、スコロトロン帯電器１１、現像装置１３、およびクリーニング装置１４等からなっている。前記クリーニング前除電器に関する詳細については後述する。

なお、各色毎の画像形成手段１の機械的な構成は同じであるので、図１ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）およびＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略した。

各色毎の画像形成手段１の配置は中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの順になっており、各感光体１０は中間転写ベルト２０の張設面に接触し、接触点で中間転写ベルト２０の走行方向と同方向、かつ、同線速度で回転する。

中間転写ベルト２０は駆動ローラ２１、アースローラ２２、テンションローラ２３、除電ローラ２７、従動ローラ２４に張架され、これらのローラと中間転写ベルト２０、転写手段である転写ローラ２５、クリーニング装置２８等でベルトユニット３を構成する。

中間転写ベルト２０の走行は不図示の駆動モータによる駆動ローラ２１の回転によって行われる。

感光体１０は、例えばアルミ材によって形成される円筒状の金属基体の外周に導電層、ａ−Ｓｉ層あるいは有機感光体（ＯＰＣ）等の感光層を形成したものであり、導電層を接地した状態で図１の矢印で示す反時計方向に回転する。

読み取り装置８０からの画像データに対応する電気信号は画像形成レーザで光信号に変換され、書き込み装置１２によって感光体１０上に投光される。

現像装置１３は、感光体１０の周面に対し所定の間隔を保ち、感光体１０の回転方向と最接近位置において逆方向に回転する円筒状の非磁性ステンレスあるいはアルミ材で形成された現像スリーブ１６を有している。

中間転写ベルト２０は、体積抵抗率１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分散した、厚さ０．０４〜０．１０ｍｍの半導電性シームレスベルトである。

転写ローラ２５には、トナーと反対極性の直流が印加され、感光体１０上に形成されたトナー画像を中間転写ベルト２０上に転写させる機能を有する。転写手段としては転写ローラの他にコロナ放電器を用いることもできる。

２６はアースローラ２２から当接および当接解除可能な転写ローラで、トナー像の極性と逆極性の電荷が印加され、中間転写ベルト２０上に形成されたトナー像をニップ部Ｓで転写材Ｐに再転写する。

２８はクリーニング装置で、中間転写ベルト２０を挟んで従動ローラ２４に対向して設けられている。トナー像を記録シート（用紙）Ｐに転写後、中間転写ベルト２０は、トナーと同極性または逆極性の直流電圧を重畳した交流電圧が印加された除電ローラ２７で残留トナーの電荷が弱められ、クリーニングブレード２９によって周面上に残ったトナーが清掃される。

７０は紙送り出しローラ、７１はタイミングローラ、７２は紙カセット、７３は搬送ローラである。

４は定着装置で、中間転写ベルト２０上のトナー像が転写された用紙を、加熱源を内包する回転可能な定着部材である加熱ローラ４１と、ＰＩ（ポリイミド）を基材とした無端ベルトである加圧ベルト４２とで形成されるニップ部Ｔに挟持、加圧して定着する。前記加熱ローラ４１の表面近傍の温度は、不図示の温度検知センサによって検知され、コントロール部Ｂ１によって所定の定着温度範囲に維持されている。当該定着装置４の詳細については後述する。８１は排紙ローラで、定着された転写材を排紙皿８２へ排紙する。Ｂ１は、各駆動部、画像形成プロセス、定着温度等の制御手段であるコントロール部である。

以下、本発明について図２、図３を基に説明する。

図２は、ＦＢＮＦ型の定着装置の加熱ローラおよび加圧ベルト近傍の断面を示す図である。

図２において、図２（ａ）は図２（ｂ）のＡＡ矢視断面図であり、図２（ｂ）は図（ａ）のＢＢ矢視断面図である。

加熱ローラ４１は、アルミから形成された円筒状の芯金４１０にシリコーンゴム等の弾性体である耐熱弾性層４１１がライニングされ、当該耐熱弾性層４１１の外周に離型層４１２が被覆された構成で作られ、前記芯金４１０の長手方向両端部は定着装置の枠体４Ａに嵌入された軸受４１４で支持され、歯車４１３を介して、不図示の駆動部からの動力を得て回転する。当該加熱ローラ４１は、その空洞部に支持接片４１５を介して配設された、加熱源であるハロゲンヒータＨによって所定の温度まで加熱され、その温度は、前記加熱ローラ４１の表面近傍に設置された不図示の温度センサにより検出され、検知された情報はコントロール部Ｂ１（図１参照）に伝達され、当該コントロール部Ｂ１はハロゲンヒータＨをＯＮ、ＯＦＦすることによって、加熱ローラ４１の表面温度が規定の温度となるように制御している。

加圧ベルト４２は、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化スチレン）素材の摺動シート４２１を介してガイドホルダ４２０に周回されている。当該摺動シート４２１の両端部は前記ガイドホルダ４２０に固着されている。前記加圧ベルト４２は、ベルト内側が前記摺動シート４２１に当接し、当該加圧ベルト４１を後述する加圧機構で前記加熱ローラ４１に圧接時、前記加圧ベルト４２は前記加熱ローラ４１の回転とともに前記摺動シート４２１面を摺動しながら回動する。なお、前記摺動シート４２１には前記加圧ベルト４２の軸方向のズレを防止する処置がとられている。

前記ガイドホルダ４２０には、長手方向に沿って溝Ｇ１、溝Ｇ２が設けられている。当該溝Ｇ１には、長手方向の両壁Ｗ１をガイドにして、ニップゴム４２２を載設するコの字状のゴム支持台４２３が上下にスライドする。当該ゴム支持台４２３の下部には複数の弾性部材である押圧バネ４２４が長手方向に設けられ、当該押圧バネ４２４は所定の圧力で前記ニップゴム４２２を前記摺動シート４２１を介して加圧ベルト４２の内面を押圧している。また、前記溝Ｇ２には、長手方向の両壁Ｗ２をガイドにして、潤滑材（オイル）を含浸したフェルト製のオイル供給部材であるオイルパッド４２６を保持したコの字状のパッド支持台４２７が上下にスライドする。当該パッド支持台４２７の上部には弾性部材である押圧バネ４２８が長手方向に複数個設けられ、所定の圧力で前記オイルパッド４２６を前記加圧ベルト４２の内面（裏面）に当接してオイルを供給する。すなわち、パッド支持台４２７を上下にスライドさせる移動機構によって前記オイルパッド４２６が必要に応じて前記加圧ベルト４２の内面に当接または当接解除する。したがって、ベルト回動に当たって、前記摺動シート４２１と前記加圧ベルト４１との間にオイル層が形成され、摩擦抵抗が減少し円滑な回動が可能となる。なお、前記パッド支持台４２７は前記ガイドホルダ４２０の長手方向の長さより長く作られ、前記パッド支持台４２７の両端部側に前記パッド支持台４２７の降下を制限するストッパピン４３６が枠体４Ａ側に設けられている。

次に、前記加圧ベルト４２を前記加熱ローラ４１に圧接する加圧機構について説明する。

図３は、加圧ベルトを加熱ローラに圧接する加圧機構およびオイルパッドを無端ベルトの内面に当接、当接解除する（パッド）移動機構について説明するための図である。

図３において、４３は加圧機構であり、前記ガイドホルダ４２０と一体の支持部材４２５を支持するホルダ支持板４３１，当該ホルダ支持板４３１を支持軸４３３を支点として回動させる偏芯カム４３２、当該偏芯カム４３２に前記ホルダ支持板４３１の一方のエッジに絶えず当接させる吸引バネ４３４等から構成されている。

前記支持部材４２５と前記ホルダ支持板４３１とは、前記ホルダ支持板４３１の一方の端部側で固定ビス４３５で係止され一体化されている。また、前記ホルダ支持板４３１の他方の端部側は、枠体４Ａ側に支持された支点軸４３３に軸着されて回動自在となっている。画像形成装置のコントロール部Ｂ１からの指令で、不図示の駆動源からの動力を得て所定の角度回転する前記偏芯カム４３２によって前記ホルダ支持板４３１（オイルパッド４２６）は一定量上下（両壁Ｗ２の深さ方向）移動をする。

したがって、加圧ベルトは４２は、前記ホルダ支持板４３１が最上方に持ち上げられると前記加熱ローラ４１２へ圧接され、かつ、オイルパッド４２６は加圧ベルト４２の内面に当接し、最下位に下げられると前記加熱ローラ４１２から圧接解除され、かつ、オイルパッド４２６との当接が解除される。

図３（ａ）は、前記ニップゴム４２２が前記摺動シート４２１を介して前記加圧ベルト４２を前記加熱ローラ４１に加圧している状態の前記偏芯カム４３２の位相を示し、この状態で、前記オイルパッド４２６は前記加圧ベルト４２に当接してベルト内側にオイルを塗布、供給することになる。

図３（ｂ）は、前記偏芯カム４３２が１８０度回転して前記ホルダ支持板４３１を前記吸引バネ４３４に抗して最下方に回動させ、前記ガイドホルダ４２０を降させ、前記加圧ベルト４２を前記加熱ローラ４１への圧接を解除した状態を示している。

図３（ｂ）の状態では、前記パッド支持台４２７は前記ストッパピン４３６によって降下が制限される。すなわち、オイルパッド４２６は、前記加熱ローラ４１への前記加圧ベルト４２の圧接が解除されるタイミングで、前記オイルパッドの移動機構によって前記加圧ベルト４２の内面から当接解除する。その結果、前記オイルパッド４２６は前記加圧ベルト４２へのオイル供給が停止される。

上記のような移動機構によって、前記加圧ベルト４２を前記加熱ローラ４１へ圧接するタイミングで前記オイルパッド４２６は前記加圧ベルト４２へ当接し、前記加圧ベルト４２を前記加熱ローラ４１から解除するタイミングで前記オイルパッド４２６は前記加圧ベルト４２からの当接が解除される。

以下、画像形成装置からの指令によりオイルパッドの加圧ベルトへの当接、及び当接解除に係わるプロセスについてフロー図にて説明する。

図４は、オイルパッドの加圧ベルトへの当接、及び当接解除に係わるプロセスを説明するための図である。

図４において、ステップＳ１で、画像形成装置の電源がＯＮとなり、アイドリングが開始される。ステップＳ２で、加圧ベルト４２が加熱ローラ４１に圧着される、同時にオイルパッド４２６は加圧ベルト４２の内面に当接される。ステップ３で、加熱ローラ４２の温度が所定の温度に達しない場合はＮ（Ｎｏ）でステップＳ２の状態でアイドリングを継続する。ステップＳ３で、所定の温度に達した場合はＹ（Ｙｅｓ）となり、ステップＳ４で、加圧ベルトは圧接状態でプリント開始となる。ステップ５で、任意枚数のプリントが終了し、ステップＳ６で加圧ベルト４２の圧着を解除すると同時に、オイルパッド４２６は加圧ベルト４２の内面から当接解除される。ステップＳ７で、次のプリントが開始される。ステップ８で、加圧ベルト４２が加熱ローラ４１に圧着される、同時にオイルパッド４２６は加圧ベルト４２の内面に当接される。ステップＳ９で、任意枚数のプリントが終了し、ステップＳ１０で、加圧ベルト４２の圧着を解除すると同時に、オイルパッド４２６は加圧ベルト４２の内面から当接解除される。以降、上記のプロセスを繰り返す。

上記の構成の定着装置においては、通常のプリント作成時もしくはアイドリング時のみ（オイル供給が必要のときのみ）前記オイルパッド４２６は加圧ベルト４２に当接させる。したがって、オイルパッドがベルトに常時当接することによる余分なオイル供給量が抑えられ、装置内部が汚れが抑えられ、オイルパッドの寿命も伸び、安定した定着、記録用紙の搬送が可能となる。

画像形成装置の全体構成の一例を示す模式図である。 ＦＢＮＦ型の定着装置の加熱ローラおよび加圧ベルト近傍の断面を示す図である。 加圧ベルトを加熱ローラに圧接する加圧機構、およびオイルパッドを無端ベルトの内面に当接、当接解除可能な移動機構について説明するための図である。 オイルパッドの加圧ベルトへの当接、及び当接解除に係わるプロセスを説明するための図である。

符号の説明

１ 画像形成手段
４ 定着装置
４１ 加熱ローラ
４２ 加圧ベルト
４２０ ガイドホルダ
４２１ 摺動シート
４２２ ニップゴム
４２３ ゴム支持台
４２６ オイルパッド
４２７ パッド支持台
４３１ ホルダ支持板
４３２ 偏芯カム
４３６ ストッパピン

Claims (3)

1. 加熱源を内包する回転可能な定着部材と、当該定着部材と圧接することによりニップ部を形成する回動可能な無端ベルトと、当該無端ベルトの内面に潤滑剤を供給するオイル供給部材と、を備えた定着装置において、
   前記無端ベルトの内面に前記オイル供給部材を当接及び当接解除することが可能な移動機構を有し、
   前記移動機構は、前記オイル供給部材を支持する支持部材と、前記支持部材を介して前記無端ベルトの内面に向けて前記オイル供給部材を移動する弾性部材と、前記支持部材に突き当たることにより前記オイル供給部材が前記無端ベルトの内面に向けて移動することを制限する制限部材と、前記定着部材に前記無端ベルトを圧接及び圧接解除する加圧機構と、を備え、
   前記移動機構は、前記加圧機構が前記定着部材に前記無端ベルトを圧接する場合、前記弾性部材が前記無端ベルトの内面に向けて前記オイル供給部材を移動することにより前記無端ベルトの内面に前記オイル供給部材を当接し、且つ前記加圧機構が前記定着部材から前記無端ベルトを圧接解除する場合、前記制限部材が前記弾性部材による前記オイル供給部材の移動を制限することにより前記無端ベルトの内面から前記オイル供給部材を当接解除することを特徴とする定着装置。
2. 前記弾性部材は、前記オイル供給部材を固着する前記支持部材の長手方向に複数個配置されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記請求項１または２に記載の定着装置を具備することを特徴とする画像形成装置。

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