JP2009116141A - 画像加熱装置 - Google Patents

Abstract

【課題】走行するベルトの寄り規制及びベルトへのオイル塗布を的確に行うことが可能な画像加熱装置を提供する。
【解決手段】シート上のトナー像をその間で加熱するエンドレスベルト13及び加熱ローラ11と、前記ベルト13をその内側から走行可能に支持するローラ15と、前記ベルト13の内側から加圧することで前記ベルトを前記加熱ローラ11に圧接させるパッド18と、前記ベルトの内面に潤滑剤を供給するオイル塗布ローラ16と、を有する画像加熱装置において、オイル塗布ローラ16を前記ローラ15に当接させることで潤滑剤が前記ローラ15を介して供給されるように構成したことを特徴とする
【選択図】図２

Description

本発明はトナー像を担持したシーとをその圧接部で狭持搬送しながら加熱するエンドレスベルトを有する画像加熱装置に関する。

電子写真装置、静電記録装置などの画像形成装置においては、シート上にトナー像を形成し、これを加熱、加圧して定着させることにより画像を形成している。このような定着装置として用いられる画像加熱装置としては、内部にヒータを有する定着ローラに加圧ローラを圧接して定着ニップを形成し、定着を行うローラ定着方式が従来採用されている。

ところで、画像の高光沢化や画像形成の高速化を図るためには、シートのニップ通過時間を長くし、トナーを充分に溶融するのが好ましい。しかし、ローラ定着方式の場合、これを達成するためにはローラ径を大きくしなければならず、定着装置が大型化してしまう。

そこで、ローラ定着方式に比して、装置の小型化、高速化対応を達成しつつ、充分なニップ幅（シート搬送方向の長さ）を得ることができるベルト定着方式が提案されている。このベルト定着方式は、図９に示すように、定着ローラ11にシートを押圧する部材をエンドレスベルトよりなる加圧ベルト13で構成し、定着ローラ11と加圧ベルト13間でシートを挟持搬送しながら定着を行う構成である。このため、ローラ定着方式に比して充分なニップ幅が得られる。これにより画像形成の高画質化・高速化を実現するものである。

上記のように、加圧ベルト13は待機中においても回転しているため、ベルトを張架したローラ14，15との磨耗が生ずる。また、画像形成時には加圧パッド18がベルト内面に圧接して加圧ベルト13を定着ローラ11に圧接させており、この加圧パッド18との間でも磨耗が生ずる。

このため、加圧ベルト13の内面には前記磨耗による耐久性の低下を防止するべく、また耐久時の負荷を低減するために、オイル塗布ローラ等のオイル塗布ローラ16により連続的にオイルを塗布するように構成したものがある（特許文献１）。

また、ベルトを用いた画像加熱装置の技術課題としては、ベルトの蛇行がある。ベルトが蛇行して設定されたベルト走行範囲を超えてしまうと、ベルトの回転が円滑に行われなくなり、蛇行が大きくなるとベルトが破損する事態も生じてしまう。

この問題は対しては、従来はベルトを懸架するローラの１つであるステアリングローラ15を揺動させることで、ベルトを決められた所定の範囲で走行させる方法をとっている（特許文献１）。

特開２００５−２９２７１３

上記のようなベルト定着方式にあって、ベルトの摺動抵抗の発生源は、ニップ内部の中でも、２つの箇所で発生する。１つめは加圧パッド18と定着ローラ11が加圧ベルト13を介して圧接する圧接部で、２つめは、加圧パッド先端とローラ14の接触部である。このような構成においては、摺動抵抗の発生源に確実にオイルを供給するためのオイル塗布ローラ16の配置は、上記圧接部の最上流に配置することである。そのためオイル塗布ローラ16は加圧パッド18の上流側に配置される。

また、上記ベルト定着方式にあっては、コストダウン及び省スペース化を実現すべく、ベルトを懸架するローラを２本にしてベルト懸架手段を最小限にすることがある。この場合、必然的にオイル塗布ローラ16の上流側にステアリングローラ15が配置される。

しかし、寄り制御のためステアリングローラ15を揺動させると、オイル塗布ローラ16のベルト内面に対する接触が不均一になる。そして、オイル塗布ローラ16はベルトの内面に均等に接していないと、オイルがベルト13の長手方向均一に塗布されず、ベルト内部の摺動抵抗が不均一になり、ベルトの寄り制御が不安定になる。また、ベルトの長手方向でオイル量が少ない部分だけが内部削れしてしまい、駆動トルクアップ等の問題が発生してしまう。

上記問題を回避するため、図10に示すように、オイル塗布ローラ16をステアリングローラ15の回転軸を中心に、回動可能な支持部材17で支持し、オイル塗布ローラ16をベルト内面に付勢させるための付勢手段19を設けることが考えられる。

しかしながら、上記方式では、特にベルト13を硬質（金属）にした場合、剛性のあるものをステアリングローラ15によってねじるため、ねじれに追従して長手均一にオイル塗布ローラ16をベルト13の内面に当接させるのは困難である。また、オイル塗布ローラ16のベルト13への接触圧が高くなりすぎると、オイルが大量に出てしまう。

さらにオイル塗布ローラ16をベルト内面に当接させながら、ステアリングローラ15と共に揺動させると、オイル塗布ローラローラ16がベルト13を懸架するローラローラとなってしまう。このことは、寄り制御をする上で重要なベルト13の拘束点である加熱ローラローラ11と加圧パッド18部の圧接部と、ステアリングローラローラ15のベルト13巻き付き部の距離関係を崩してしまい、寄り制御を不安定にさせる要因になってしまう。

本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、走行するベルトの寄り規制及びベルトへのオイル塗布を的確に行うことが可能な画像加熱装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、シート上のトナー像をその間で加熱するエンドレスベルト及び回転体と、前記ベルトをその内側から走行可能に支持するローラと、前記ベルトの内側から加圧することで前記ベルトを前記回転体に圧接させるパッドと、前記ベルトの内面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材と、を有する画像加熱装置において、前記潤滑剤供給部材を前記ローラに当接させることで潤滑剤が前記ローラを介して供給されるように構成したことを特徴とする。

本発明にあっては、ベルトを支持するローラに潤滑剤供給部材を当接し、該ローラを介してベルト内面に潤滑剤を塗布することで潤滑剤供給部材がベルトの寄りに影響を与えることがない。

次に本発明の一実施形態に係る画像加熱装置について、これを備えた画像形成装置とともに図面を参照して説明する。

〔第１実施形態〕
［画像形成装置の全体構成］
まず図１を用いて、画像形成装置の全体構成について、画像形成動作とともに説明する。なお、図１に示す画像形成装置は、電子写真方式を採用した画像形成装置である。

画像形成装置100は、大きく分けて、記録材としてのシートにトナー像を形成する画像形成手段と、シートに形成されたトナー像を加熱・加圧して未定着画像を定着する画像加熱装置としての定着装置が設けられている。

画像形成手段は、像担持体としての感光ドラム102の周りに帯電手段としての帯電器103、現像器106等のプロセス手段が設けられている。画像形成に際しては、回転する感光ドラム102の表面が帯電器103によって一様に帯電処理され、露光手段としての露光装置104から画像に応じたレーザ光105が照射される。これによって、感光ドラム102上に静電像が形成され、この静電像が現像手段としての現像器106によって現像されてトナー像が形成される。

一方、記録材であるシートＳは装置下部の給送カセット109に収納されており、給送ローラ110によって給送される。シートは搬送手段としてのレジストローラ対111によって感光ドラム102上のトナー像と同期して搬送される。

感光ドラム上のトナー像は転写手段としての転写ローラ107によってシート上に静電転写され、定着装置114へと搬送される。その後、感光ドラム102上に残留したトナーはクリーニング手段としてのクリーニング装置108によって除去される。

そして、画像形成手段によってシートＳ上に形成されたトナー像は、画像加熱装置としての定着装置114において加熱、加圧されることによってシート上に定着される。その後、トナー像が定着されたシートＳは排出ローラ対112によって装置上部の排出トレイ113へと搬送排出される。

［定着装置］
次に図２を参照して本実施形態の定着装置114を説明する。図２において、11は内部のハロゲンヒータ12を内部に有する回転体である加熱ローラローラである。この加熱ローラローラ11が発する熱をシートＳ上のトナーＴにエンドレスベルト（以下「ベルト」という）13を介して付与するとともにシートＳをベルト13とともに挟持搬送する。

ベルト13は、ベルトを走行可能に支持する支持部材である２個の支持ローラに支持されている。すなわち、ベルト13は加圧ローラ14とベルトステアリング機能及びベルトテンションを付与する機能を有するステアリングローラ15に循環回転可能に、且つ、所定の張力（例えば100Ｎ）で掛け渡されている。ベルト13としては、耐熱性を具備したものであれば適宜選定して差し支えなく、例えばステンレスベルトにシリコンゴムをコーティングしたもの等が用いられる。

加熱ローラ11とベルト13とのニップ域の入口側（加圧ローラ14の上流側）に対応するベルト13の内側には、ベルトを加熱ローラ11に圧接させる例えばシリコンゴムで形成された加圧パッド18が所定圧（例えば400Ｎ）で加熱ローラ11に押し当てられている。これにより、加圧ローラ14とともにニップを形成している。

加圧ローラ14はベルト13を懸架するローラで、例えば中実ステンレスによって外径がφ20程度に形成され、加熱ローラ11とベルト13とのニップ域の下流側に配設され、加熱ローラ11の弾性層を所定量弾性的に歪ませるものである。また、加圧ローラ14の内部には図示しないハロゲンヒータが配置されており、加圧ローラ14の温度を検知する図示しない温度検知手段によって検知された温度に基づいて所定の温度で一定になるようにハロゲンヒータへの通電をオン・オフして温度制御される。

また、図３に示すように、加熱ローラ11の一方側端部には駆動入力ギア70が取り付けられている。この駆動入力ギア70は画像形成装置100本体側からの回転駆動を受けるための駆動入力ギアである。

また、ステアリングローラ15は例えばステンレスによって外径がφ20、内径φ18程度に形成された中空ローラであり、ベルト13の移動方向に直交する幅方向の蛇行を調整するステアリングローラとして働くとともに、ベルト張架ローラとしても働く。

［ベルトの移動手段］
本実施形態の定着装置114は、ベルト13にテンションを付与するステアリングローラ15の少なくとも長手方向一端側をモータによって変位させることにより、ベルト13をその幅方向へ移動させる移動手段が設けられている。次にベルト13の寄りを規制する移動手段の構成について説明する。

図３に示すように、ステアリングローラ15はステアリングローラ支持アーム54に回転可能、かつ、支持アーム54に対してベルト13にテンションを付与する方向にスライド可能に取り付けられている。そして、ステアリングローラ15は支持アーム54に保持されたテンションバネ56により、ステアリングローラ15を回転可能に支持するローラ軸受53が前記テンション付与方向に付勢されている。

前記ステアリングローラ支持アーム54は側板20の外側に固定された軸55を中心に回動可能に支持されている。そして、ステアリングローラ支持アーム54の外周には扇形ギア52が固定されていて、ステッピングモータ50の駆動により、回転駆動可能なウォーム51と噛合している。このウォーム51が回転すると、扇形ギア52を介して支持アーム54が軸55を中心に回動すると、ステアリングローラ15の長手方向端部が図２の矢印Ｂ方向に変位する。

また、ベルト13の幅方向端部にはベルト端部位置を検知するためのベルト位置検知ユニット80が設けられている。

なお、図３は定着装置114の長手方向における略半分を示したものであり、もう一方の半分も駆動入力ギア70とベルト位置検知ユニット80を除いて全く対称構成となっている。

ベルト位置検知ユニット80は、ベルト位置検知アーム83とセンサフラグ82が一体になっており、回転軸84を中心に回転可能である。そして、ベルト位置検知アーム83は付勢バネ85によってベルト13の端面に常時軽く接触している。また、図４に示すように、センサフラグ82には切り欠き82ａ及び切り欠き82ｂが設けられている。

ベルト位置検知アーム83とセンサフラグ82は、ベルト13の幅方向（矢印Ｆ及び矢印Ｒ方向）の動きに追従し、回転軸84を中心に回転する。

フォトセンサ81ａ，81ｂは、ベルト13の幅方向の動きにより、移動するセンサフラグ82に設けられた切り欠き82ａ，82ｂをＯＮ／ＯＦＦ信号によって検出する。そして、図５に示すように、２つのフォトセンサ81ａ，81ｂのＯＮ／ＯＦＦの状態により、ベルト13の位置が現在どこにいるか判断してステアリングローラ15を変位させる。

具体的には、ベルト13が図３に示す矢印Ｒ側に寄ってくると、ベルト位置検知ユニット80が寄り位置Ｒ1を検出し、図示しないコントローラに送る。コントローラはこのとき扇形ギア52を軸55中心に上方に移動させるべくステッピングモータモータ50を回転制御する。この結果、ベルト13が逆方向、すなわち図３に示す矢印Ｆ側に戻る。

逆にベルト13が図３に示す矢印Ｆ側に寄ってくると、ベルト位置検知ユニット80が寄り位置Ｆ1を検出し、図示しないコントローラに送る。コントローラはこのとき扇形ギア52を軸55中心に下方に移動させるべくステッピングモータモータ50を回転制御する。この結果、ベルト13が逆方向、すなわち図３に示す矢印Ｒ側に戻る。

図３の図示しないもう一方の半分も駆動入力ギア70とベルト位置検知ユニット80を除いて全く対称構成となっているが上記制御動作については全く同一である。

上記一連の繰り返し制御動作によりベルト13は一定の蛇行を続けることになる。これにより、ベルト13は幅方向一方側へ寄り過ぎることがなく回転する。なお、前記制御にエラーが生じ、ベルト13が前記寄り位置Ｒ1，Ｆ1よりもさらに幅方向端部側の寄り位置Ｒ2，Ｆ2（図５参照）に移動したときは、ベルト13が端部に寄りすぎたことになる。このため、表示部にエラー表示をするとともに、画像形成動作を中止する。

［オイル塗布構成］
本実施形態の定着装置114は、ベルト13の内面側、すなわちベルト13が支持部材である加圧ローラ14及びステアリングローラ15と当接する面に潤滑剤であるオイルを塗布するように構成している。これにより、加圧パッド18や加圧ローラ14により加熱ローラ11へ押し付けられるベルト13に生ずる磨耗を低減している。次に本実施形態におけるオイル塗布構成について説明する。

本実施形態は、図２に示すように、オイル塗布ローラ16はベルト内面に供給するオイルを含浸したローラであり、潤滑剤供給部材となるものである。このオイル塗布ローラ16は、アーム17に軸受16ａを介して回転可能に支持されており、このアーム17はステアリングローラ15の軸受53に支持されている。

前記軸受16ａのアーム17に対する位置は、図６に示すように、オイル塗布ローラ16とステアリングローラ15が設定された接触面積が確保可能な位置に配置されている。

上記のように、ステアリングローラ15の軸受53に取り付けたアーム17にオイル塗布ローラ16を取り付け、かつ、このオイル塗布ローラ16をステアリングローラ15の周面に当接させる。オイル塗布ローラ16はステアリングローラ15の回転に従動して回転し、その際に含浸したオイルをステアリングローラ15の周面に供給する。これにより、オイル塗布ローラ16のオイルがステアリングローラ15を介してベルト内面に塗布される。そして、ステアリングローラ15が変位しても、ベルト内面の幅方向に均一に塗布される。

また、オイル塗布ローラ16はベルト13の内面に当接していないため、オイル塗布ローラ16がベルト支持ローラとなることがない。よって、ステアリングローラ15による寄り規制制御をする上で、ステアリングローラ15の回転軸が変位してもオイル塗布ローラ16がベルト13の寄り規制に影響を及ぼすことがない。

なお、上述した実施形態では、ベルトを支持するローラが２本の場合について説明した。しかし、ベルトを支持するローラは複数であればよく、３本以上の場合であってもよい。そして、オイル塗布ローラ16は前記複数の支持ローラのうち、ベルト13と加熱ローラ11との圧接部であるニップに対し、ベルト13の走行方向で最も上流に位置する支持ローラに当接するようにする。これにより、摺動抵抗の発生源である前記ニップを形成する加圧パッド18とベルト13の圧接部分に確実にオイルが塗布される。

そして、前記最上流に位置するローラが、回転軸が変位するステアリングローラであったとしても、オイル塗布ローラ16によってベルト寄り規制制御に影響を及ぼすことがない。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る装置について図７を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した第１実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは第１実施形態と異なる構成のみについて説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

本実施形態にあっては、オイル塗布ローラ16は軸受16ａを介してアーム17に回転可能に支持されている。そして、アーム17の軸受16ａの取付部には、軸受16ａがステアリングローラ15の中心に向かって移動可能なように長穴17ａによって支持されている。

前記軸受16ａと、ステアリングローラ15の回転中心であるローラ軸受53との間には付勢手段となる引っ張りバネ19が取り付けられている。これは、ステアリングローラ15の変位に追随するようにオイル塗布ローラ16を前記ステアリングローラ15に向けて付勢するものである。

上記のように、ステアリングローラ15に対しオイル塗布ローラ16を付勢することで、ステアリングローラ15に対するオイル塗布ローラ16の当接圧を自在に変更することが可能になる。このため、ステアリングローラ15やオイル塗布ローラ16の形状がばらついても、当接圧を略一定に保つことが可能になる。

〔第３実施形態〕
次に第３実施形態に係る装置について図８を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成も前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは前述した実施形態と異なる構成のみについて説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

本実施形態の画像加熱装置は、前述した実施形態の加熱ローラ11をエンドレスベルト30で構成し、このベルト30の内面側に摺動抵抗を低減する潤滑剤（オイル）供給手段を設けたものである。

ベルト30の構成はベルト13の構成と同じであり、移動手段の構成も同様である。すなわち、内部にニッケルなどの金属層を有する加熱ベルト30は駆動ローラ31と移動手段としてのステアリングローラ32に懸架されている。パッドステー37は駆動ローラ31、加圧ローラ14、加圧パッド18とともにニップを形成している。35は誘導加熱コイルであり、加熱ベルト30内部の金属層を発熱させる。

なお、加熱ベルト30の寄り制御方法については、第１実施形態で示した構成と同じものを用いている。

潤滑剤供給部材としてのオイル塗布ローラ33は、ステアリングローラ32の端部に配置されたアーム34によって支持され、軸受33ａを介して回転可能に支持され、ステアリングローラ32に当接ている。これにより、オイル塗布ローラ33に含浸したオイルはステアリングローラ32を介してベルト30の内面に塗布される。

また、オイル塗布ローラ33は、第２実施形態で示した構成と同様に、付勢手段によってステアリングローラ32に付勢されている。すなわち、アーム34の軸受33ａの取付部には、軸受33ａがステアリングローラ32の中心に向かって移動可能な長穴形状34ａが形成されている。

36はオイル塗布ローラ33をステアリングローラ32の中心方向に付勢するための付勢バネであり、オイル塗布ローラ33の軸受33ａとステアリングローラ32の軸受32ａに係止され、オイル塗布ローラ33をステアリングローラ32に引張付勢する。

なお、前記オイル塗布ローラ16及びオイル塗布ローラ33は付勢手段によってステアリングローラ15，32に付勢せず、第１実施形態で説明した支持構成にしてもよい。

上記のように構成しても、前述した第１実施形態及び第２実施形態と同様の効果を得ることができ、かつ、ニップ幅を広くとることができる。

画像形成装置の全体断面説明図である。 画像加熱装置の断面説明図である。 画像加熱装置の斜視説明図である。 ベルト位置検知構成の説明図である。 ベルトの寄りを検知するセンサフラグの説明図である。 オイル塗布ローラとステアリングローラの当接説明図である。 第２実施形態に係る画像加熱装置の断面説明図である。 第２実施形態に係る画像加熱装置の断面説明図である。 従来技術に係る画像加熱装置の説明図である。 従来技術に係る画像加熱装置の説明図である。

符号の説明

Ｓ …シート
11 …加熱ローラ
12 …ハロゲンヒータ
13 …加圧ベルト
14 …加圧ローラ
15 …ステアリングローラ
16 …オイル塗布ローラ
16ａ …軸受
16ａ15 …軸受
17 …アーム
17ａ …長穴
18 …加圧パッド
20 …側板
30 …加熱ベルト
31 …駆動ローラ
32 …ステアリングローラ
33ａ …軸受
33 …オイル塗布ローラ
33ａ …軸受
34 …アーム
34ａ …長穴形状
35 …誘導加熱コイル
37 …パッドステー
50 …ステッピングモータ
51 …ウォーム
52 …扇形ギア
53 …ローラ軸受
54 …支持アーム
55 …軸
70 …駆動入力ギア
80 …ベルト位置検知ユニット
81ａ，81ｂ …フォトセンサ
82 …センサフラグ
82ａ，82ｂ …切り欠き
83 …ベルト位置検知アーム
84 …回転軸
85 …付勢バネ
100 …画像形成装置
102 …感光ドラム
103 …帯電器
104 …露光装置
105 …レーザ光
106 …現像器
107 …転写ローラ
108 …クリーニング装置
109 …給送カセット
110 …給送ローラ
111 …レジストローラ対
112 …排出ローラ対
113 …排出トレイ
114 …定着装置

Claims (2)

1. シート上のトナー像をその間で加熱するエンドレスベルト及び回転体と、前記ベルトをその内側から走行可能に支持するローラと、前記ベルトの内側から加圧することで前記ベルトを前記回転体に圧接させるパッドと、前記ベルトの内面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給部材と、を有する画像加熱装置において、
   前記潤滑剤供給部材を前記ローラに当接させることで潤滑剤が前記ローラを介して供給されるように構成したことを特徴とする画像加熱装置。
2. 前記ローラの少なくとも長手方向一端側を変位させることで前記ベルトをその幅方向へ移動させる移動手段と、前記移動手段による前記ローラの変位に追随するように前記潤滑剤供給部材を前記ローラに向けて付勢する付勢手段と、を有することを特徴とする請求項１の画像加熱装置。

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