JP2017009944A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト内部に潤滑剤を塗布する定着装置において、潤滑剤がベルト端部から漏れ出し、定着や加圧部材の表面および記録材を汚染するという問題がある。
【解決手段】定着ベルト端部から漏れ出した潤滑剤が、定着ベルトの回転に伴って潤滑剤回収部材にかきとられることで、定着や加圧部材の表面および記録材の汚染を防止する。
【選択図】図６

Description

本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

未定着トナー画像を加熱溶融定着する定着装置として、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ニップを形成し、定着を行うローラ定着方式が一般的である。近年、ベルトを介して記録材上の未定着トナー画像を定着するベルト定着方式が盛んに用いられるようになっている。ベルト定着方式は、ローラ定着方式に比べ、装置を大型化することなく広いニップを形成することができるので、ウエイトタイム短縮、装置の小型化、高速化対応が可能である。

特許文献１のようなフィルム加熱方式の定着装置が実用化されている。加熱体としての例えばセラミックヒータと、加圧部材としての加圧ローラとの間に加熱部材としての耐熱性樹脂フィルム（以下、定着フィルムと記す）を挟ませて圧接ニップ部（以下、定着ニップ部と記す）を形成させ、該定着ニップ部の定着フィルムと加圧ローラとの間に未定着トナー画像を形成担持させた記録材を導入して定着フィルムと一緒に挟持搬送させることで、定着フィルムを介してセラミックヒータの熱を与えながら定着ニップ部の加圧力で未定着トナー画像を記録材面に定着させるものである。

また、ベルト定着方式として、内部に加熱源を有する定着ローラと加圧部材として加圧フィルムから構成される定着装置も実用化されている。このような定着装置の場合、フィルムの内面とフィルム内面と摺擦する部材との間には耐熱性の摺動グリスやオイル等の潤滑剤が塗布されており、定着フィルムの摺動性を保っている。このような方式においては、長期使用時に潤滑剤がフィルム端部から漏れ出し、定着部材や加圧部材表面および記録材を汚染するという問題がある。特許文献２ではフィルム端部から潤滑剤が漏れ出す問題に対して、フィルムガイド部材の外周面やフィルムの内周面に溝を設けることで漏れ出しを抑制している。

特開２００２−３２３８２１号公報 特開２００２−３５７９８６号公報

ところで、特許文献２に記載されているようなフィルムガイド部材の外周面やフィルム内面に溝を設けた場合は、少量の潤滑剤であればフィルム端部からの漏れ出しの抑制が可能である。しかしながら、長期に使用される場合や潤滑剤の量が多い場合においては、溝部で潤滑剤をせき止めきれずに、フィルム端部から漏れ出してしまうという問題が発生する。

そこで、本発明の目的は、潤滑剤量にかかわらず長期に亘って、ベルト端部からの潤滑剤の漏れ出しを抑制することができる画像加熱装置を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明に係る画像加熱装置は、
定着部材２０と、前記定着部材２０と互いに圧接させて回転駆動する加圧部材２２と、前記定着部材２０の軌道を規制する規制部材４００と、前記定着部材２０を加熱する発熱部材１００と、前記発熱部材１００に潤滑剤を塗布し、前記定着部材２０と加圧部材２２の間に形成される定着ニップＮに被加熱材を通過させることで、前記定着部材２０の熱を被加熱材に付与する定着装置において、前記規制部材４００は、前記定着部材２０の内面と摺擦していない位置に、漏れ出した潤滑剤を回収する少なくとも１つ以上の潤滑剤回収部材４００ｂ（４００ｆ）を有することを特徴とする。

本発明の画像加熱装置によれば、ベルト端部からの潤滑剤の漏れ出しを抑制し、装置内部や記録材の汚染を防止することが可能となる。

実施例における画像形成装置の概略構成図 本発明の定着装置の短手方向断面模式図 本発明の定着装置の構成を説明する図 本発明の実施例１におけるフランジの外面図 本発明の実施例１におけるフランジの内面図 本発明の実施例１におけるフランジの側面図 本発明の実施例１におけるフランジの平面図 本発明の実施例２におけるフランジの外面図 本発明の実施例２におけるフランジの内面図 本発明の実施例２におけるフランジの側面図 本発明の実施例２におけるフランジの平面図

以下に、実施例を挙げて、本発明をより具体的に説明する。なお、これら実施例は、本発明を適用できる実施形態の一例ではあるものの、本発明はこれら実施例にのみ限定されるものではなく本発明の思想の範囲内において種々の変形が可能である。

●画像形成装置
図１は本実施形態の画像形成装置の一例であるカラー電子写真プリンタの断面図であり、シートの搬送方向に沿った断面図である。本実施形態では、カラー電子写真プリンタを単に「プリンタ」という。
シートは、トナー像が形成されるものである。シートの具体例として、普通紙、普通紙の代用品である樹脂製のシート状のもの、厚紙、オーバーヘッドプロジェクター用などがある。

図１に示すプリンタは、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｂｋ（ブラック）の各色の画像形成部１０を備えている。感光ドラム１１は、帯電器１２によってあらかじめ帯電される。その後、感光ドラム１１は、レーザスキャナ１３によって、潜像を形成されている。潜像は、現像器１４によってトナー像になる。感光ドラム１１のトナー像は、一次転写ブレード１７０によって、像担持体である例えば中間転写ベルト３１に順次転写される。転写後、感光ドラム１１に残ったトナーは、クリーナ１５によって除去される。

この結果、感光ドラム１１の表面は、清浄になり、次の画像形成に備える。
一方、シートＰは、給紙カセット２００、又はマルチ給紙トレイ２５から、１枚ずつ送り出されてレジストローラ対２３０に送り込まれる。レジストローラ対２３０は、シートＰを一旦受け止めて、シートが斜行している場合、真っ直ぐに直す。そして、レジストローラ対２３０は、中間転写ベルト３１上のトナー像と同期を取って、シートを中間転写ベルト３１と二次転写ローラ３５との間に送り込む。中間転写ベルト上のカラーのトナー像は、転写体である例えば二次転写ローラ３５によってシートＰに転写される。

その後、シートのトナー像は、シートが定着器４０によって、加熱加圧されることでシートに定着される。シートの片面だけにトナー像を形成する場合、切り換えフラッパ６１の切り換えによりシートを排紙ローラ６３を介してシートを画像形成装置１の側面に配置されている排紙トレイ６４に排出するか、画像形成装置１の上面に配置されている排紙トレイ６５に排出される。切り換えフラッパ６１が破線の位置にある場合には、シートＰはフェイスアップ（トナー像が上側）で排紙トレイ６４上に排出され、切り換えフラッパ６１が実線の位置にある場合には、シートＰは、フェイスダウン（トナー像が下側）で排紙トレイ６５に排出される。

シートの両面にトナー像を形成する場合、定着器４０によってトナー像を定着されたシートＰは、実線の位置にいるフラッパ６１によって上方へ案内されて、後端が反転ポイントＲに達したとき、搬送路７３によってスイッチバック搬送されて表裏反転される。その後、シートＰは、両面搬送路７０を搬送されて、片面画像形成と同様の過程をへて他方の面にトナー像を形成されて、排紙トレイ６４または排紙トレイ６５上に排出される。フラッパ６１、スイッチバック搬送路７３等で構成される部分は、反転手段の一例である。

●定着装置
次に、本発明の特徴部分である定着部４０について説明する。図２は定着装置４０の短手方向断面模式図、図３は定着装置４０の概略構成図である。

２０は発熱体を備えた円筒状の定着ベルト（エンドレスベルト）である。２２は定着ベルトとの間で定着ニップを形成する加圧ローラである。

４００は定着ベルト２０の長手方向移動および周方向の形状を規制する規制部材としての左右の定着フランジである。１７は定着ベルト２０内部に配置された支持ステーであり、定着ベルト２０を加圧ローラ２２方向へ加圧付勢するバックアップ部材１６を支持する。

定着ベルト２０はバックアップ部材１６の外側にルーズに被せられ、支持ステー１７の左右の外方延長腕部１７ａにそれぞれ左右の定着フランジ４００を嵌着する。図３は一端部側の定着フランジ４００と支持ステー１７の左右の外方延長腕部１７ａ部分の斜視図である。そして、左右の定着フランジ４００の加圧部４００ｂと加圧アーム４１との間に加圧バネ４２を縮設する。これにより、左右の定着フランジ４００、支持ステー１７、バックアップ部材１６を介して定着ベルト２０が加圧ローラ２２の上面に対して所定の押圧力で加圧され、所定幅の定着ニップＮが形成される。

本実施例に於ける加圧力は一端側が１５６．８Ｎ、総加圧力が３１３．６Ｎ（３２ｋｇｆ）である。支持ステー１７は高い圧力を掛けられても撓みにくい材質であることが望ましく、本実施例においてはＳＵＳ３０４を用いている。

１００は加熱体としてのとしてのセラミックヒータ（以下、ヒータと記す）である。このヒータ１００は図面に垂直方向を長手とする細長薄板状のセラミック基板と、この基板面に具備させた通電発熱抵抗体層を基本構成とするもので、発熱抵抗体層に対する通電により全体に急峻な立ち上がり特性で昇温する、低熱容量のヒータである。本実施例においては、厚み６００μmのセラミック基板上に発熱抵抗層を形成させている。

１６は上記のヒータ１００を固定支持させたニップ形成部材である。このニップ形成部材１６は横断面略半円弧状樋型で、図面に垂直方向を長手とする耐熱性樹脂等の断熱性部材である。省エネルギーの観点から支持ステー１７への熱伝導の少ない材料を用いるのが望ましく、例えば、耐熱ガラスや、ポリカーボネート、液晶ポリマー等の耐熱性樹脂が用いられる。本実施例では住友化学（株）製のスミカスーパーＥ５２０４Ｌを用いた。ヒータ１００はこのニップ形成部材１６の下面に長手に沿って形成具備させた溝部にヒータ表面側を下向きに露呈させて嵌め入れて耐熱性接着剤等により固定して配設してある。

加圧ローラ２２は、ステンレス製の芯金上に、厚み約３ｍｍのシリコーンゴム層、さらに厚み約５０μｍのＰＦＡ樹脂チューブが順に積層された多層構造とされている。この加圧ローラ２２の芯金の両端部が不図示の奥側と手前側の側板間に回転可能に軸受保持されている。

２３、２５は温度検知手段としてのメインサーミスタおよびサブサーミスタである。メインサーミスタ２３、サブサーミスタ２５はセラミックヒータの反ニップ側に当接させており、長手方向の通紙基準中央から３５ｍｍ、１４６ｍｍの位置に配置される。
メインサーミスタ２３、サブサーミスタ２５は図示しないＡ／Ｄコンバータを介して制御手段としての制御回路部（ＣＰＵ）に接続される。この制御回路部はサーミスタからの出力を所定の周期でサンプリングしており、得られた温度情報を発熱体への通電制御に反映させる。つまり、制御回路部は、メインサーミスタ２３、サブサーミスタ２５の出力をもとに、発熱体への通電制御内容を決定し、電源部から発熱体へ供給する通電を制御する。

定着ベルト２０は、熱伝導率が高く引張り強度が高い金属層に重ねて熱伝導率の高いゴム材料の弾性層を形成し、表面にフッ素樹脂の離型層を形成して内径φ２５ｍｍの無端状に形成されている。金属層は、厚さ５０μｍのステンレス材料、弾性層は、熱伝導率が１．０Ｗ／ｍ・Ｋのシリコーンゴム、離型層は、厚さ３０μｍのＰＦＡチューブである。

加圧ローラ２２は、鉄、アルミ等の円筒材料で形成された軸部材の外側に柔軟なゴム材料の弾性層を形成している。加圧ローラ２２は、弾性層の表面をＰＦＡチューブの離型層で覆って外径φ２５ｍｍ形成されている。軸部材は、外径φ１０ｍｍ、肉厚３ｍｍのアルミ管を用い、弾性層は、肉厚３ｍｍ、アスカー硬度６４°のシリコーンゴム、ＰＦＡチューブの厚みは５０μｍである。

加圧ローラ２２は矢印の方向に所定の周速度で回転駆動される。これと圧接された関係にある定着ベルト２０は加圧ローラ２２によって従動し所定の速度で回転する。定着ベルト２０の内面にはグリスが塗布され、バックアップ部材１６と定着ベルト２０内面との摩擦に起因して発生する、定着ベルト２０内面の磨耗を低減する。

加圧ローラ２２が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着ベルト２０が従動回転すると、ヒータ１００の発熱層に通電が行われる。そして、定着ベルト２０の温度が設定温度に立ち上がると、定着ニップ部Ｎに未定着トナー像を担持した記録材Ｐが入り口ガイド２３に沿って案内されて導入される。

定着ニップ部Ｎにおいて、記録材Ｐのトナー像担持面側が定着ベルト２０の外面に密着し、記録材が定着ベルト２０と共に移動する。定着ニップ部Ｎでの挟持搬送過程において、発熱層で発生した熱が記録材Ｐに付与され、未定着トナー像ｔが記録材Ｐ上に溶融定着される。定着ニップ部Ｎを通過した記録材Ｐは定着ベルト２０から曲率分離され、定着排紙ローラ２６で排出される。

［実施例１］
以下の説明において、定着装置４０またはこれを構成している部材の幅方向とは記録材搬送路面内において記録材搬送方向に直交する方向に並行な方向である。加熱定着装置６に関し、正面とは記録材入口側から見た面、背面とはその反対側の面（記録材出口側）である。左右とは装置を正面から見て左（手前側）または右（奥側）である。上流側と下流側とは記録材搬送方向に関して上流側と下流側である。

図４、５、６、７は実施例１におけるフランジ４００の外面図、内面図、側面図、平面図である。フランジ４００は、ＰＰＳ、液晶ポリマー、フェノール樹脂等の耐熱樹脂により形成されており、鍔部４００ａと鍔部４００ａの内面側に設けた定着ベルト内挿入部４００ｃと外周面側に設けた加圧受け部４００ｄと加圧受け部の基部の両サイドに設けた保持筺体嵌合用の縦方向の溝部４００e等からなる。

鍔部４００ａは下部を切り欠いた板状部で、円筒状の定着ベルト２０の外径よりも大径にしてある。また、漏れ出した潤滑剤を回収するために、鍔部４００ａの内面すなわちフランジ側壁に、少なくとも１つ以上の潤滑剤回収溝部４００ｂを設けた構成にしてある。潤滑剤回収溝部４００ｂは例えば２ｍｍ×２ｍｍ×２ｍｍの凹形状で、定着ベルト２０の回転軌跡上に配設されている。

定着ベルト内挿入部４００ｃは下部を切り欠いた短筒状で、その外径は円筒状の定着ベルト２０の内径とほぼ同じか少し小径にしてあり、鍔部４００ａに対してほぼ同心である。円筒状の定着ベルト２０の端部に挿入され定着ベルト２０の端部内面を受ける。加圧受け部４００ｄはバネ受け部４１との間に加圧バネ４２を縮設する部分であり、加圧バネ４２を規制してある。

フランジ４００は加圧受け部４００ｄの基部の両サイドに設けた保持筺体嵌合用の縦方向溝部４００ｅを保持筺体３４の嵌合溝３６に挿入して係合させることで保持筺体３４に対してスラスト方向への移動が規制される。

定着ベルト端部内面は、フランジ４００の短筒状の定着ベルト内挿入部４００ｃ外面に保持されるとともに、定着ベルト端部が鍔部４００ａの内面すなわちフランジ側壁に受け止められて、そのフランジ側壁に定着ベルト端部が摺擦しながら定着ベルト２０は回転することで、定着ベルト端部からの潤滑剤の漏れ出しを潤滑剤回収溝部４００ｂで効果的に回収することができる。また、潤滑剤回収溝部４００ｂにより潤滑材の漏れ出しを抑制できるので潤滑竿の塗布総量を増加させることで、潤滑剤の枯渇による潤滑性能の低下を防止し、定着ベルト２０の寿命や性能の低下を抑制することができる。

［実施例２］
本実施例の構成は、第1の実施例とほぼ同様であるので、主な相違点のみ説明する。

図８、９、１０、１１は実施例２におけるフランジ４００の外面図、内面図、側面図、平面図である。

本実施例では、鍔部４００ａの内面すなわちフランジ側壁に、漏れ出した潤滑剤を回収する潤滑剤回収部材４００ｆを設けた構成にしてある。

潤滑剤回収部材４００ｆは定着ベルト２０の外周面と、例えば、ノーメックス（商品名）からなるフェルト部材４００ｇで当接され、定着ベルト２０の回転方向上流側に溝部４００ｈが設けてある。また、潤滑剤回収部材４００ｇに溜まった潤滑剤が流れ落ちないように、溝部４００ｈが下方を向かない位置に配設されている。

定着ベルト端部内面は、フランジ４００の短筒状の定着ベルト内挿入部４００ｃ外面に保持されるとともに、定着ベルト端部が鍔部４００ａの内面すなわちフランジ側壁に受け止められて、定着ベルト２０が回転することで、定着ベルト２０の端部からの潤滑剤の漏れ出しを、定着ベルト２０の外周面と摺擦するフェルト部材４００ｇでせき止め、溝部４００ｈを含む潤滑剤回収部材４００ｅで回収することができる。また、フェルト部材４００ｇおよび溝部４００ｈを含む潤滑剤回収部材４００ｆにより潤滑剤の漏れ出しを抑制できるので潤滑剤の塗布総量を増加させることで、潤滑剤の枯渇による潤滑性能の低下を防止し、定着ベルト２０の寿命や性能の低下を抑制することができる。

１１ 感光ドラム、１２ 帯電器、１３ レーザースキャナ、１４ 現像器、
１６ バックアップ部材、１７ 支持ステー、２０ 定着ベルト、２２ 加圧ローラ、
２３ ヒータサーミスタ、４０ 定着フランジ、１００ セラミックヒータ

Claims (4)

1. 定着部材２０と、前記定着部材２０と互いに圧接させて回転駆動する加圧部材２２と、前記定着部材２０の軌道を規制する規制部材４００と、前記定着部材２０を加熱する発熱部材１００と、前記発熱部材１００に潤滑剤を塗布し、前記定着部材２０と加圧部材２２の間に形成される定着ニップＮに被加熱材を通過させることで、前記定着部材２０の熱を被加熱材に付与する定着装置において、前記規制部材４００は、前記定着部材２０の内面と摺擦していない位置に、漏れ出した潤滑剤を回収する少なくとも１つ以上の潤滑剤回収部材４００ｂ（４００ｆ）を有することを特徴とする定着装置。
2. 前記潤滑剤回収部材４００ｂは、前記規制部材４００側壁に凹部を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記潤滑剤回収部材４００ｆは、前記定着部材２０の外周面と摺擦する位置に配設することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
4. 前記潤滑剤回収部材４００ｆは、前記定着部材２０の回転方向上流側に凹部を有し、下方を向かないことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の定着装置。