JP6124118B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、プリンタ、ファクシミリ、複写機などの画像形成装置に用いられる定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。

複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはこれらの複合機等の各種画像形成装置に用いられる定着装置として、金属基材と弾性ゴム層などから成る薄肉の定着ベルトを備えるものが知られている。このように、低熱容量化された薄肉の定着ベルトを備えることで、定着ベルトの加熱に必要なエネルギーを大幅に低減することができ、ウォームアップ時間や、ファーストプリント時間の短縮化を図れる。

特許文献１に記載の定着装置には、無端状の定着ベルトと、定着ベルトの外周面と接する加圧ローラと、定着ベルトの内周側に配置され定着ベルトを介して加圧ローラと当接するニップ形成部材とによって、定着ベルトと加圧ローラとの間にニップ部が形成される。

定着ベルトの内周側には、輻射熱によって定着ベルトを用紙幅方向全域にわたって加熱する加熱手段である熱源が設けられている。そして、熱源からの輻射熱によってニップ形成部材を配設した箇所以外で定着ベルトを直接加熱することができるので、熱源から定着ベルトへの伝熱効率が大幅に向上する。これにより、消費電力の低減を図ることができると共に、加熱待機時からのファーストプリントタイムをさらに短縮することができる。

また、定着ベルトの回転をガイドするガイド部材が、定着ベルトの幅方向両端部の内周面と接触可能に設けることが知られている（特許文献２など）。これにより、定着ベルトを所定の軌跡で回転させることができる。

また、ニップ形成部材と定着ベルトとの摺動性を高めるために、ニップ形成部材の表面に定着ベルトの内周面と摺擦する平滑性の高い摺動部材である摺動シートが設けることが知られている（特許文献３など）。そして、この摺動シートに、シリコーンオイルなどの潤滑剤が含浸されることで、耐摩耗性を高めたり、定着ベルトと摺動シートとの摩擦抵抗を下げたりすることができる。

しかしながら、加圧ローラにより加圧されることで摺動シートから押し出された潤滑剤が、定着ベルトの回転などにより、定着ベルトの幅方向両端部の内周面とガイド部材との間に入り込み、ガイド部材を伝って経時で定着ベルトの幅方向両端部から漏洩してしまう。

このように潤滑剤が漏洩すると、摺動シートに残留する潤滑剤の量が不足してしまう。そのため、経時で摺動シートが定着ベルトとの摺擦により摩耗破断したり、定着ベルトと摺動シートとの摩擦抵抗が上がって、定着ベルトを回転させるためのトルクが異常に上昇したりするといった問題が生じる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、経時で摺動部材の潤滑機能が低下するのを抑制できる定着装置、及び、その定着装置を備えた画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転可能な無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトを加熱する加熱手段と、前記定着ベルトの外周面と当接する加圧部材と、前記定着ベルトの内周側に配置され該定着ベルトを介して前記加圧部材と当接しニップ部を形成するニップ形成部材と、前記ニップ形成部材の表面に設けられ該定着ベルトの内周面と摺擦する、潤滑剤が含浸された摺動部材と、前記定着ベルトの幅方向両端部の内周面と接触可能に設けられ、該定着ベルトの回転をガイドするガイド部材とを備えた定着装置において、前記摺動部材に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を設け、画像形成時以外に画像形成時での前記定着ベルトの回転方向とは逆方向に、前記定着ベルトを一定時間回転させる逆回転動作を行い、該逆回転動作の逆転量は、装置の使用量に応じて変更することを特徴とするものである。

本発明においては、潤滑剤供給手段によって摺動部材に潤滑剤を供給することで、経時で摺動部材に残留する潤滑剤が不足するの抑制できる。よって、経時で摺動部材の潤滑機能が低下するのを抑制することができる。

以上、本発明によれば、経時で摺動部材の潤滑機能が低下するのを抑制できるという優れた効果がある。

実施形態に係る定着装置の断面図。 実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。 金属熱伝導体を介して定着ベルトを間接的に加熱する定着装置の一例を示す図。 （ａ）定着装置の定着ベルト幅方向（軸方向）端部側の斜視図、（ｂ）定着装置の定着ベルト幅方向（軸方向）端部側の平面図、（ｃ）定着装置を定着ベルト幅方向（軸方向）から見た、ニップ部よりも端部側における定着装置の断面図。 実施形態に係る定着装置の他の構成例を示す概略構成図。

以下、図面により本発明を実施するための形態について説明する。
なお、本発明の実施の形態を説明するための各図面において、同一の機能もしくは形状を有する部材や構成部品等の構成要素については、判別が可能な限り同一符号を付すことにより一度説明した後ではその説明を省略する。

まず、図２を参照して、本発明の実施の一形態に係る画像形成装置１の全体構成及び動作について説明する。

図２に示す画像形成装置１は、カラーレーザープリンタであり、その装置本体の中央には、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋが設けられている。各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、カラー画像の色分解成分に対応するイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の異なる色の現像剤を収容している以外は同様の構成となっている。

具体的に、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、潜像担持体としてのドラム状の感光体５と、感光体５の表面を帯電させる帯電装置６と、感光体５の表面にトナーを供給する現像装置７と、感光体５の表面をクリーニングするクリーニング装置８などを備える。

なお、図２では、ブラックの作像部４Ｋが備える感光体５、帯電装置６、現像装置７、クリーニング装置８のみに符号を付しており、その他の作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃにおいては符号を省略している。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの下方には、感光体５の表面を露光する露光装置９が配設されている。露光装置９は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を有し、画像データに基づいて各感光体５の表面へレーザー光を照射するようになっている。

各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋの上方には、転写装置３が配設されている。転写装置３は、中間転写ベルト３０と、４つの一次転写ローラ３１と、二次転写ローラ３６と、二次転写バックアップローラ３２と、クリーニングバックアップローラ３３と、テンションローラ３４と、ベルトクリーニング装置３５とを備える。

中間転写ベルト３０は、無端状のベルトであり、二次転写バックアップローラ３２、クリーニングバックアップローラ３３及びテンションローラ３４によって張架されている。ここでは、二次転写バックアップローラ３２が回転駆動することによって、中間転写ベルト３０は図の矢印で示す方向に周回走行（回転）するようになっている。

４つの一次転写ローラ３１は、それぞれ、各感光体５との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで一次転写ニップを形成している。また、各一次転写ローラ３１には、図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）と交流電圧（ＡＣ）との少なくとも一方が、各一次転写ローラ３１に印加されるようになっている。

二次転写ローラ３６は、二次転写バックアップローラ３２との間で中間転写ベルト３０を挟み込んで二次転写ニップを形成している。また、一次転写ローラ３１と同様に、二次転写ローラ３６にも図示しない電源が接続されており、所定の直流電圧（ＤＣ）と交流電圧（ＡＣ）との少なくとも一方が、二次転写ローラ３６に印加されるようになっている。

ベルトクリーニング装置３５は、中間転写ベルト３０に当接するように配設されたクリーニングブラシとクリーニングブレードを有する。このベルトクリーニング装置３５から伸びた図示しない廃トナー移送ホースは、図示しない廃トナー収容器の入口部に接続されている。

プリンタ本体の上部には、ボトル収容部が設けられており、ボトル収容部には補給用のトナーを収容した４つのトナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが着脱可能に装着されている。各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと各現像装置７との間には、図示しない補給路が設けてあり、この補給路を介して各トナーボトル２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋから各現像装置７へトナーが補給されるようになっている。

一方、プリンタ本体の下部には、記録媒体としての用紙Ｐを収容した給紙トレイ１０や、給紙トレイ１０から用紙Ｐを搬出する給紙ローラ１１等が設けられている。ここで、記録媒体には、普通紙以外に、厚紙、はがき、封筒、薄紙、塗工紙（コート紙やアート紙等）、トレーシングペーパ、ＯＨＰシート等が含まれる。また、図示しないが、手差し給紙機構が設けてあってもよい。

プリンタ本体内には、用紙Ｐを給紙トレイ１０から二次転写ニップを通過させて装置外へ排出するための搬送路Ｒが配設されている。搬送路Ｒにおいて、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向上流側には、二次転写ニップへ用紙Ｐを搬送する搬送手段としての一対のレジストローラ１２が配設されている。

また、二次転写ローラ３６の位置よりも用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐに転写された未定着画像を定着するための定着装置２０が配設されている。さらに、定着装置２０よりも搬送路Ｒの用紙搬送方向下流側には、用紙を装置外へ排出するための一対の排紙ローラ１３が設けられている。また、プリンタ本体の上面部には、装置外に排出された用紙をストックするための排紙トレイ１４が設けてある。

以上の構成を備えた画像形成装置の基本動作は次の通りである。
作像動作が開始されると、各作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋにおける各感光体５が図示しない駆動装置によって図中時計回り方向に回転駆動され、各感光体５の表面が帯電装置６によって所定の極性に一様に帯電される。

帯電された各感光体５の表面には、露光装置９からレーザー光がそれぞれ照射されて、各感光体５の表面に静電潜像が形成される。このとき、各感光体５に露光する画像情報は所望のフルカラー画像をイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように各感光体５上に形成された静電潜像に、各現像装置７によってトナーが供給されることにより、静電潜像はトナー画像として顕像化（可視像化）される。

また、作像動作が開始されると、二次転写バックアップローラ３２が図中反時計回り方向に回転駆動し、中間転写ベルト３０を図中矢印で示す方向に周回走行させる。そして、各一次転写ローラ３１に、トナーの帯電極性と逆極性の定電圧または定電流制御された電圧が印加される。これにより、各一次転写ローラ３１と各感光体５との間の一次転写ニップにおいて転写電界が形成される。

その後、各感光体５の回転に伴い、感光体５上の各色のトナー画像が一次転写ニップに達したときに、上記一次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、各感光体５上のトナー画像が中間転写ベルト３０上に順次重ね合わせて転写される。このようにして、中間転写ベルト３０の表面にフルカラーのトナー画像が担持される。

また、中間転写ベルト３０に転写しきれなかった各感光体５上のトナーは、クリーニング装置８によって除去される。その後、図示しない除電装置によって各感光体５の表面が除電され、表面電位が初期化される。

画像形成装置の下部では、給紙ローラ１１が回転駆動を開始し、給紙トレイ１０から用紙Ｐが搬送路Ｒに送り出される。搬送路Ｒに送り出された用紙Ｐは、レジストローラ１２によってタイミングを計られて、二次転写ローラ３６と二次転写バックアップローラ３２との間の二次転写ニップに送られる。このとき、二次転写ローラ３６には、中間転写ベルト３０上のトナー画像のトナー帯電極性と逆極性の転写電圧が印加されており、これにより、二次転写ニップに転写電界が形成されている。

その後、中間転写ベルト３０の周回走行に伴って、中間転写ベルト３０上のトナー画像が二次転写ニップに達したときに、上記二次転写ニップにおいて形成された転写電界によって、中間転写ベルト３０上のトナー画像が用紙Ｐ上に一括して転写される。また、このとき用紙Ｐに転写しきれなかった中間転写ベルト３０上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置３５によって除去され、除去されたトナーは図示しない廃トナー収容器へと搬送され回収される。

その後、用紙Ｐは定着装置２０へと搬送され、定着装置２０によって用紙Ｐ上のトナー画像が用紙Ｐに定着される。そして、用紙Ｐは、排紙ローラ１３によって装置外へ排出され、排紙トレイ１４上にストックされる。

以上の説明は、用紙上にフルカラー画像を形成するときの画像形成動作であるが、４つの作像部４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋのいずれか１つを使用して単色画像を形成したり、２つまたは３つの作像部を使用して、２色又は３色の画像を形成したりすることも可能である。

ここで、周知のように、電子写真方式による画像形成装置は、次の工程を経て複写画像を出力する。つまり、潜像担持体である感光体上に形成された静電潜像がトナーにより可視像処理され、トナー像が記録紙などの記録媒体に転写されたうえで定着されることにより複写画像が出力される。

画像形成装置に用いられる定着方式には、熱ローラ定着方式、ベルト定着方式、フィルム定着方式および電磁誘導加熱定着方式などがある。

熱定着ローラ方式には、記録紙の搬送路を挟んで対向しながら当接する定着ローラ及び加圧ローラが用いられる。この方式では、定着ローラ内に設けられている熱源からの熱と加圧ローラからの加圧力に相当する圧力との作用によってトナー像が記録紙に融解浸透される。記録紙に対してトナー像が融解浸透される現象は以下の構成を備えた定着方式においても同じである。

ベルト定着方式には、定着ローラに代えて熱良導体となる定着ベルトと加圧ローラおよびベルトを捲装されるローラそしてベルトに対する加熱源が用いられる（例えば、特許文献４）。

フィルム定着方式には、定着ローラに代えて熱良導体となる定着ベルトと加圧ローラおよびベルトを捲装されるローラそしてベルトに対する加熱源が用いられる（例えば、特許文献５）。

電磁誘導加熱定着方式には、発熱効率を高める電磁誘導コイルを加熱部材に設ける構成が用いられる（例えば、特許文献４）。

定着方式には、次に挙げる要求課題がある。
ウォームアップ時間を短縮すること、さらには、ファーストプリント時間を短縮することである。なお、ウォームアップ時間とは、電源投入時など、常温状態から印刷可能な所定温度（リロード温度）までに要する時間のことである。また、ファーストプリント時間とは、印刷要求を受けた後、印刷準備を経て印字動作を行い排紙が完了するまでに必要な時間のことである。

定着装置では、次の理由により定着不良が発生することがある。
画像形成装置は、高速処理が行える装置である。高速処理により単位時間あたりの定着枚数、つまり、定着装置を通過する通紙枚数が増加すると、高速移動する記録紙への供給熱量も増加させなければならない。これは、記録紙が定着装置を通過する時間が短くなるのに合わせて定着に必要な熱量を記録紙に与えるためである。

しかし、連続印刷のはじめに必要な熱量の確保ができていないと温度の落ち込みが大きく、高速化された連続印刷時に必要な熱量に達しないままで通紙されると定着不良を発生する虞がある。

また、画像形成装置の高速化に伴い、単位時間あたりの通紙枚数が増え、必要熱量が増大しているため、特に連続印刷のはじめに熱量が不足する、いわゆる温度落ち込みが問題となることがあり、高速化した場合の定着不良を起こす問題がある。

一方、上記に挙げた定着方式とは別に、セラミックヒータを用いたサーフ定着方式と称される定着方式がある。

サーフ定着方式は、ニップ部のみを局所加熱され、その他の部分では加熱されない構成が用いられる。この定着方式では、ベルト方式の定着装置に比べ、低熱容量化，小型化が可能となるため、所定温度への立ち上がりやファーストプリント時間の短縮が可能となる反面、次の問題がある。

つまり、サーフ定着方式は、局所以外の部分では加熱されていないので、ニップの用紙などの入口において定着ベルトは最も冷えた状態にあり、定着不良が発生しやすくなるという問題がある。特に、高速機においては、定着ベルトの回転が速く、ニップ部以外でのベルトの放熱が多くなるため、より定着不良が発生しやすくなるという問題がある。

そこで、このような問題に対処するため、定着ベルトを用いる構成において、高生産の画像形成装置に搭載されても、良好な定着性を得ることができるようにした定着装置が提案されている（例えば、特許文献６）。

特許文献６に開示された定着装置では、図３に示す構成が用いられている。
定着ベルト１００、定着ベルト１００の内部に配設されたパイプ状の金属熱伝導体２００、金属熱伝導体２００内に配設された熱源３００、及び、定着ベルト１００を介して金属熱伝導体２００に当接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ４００を備えている。

加圧ローラ４００の回転により定着ベルト１００は連れ回りし、このとき、金属熱伝導体２００は定着ベルト１００の移動をガイドする。また、金属熱伝導体２００内の熱源３００により金属熱伝導体２００を介して定着ベルト１００が加熱されることで、定着ベルト１００全体を温めることを可能にしている。これにより、加熱待機時からのファーストプリントタイムを短縮することができ、かつ高速回転時の熱量不足を解消することが可能となっている。

しかし、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイム向上のためには、熱効率をより一層向上させる必要がある。

そこで、本実施形態の定着装置２０では、定着ベルト２１を、金属熱伝導体（図３において符号２００で示す部材）を介して間接的に加熱するのではなく、定着ベルト２１を金属熱伝導体を介さずに直接加熱する構成を採用している。これにより、消費電力の低減を図ることができると共に、加熱待機時からのファーストプリントタイムをさらに短縮することができる。また、金属熱伝導体を設けないことによるコストダウンも期待できる。

次に、図１に基づき、定着装置２０の構成について説明する。図４は、本実施形態に係る定着装置２０の断面図である。

定着装置２０は、内部が中空な表面無端移動体である定着部材としての定着ベルト２１と、定着ベルト２１に対向して回転可能に設けられた対向回転体からなる加圧部材としての加圧ローラ２２とを備えている。

定着ベルト２１の内側には、定着ベルト２１を加熱する熱源としてのハロゲンヒータ２３と、定着ベルト２１を介して対向する加圧ローラ２２とニップ部Ｎを形成するニップ形成部材２４とが設けられている。さらに、定着ベルト２１の内側には、ニップ形成部材２４を支持する支持部材としてのステー２５と、ハロゲンヒータ２３から放射される光を定着ベルト２１へ反射する反射部材２６とが設けられている。

また、定着装置２０は、定着ベルト２１の温度を検知する温度検知手段としての温度センサ２７と、定着ベルト２１から用紙Ｐを分離する記録媒体分離手段としての分離部材２８と、加圧ローラ２２を定着ベルト２１へ加圧する不図示の加圧手段等を備えている。

定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状のベルト部材（フィルムも含む）が用いられる。

定着ベルト２１は、ニッケルもしくはステンレス鋼等の金属材料またはポリイミド（ＰＩ）などの樹脂材料で形成された内周側の基材を有している。また、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（ＰＦＡ）またはポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などで形成された外周側の離型層を備えている。また、基材と離型層との間に、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、又はフッ素ゴム等のゴム材料で形成された弾性層を介在させてもよい。

加圧ローラ２２は、芯金２２ａ、弾性層２２ｂ及び離型層２２ｃによって構成されている。なお、弾性層２２ｂは芯金２２ａの表面に配置されており、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、またはフッ素ゴム等が用いられる。また、離型層２２ｃは弾性層２２ｂの表面に設けられ、ＰＦＡまたはＰＴＦＥ等が用いられる。加圧ローラ２２は、図示しない加圧手段によって定着ベルト２１側に向けて加圧されることにより、定着ベルト２１を介してニップ形成部材２４に当接している。

この加圧ローラ２２と定着ベルト２１とが圧接する箇所では、加圧ローラ２２の弾性層２２ｂが押しつぶされることで、所定の幅のニップ部Ｎが形成されている。

加圧ローラ２２は、プリンタ本体に設けられているモータ等の駆動源（不図示）によって回転駆動される。加圧ローラ２２が回転駆動されると、その駆動力がニップ部Ｎで定着ベルト２１に伝達され、定着ベルト２１が従動回転するようになっている。

本実施形態では、加圧ローラ２２を中実のローラとしているが、中空のローラであってもよい。その場合、加圧ローラ２２の内部にハロゲンヒータ等の加熱源を配設してもよい。また、弾性層が無い場合は、熱容量が小さくなり定着性が向上する。しかし、未定着トナーを押し潰して定着させるときに、ベルト表面の微小な凹凸が画像に転写されて画像のベタ部に光沢ムラを生じる可能性がある。これを防止するには、厚さ１００［μｍ］以上の弾性層を設けることが望ましい。

厚さ１００［μｍ］以上の弾性層を設けることで、弾性層の弾性変形により微小な凹凸を吸収することができるので、光沢ムラの発生を回避することができるようになる。弾性層２２ｂはソリッドゴムでもよいが、加圧ローラ２２の内部に加熱源が無い場合は、スポンジゴムを用いてもよい。スポンジゴムの方が、断熱性が高まり定着ベルト２１の熱が奪われにくくなるのでより望ましい。また、定着回転体と対向回転体は、互いに圧接する場合に限らず、加圧を行わず単に接触させるだけの構成とすることも可能である。

ハロゲンヒータ２３は、両端部が定着装置２０の側板（不図示）に固定されている。ハロゲンヒータ２３は、プリンタ本体に配置された電源部により出力制御されて発熱する。出力制御は、温度センサ２７による定着ベルト２１の表面温度の検知結果に基づいて行われる。このようなハロゲンヒータ２３の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に維持できるようになっている。また、定着ベルト２１を加熱する加熱源として、ハロゲンヒータ以外に、ＩＨ（電磁誘導）、抵抗発熱体、またはカーボンヒータ等を用いてもよい。

ニップ形成部材２４は、ベースパッド２４１と、ベースパッド２４１の表面に設けられ定着ベルト２１の内周面と摺擦する低摩擦性の摺動部材２９とを有する。

ベースパッド２４１は、加圧ローラ２２の加圧力を受けてニップ部Ｎの形状を決める部材である。このため、定着ベルト２１の軸方向または加圧ローラ２２の軸方向に平行して配置され、ニップ形成部材２４の支持部材として用いられるステー２５によって固定支持されている。このベースパッド２４１は、後述するが、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等の樹脂、金属あるいはセラミックなどの材料が用いられる。

このように、ニップ形成部材２４をステー２５で支持することにより、加圧ローラ２２による圧力でニップ形成部材２４に撓みが生じるのを抑制し、加圧ローラ２２の軸方向に平行して均一なニップ幅が得られるようにしている。

なお、ステー２５は、ニップ形成部材２４の撓み防止機能を満足するために、ステンレス鋼や鉄等の機械的強度が高い金属材料で形成することが望ましいが、ステー２５を樹脂製とすることも可能である。

また、ベースパッド２４１は、耐熱温度２００［℃］以上の耐熱性部材で構成されている。これにより、トナー定着温度域で、熱によるベースパッド２４１の変形を防止し、安定したニップ部Ｎの状態を確保することができる。この結果、出力画質の安定化が得られる。

ベースパッド２４１には、一般的な耐熱性樹脂を用いることが可能である。例えば、ポリエーテルサルフォン（ＰＥＳ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）などを用いることができる。

また、ベースパッド２４１の少なくとも定着ベルト２１と対向する表面には、低摩擦係数を有する摺動部材２９が配置されている。

摺動部材２９は、定着ベルト２１が回転する際、定着ベルト２１の表面を摺動させる。摺動部材２９は、摺動する定着ベルト２１に生じる駆動トルクを低減するとともに定着ベルト２１への摩擦力による負荷を軽減させるために用いられる。

また、摺動部材２９には潤滑剤が含浸されている。潤滑剤としては、例えばシリコーンオイルが挙げられ、耐熱性及び耐久性及び潤滑能力としては望ましく、使用条件により様々な粘度のものを選択することが可能なため良い。

その他の潤滑剤としては、フッ素系・シリコン系のグリスも挙げられる。潤滑剤については、摺動部材２９全体に１種類のものを塗布することだけに限らず、長手方向の中央部と端部で異なる粘性のものを複数種類用いることも挙げられる。また、シリコーンオイルとシリコーングリスなど、潤滑特性の異なる複数種類の潤滑剤を塗布することも挙げられる。

ベースパッド２４１は、摺動部材２９を挟んで対向する加圧ローラ２２とで構成されるニップ部Ｎの形状を決める機能を有している。このため、ニップ部Ｎに対向する面がほぼ平坦、換言すればストレート状の形状であり、この形状を維持するための材料として、ある程度硬い材料が用いられる。

具体的には、液晶ポリマー（ＬＣＰ）等に用いられる結晶性熱可塑性プラスチックス、例えばアラミド繊維などの成型品が用いられる。また樹脂に代えて、金属やセラミックスなどの形状保持が可能な材料が用いられることもある。

反射部材２６は、反射面として表面を利用できるアルミニウムやステンレス鋼などが用いられてステー２５とハロゲンヒータ２３との間に配設されている。

ここで、反射部材２６は、ハロゲンヒータ２３によって直接加熱されるため、高融点の金属材料等で形成されることが望ましい。このように反射部材２６が配設されていることにより、ハロゲンヒータ２３からステー２５側に放射された光が定着ベルト２１へ反射される。これにより、定着ベルト２１に照射される光量を多くすることができ、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。また、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱がステー２５等に伝達されるのを抑制することができるので、省エネルギー化も図れる。

また、本実施形態のような反射部材２６を設けずに、ステー２５のハロゲンヒータ２３側の面を研磨または塗装などの鏡面処理をし、反射面を形成してもよい。

ただし、ステー２５はその強度を確保するために形状や材質が自由に選択できない。このため、本実施形態のように反射部材２６を別途設けた方が、形状や材質の選択の自由度が広がり、反射部材２６とステー２５はそれぞれの機能に特化することができる。また、反射部材２６はハロゲンヒータ２３とステー２５との間に設けられることにより、ハロゲンヒータ２３に対する反射部材２６の位置が近くなるので、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。

本実施形態に係る定着装置２０は、さらなる省エネ性及びファーストプリントタイムなどの向上のために、構成に種々の工夫が施されている。

具体的には、ハロゲンヒータ２３によって定着ベルト２１をニップ部Ｎ以外の箇所において直接加熱できるようにしている（直接加熱方式）。

本実施形態では、図１において、定着ベルト２１の図中左側の部分と、この位置に対向するハロゲンヒータ２３との間に、何も介在させないようにしている。これにより、ハロゲンヒータ２３と定着ベルト２１とが対向する位置では、ハロゲンヒータ２３からの輻射熱が定着ベルト２１に直接与えられるようになる。

定着ベルト２１の低熱容量化を図るために、定着ベルト２１は薄く且つ小径化されている。

具体的には、定着ベルト２１を構成する基材、弾性層、離型層のそれぞれの厚さを、２０［μｍ］〜５０［μｍ］、１００［μｍ］〜３００［μｍ］、５［μｍ］〜５０［μｍ］の範囲に、そして全体としての厚さが１［ｍｍ］以下に設定されている。また、定着ベルト２１の直径は、２０［ｍｍ］〜４０［ｍｍ］の直径に設定されている。さらに低熱容量化を図るためには、望ましくは、定着ベルト２１全体の厚さを０．２［ｍｍ］以下にするのがよく、さらに望ましくは、０．１６［ｍｍ］以下の厚さとするのがよい。また、定着ベルト２１の直径は、３０［ｍｍ］以下とするのが望ましい。

なお、本実施形態では、加圧ローラ２２の直径が２０［ｍｍ］〜４０［ｍｍ］に設定されており、定着ベルト２１の直径と加圧ローラ２２の直径は等しくされている。ただし、この構成に限定されるものではない。例えば、定着ベルト２１の直径が加圧ローラ２２の直径よりも小さくなるように形成してもよい。その場合、ニップ部Ｎにおける定着ベルト２１の曲率が加圧ローラ２２の曲率よりも小さくなるため、ニップ部Ｎから排出される記録媒体が定着ベルト２１から分離されやすくなる。

図４（ａ）は、定着装置２０の定着ベルト幅方向（軸方向）端部側の斜視図である。図４（ｂ）は定着装置２０の定着ベルト幅方向（軸方向）端部側の平面図である。図４（ｃ）は定着装置２０を定着ベルト幅方向（軸方向）から見た、ニップ部Ｎよりも端部側における定着装置の断面図である。

なお、図４（ａ）〜図４（ｃ）では、定着装置２０の定着ベルト幅方向（軸方向）片側の端部の構成のみを図示している。しなしながら、定着装置２０の反対側の端部も同様の構成となっているので、以下、図４に基づき、定着装置２０の定着ベルト幅方向（軸方向）片側の端部の構成についてのみ説明する。

図４（ａ）や図４（ｂ）に示すように、定着ベルト２１の幅方向端部にはベルト保持部材であるフランジ４０が挿入されており、定着ベルト２１の幅方向端部は、このフランジ４０によって回転可能に保持されている。なお、フランジ４０は、定着ベルト２１の寄り止めガイド部と定着ベルト２１の回転ガイド部とからなる。

図４（ｃ）に示すように、フランジ４０は、ニップ部の位置（ニップ形成部材２４を配設した位置）で開口したＣ字形に形成されている。また、ステー２５の端部は、フランジ４０に固定され位置決めされている。

図４（ａ）や図４（ｂ）に示すように、定着ベルト２１の端面とそれに対向するフランジ４０の対向面との間には、定着ベルト２１の幅方向端部を保護する保護部材としてのスリップリング４１が設けられている。

定着ベルト２１の寄り止めガイド部は非回転のため、定着ベルト２１の端部との接触、回転に伴って摩耗が生じるので、定着ベルト２１の回転に伴って回転可能なスリップリング４１を、定着ベルト２１と寄り止めガイド部との間に備える。このことにより、定着ベルト２１に幅方向（軸方向）の寄りが生じた場合に、定着ベルト２１の端部が寄り止めガイド部に直接当接するのを防止することができ、定着ベルト２１の端部の摩耗や破損を防ぐことができる。

また、スリップリング４１は、フランジ４０の外周面に対して余裕を持って嵌められている。このため、定着ベルト２１の端部がスリップリング４１に接触した際に、スリップリング４１は定着ベルト２１と連れ回り可能となっているが、スリップリング４１が連れ回りせず、静止していても構わない。

スリップリング４１の材料としては、耐熱性に優れた所謂スーパーエンジニアリング・プラスチック（スーパーエンプラ）、例えば、ＰＥＥＫ、ＰＰＳ、ＰＡＩ、ＰＴＦＥ等を適用することが好ましい。

また、フランジ４０、ハロゲンヒータ２３及びステー２５は、定着装置２０の側板に固定支持されている。

なお、図示省略するが、定着ベルト２１の軸方向両端部には、定着ベルト２１とハロゲンヒータ２３との間に、ハロゲンヒータ２３からの熱を遮蔽する遮蔽部材が配設されている。これにより、特に、連続通紙時の定着ベルトの非通紙領域における過剰な温度上昇を抑制することができ、定着ベルトの熱による劣化や損傷を防止することができる。

また、本実施形態では定着ベルト２１の内周面と接触する部材は、フランジ４０とニップ形成部材２４のみであり、これら部材以外に定着ベルト２１の内周面と接触して回転をガイドするようなベルトガイドは存在しない。

以下、図１を参照しつつ、本実施形態に係る定着装置２０の基本動作について説明する。

プリンタ本体の電源スイッチが投入されると、ハロゲンヒータ２３に電力が供給されると共に、加圧ローラ２２が図１中の時計回りに回転駆動を開始される。これにより、定着ベルト２１は、加圧ローラ２２との摩擦力によって、図１中の反時計回りに従動回転する。

その後、上述の画像形成工程により未定着のトナー画像Ｔが担持された用紙Ｐが、不図示のガイド板に案内されながら図１の矢印Ｆ１方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ２２のニップ部Ｎに送入される。そして、ハロゲンヒータ２３によって加熱された定着ベルト２１による熱と、定着ベルト２１と加圧ローラ２２との間の加圧力とによって、用紙Ｐの表面にトナー画像Ｔが定着される。

トナー画像Ｔが定着された用紙Ｐは、ニップ部Ｎから図１中の矢印Ｆ２方向に搬出される。このとき、用紙Ｐの先端が分離部材２８の先端に接触することにより、用紙Ｐが定着ベルト２１から分離される。その後、分離された用紙Ｐは、上述のように、排紙ローラ１３（図２参照）によって機外に排出され、排紙トレイ１４（図２参照）にストックされる。

また、本実施形態のような反射部材２６を設けずに、ステー２５のハロゲンヒータ２３側の面を研磨または塗装などの鏡面処理をし、反射面を形成してもよい。さらに加えて、反射部材２６またはステー２５の反射面の反射率は、９０［％］以上であることが望ましい。

ただし、ステー２５はその強度を確保するために形状や材質が自由に選択できない。このため、本実施形態のように反射部材２６を別途設けた方が、形状や材質の選択の自由度が広がり、反射部材２６とステー２５はそれぞれの機能に特化することができる。また、反射部材２６はハロゲンヒータ２３とステー２５との間に設けられることにより、ハロゲンヒータ２３に対する反射部材２６の位置が近くなるので、定着ベルト２１を効率良く加熱することが可能となる。

次に、図１を用いて、本実施形態に係る画像形成装置１に設けられた定着装置２０の特徴部について説明する。

省エネルギー化や低コスト化を図るために、現状の部品や構成では定着装置２０の耐久性は、規格に対して余裕度がない。特に定着ベルト２１の内側は、熱源に近く摺動部品であることから摩耗に対して厳しいと言える。そのため、定着ベルト２１の内周面に潤滑剤を塗布することで摺動性を向上させているが、定着ベルト２１内からの潤滑剤流出や潤滑剤枯れが発生する。

この現象を改善するため、従来、摺動部材２９の厚みを増やして潤滑剤の塗布上限量を増やしたり、摺動部材２９に目方向を付けることで潤滑剤の流路を作り、定着ベルト２１内からの潤滑剤の流出を低減させたりしていた。

これに対して、本実施形態の定着装置２０では、潤滑剤を循環させる方法を採用しており、定着ベルト２１内の潤滑剤を効率良く循環させるために、潤滑剤溜め部５０を設けている。

通紙する際、定着ベルト２１の回転方向に潤滑剤も一緒に移動し、定着ベルト回転方向でニップの上流から下流に向けて潤滑剤が流れる。そのため、本実施形態では、ニップの定着ベルト回転方向下流側に潤滑剤溜め部５０を設けている。

連続通紙を行うと潤滑剤溜め部５０の位置に潤滑剤が移動し、摺動部材２９から絞り出される潤滑剤量が軽減される。

潤滑剤溜め部５０の位置に移動した潤滑剤は、通紙後やスリープ時に、重力や摺動部材２９の毛細管現象などによって、摺動部材２９全体に伝わり、効率良く潤滑剤を循環させることが可能となる。

この潤滑剤溜め部５０は、定着ベルト回転方向でニップの下流側にある、摺動部材２９の部分を厚くしたり、前記摺動部材２９の部分を層状に織り込める程度に長くしその部分を層状に織り込んだりして、摺動部材２９と一体で設けることができる。そして、摺動部材２９の潤滑剤塗布量の絶対量を増やすことで効果を発揮できる。

また、潤滑剤溜め部５０を摺動部材２９と一体で設けずに、摺動部材２９とは別体で摺動部材２９と同じ材質からなる部材などを設けても良い。

また、本実施形態では、潤滑剤溜め部５０よりも定着ベルト回転方向下流側に、定着ベルト２１の内周面と当接する潤滑剤回収部材６０が設けられている。この潤滑剤回収部材６０は、摺動部材２９から潤滑剤が絞り出され、定着ベルト２１の内周面に付着した潤滑剤を回収する機能を有している。

潤滑剤回収部材６０によって定着ベルト２１の内周面から回収した潤滑剤は、潤滑剤回収部材６０から潤滑剤溜め部５０に送られる。この際、潤滑剤回収部材６０を潤滑剤溜め部５０と接触させて設けておくか、潤滑剤回収部材６０と潤滑剤溜め部５０とを繋ぎ潤滑剤が流れる流路を設けておくことなどで、潤滑剤回収部材６０から潤滑剤溜め部５０に前記回収した潤滑剤を送ることができる。

そして、潤滑剤回収部材６０から潤滑剤溜め部５０に送られた潤滑剤を、潤滑剤溜め部５０から摺動部材２９に供給することで、定着装置２０内で潤滑剤を循環させることが可能な構成となっている。

なお、潤滑剤回収部材６０で定着ベルト２１の内周面に付着した潤滑剤を回収するが、定着ベルト２１の内周面は摺動部材２９のみと接触をしているため、潤滑剤を回収することによる不具合は生じない。

また、潤滑剤回収部材６０に、ブレード形状のものや、摺動部材２９と同じ材質で作った刷毛形状のものを用いることで、潤滑剤の回収や毛細管現象での潤滑剤溜め部５０への潤滑剤の移動を、スムーズに行うことができる。

また、画像形成終了後の停止動作に入る時、そのまま定着ベルト２１の回転が止まると、定着ベルト２１の内周面に付着した潤滑剤が、ステー２５等の狙いの箇所以外に垂れてしまうおそれがある。

そのため、定着ベルト２１を画像形成時の回転方向とは逆方向に、一定時間回転させる逆回転動作を行う。そして、耐熱性があるブレード形状のものを接触させておき、定着ベルト２１の逆回転動作時にも潤滑剤が回収できるよう、回収された潤滑剤が潤滑剤溜め部５０に流れるような流路を設けて、潤滑剤溜め部５０に潤滑剤を送る。

なお、この逆回転動作を行う場合は、画像形成時以外、特に画像形成終了直後に行うことで、逆回転動作を行うまでの定着ベルト２１の停止時間を極力短くすることができ、定着ベルト２１の内周面から潤滑剤が垂れ難くなるので望ましい。

また、通紙を行っていると、初期の潤滑剤量と経時の潤滑剤量とでは総量が変わっている。これは、通紙を行っていると、定着ベルト２１内から潤滑剤が流出してしまうためである。つまり、初期の潤滑剤量のほうが経時での潤滑剤量よりも多い。そのため、定着装置２０の使用量に応じて定着ベルト２１を逆回転させる逆転量を変更することで、初期の状態では前記逆転量を多くし、経時では前記逆転量を初期の状態よりも減らすことができるため、潤滑剤量に応じた適切な制御を行うことできる。

このように潤滑剤溜め部５０と潤滑剤回収部材６０とを組み合わせることで、必要箇所に潤滑剤を集めることができ、且つ、潤滑剤を定着ベルト２１内で循環させることができる。

図５は、本実施形態の画像形成装置１に用いることができる定着装置２０の他の構成を示したものである。

図１に示した定着装置２０では、熱源であるハロゲンヒータ２３が１本であるのに対し、図５に示した定着装置２０では、熱源であるハロゲンヒータ２３が３本である点が異なる。このように、ハロゲンヒータ２３が３本であることで、各ハロゲンヒータ２３ごとに発熱領域を異ならせて、種々の幅の用紙幅に対応した範囲で定着ベルト２１を加熱することが可能となっている。

なお、図５に示した定着装置２０の他の構成については、図１に示した定着装置２０と略同様のため、その説明は省略する。

以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
回転可能な無端状の定着ベルト２１などの定着ベルトと、定着ベルトを加熱するハロゲンヒータ２３などの加熱手段と、定着ベルトの外周面と当接する加圧ローラ２２などの加圧部材と、定着ベルトの内周側に配置され定着ベルトを介して加圧部材と当接しニップ部を形成するニップ形成部材２４などのニップ形成部材と、ニップ形成部材の表面に設けられ定着ベルトの内周面と接触する、潤滑剤が含浸された摺動部材２９などの摺動部材と、定着ベルトの幅方向両端部の内周面と接触可能に設けられ、定着ベルトの回転をガイドするフランジ４０などのガイド部材とを備えた定着装置２０などの定着装置において、摺動部材に潤滑剤を供給する潤滑剤溜め部５０などを有する潤滑剤供給手段を設けた。これよれば、上記実施形態について説明したように、経時で摺動部材の潤滑機能が低下するのを抑制できる。
（態様Ｂ）
（態様Ａ）において、上記潤滑剤供給手段は、上記摺動部材の定着ベルト回転方向下流側近傍に設けられ潤滑剤を溜める潤滑剤溜め部５０などの潤滑剤溜め部を有しており、潤滑剤溜め部から摺動部材に潤滑剤を供給する。これによれば、上記実施形態について説明したように、定着ベルト回転方向でニップの上流から下流に向けて潤滑剤が流れ、摺動部材から絞り出される潤滑剤量を軽減することができる。
（態様Ｃ）
（態様Ｂ）において、上記潤滑剤供給手段は、上記定着ベルトの内周面に当接させて設けられ、該定着ベルトの内周面に付着した潤滑剤を回収する潤滑剤回収部材６０などの潤滑剤回収部材を有する。これによれば、上記実施形態について説明したように、定着ベルトの内周面に付着した潤滑剤を回収することができる。
（態様Ｄ）
（態様Ｃ）において、上記潤滑剤回収部材で回収した潤滑剤が上記摺動部材に供給されるように、上記潤滑剤供給手段を構成した。これによれば、上記実施形態について説明したように、潤滑剤を循環させて用いることができる。
（態様Ｅ）
（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）または（態様Ｄ）において、画像形成時以外に画像形成時での上記定着ベルトの回転方向とは逆方向に、該定着ベルトを一定時間回転させる逆回転動作を行う。これによれば、上記実施形態について説明したように、定着ベルトの内周面に付着した潤滑剤が狙いの箇所以外に垂れてしまうのを抑制できる。
（態様Ｆ）
（態様Ｅ）において、上記逆回転動作は、画像形成終了直後に行う。これによれば、上記実施形態について説明したように、逆回転動作を行うまでの定着ベルトの停止時間を極力短くすることができ、定着ベルトの内周面から潤滑剤を垂れ難くすることが可能となる。
（態様Ｇ）
（態様Ｅ）または（態様Ｆ）において、上記逆回転動作は、装置の使用量に応じて上記定着ベルトを逆回転させる逆転量を変更する。これによれば、上記実施形態について説明したように、潤滑剤量に応じた適切な制御を行うことができる。
（態様Ｈ）
感光体５などの像担持体と、像担持体上にトナー像を形成する帯電装置６や現像装置７や露光装置９などを有するトナー像形成手段と、トナー像を像担持体上から記録媒体上に転写する転写装置３などの転写手段と、記録媒体上に転写されたトナー像を記録媒体に定着させる定着装置２０などの定着手段とを備えた画像形成装置１などの画像形成装置において、前記定着手段として、（態様Ａ）、（態様Ｂ）、（態様Ｃ）、（態様Ｄ）、（態様Ｅ）、（態様Ｆ）または（態様Ｇ）の定着装置を用いる。これによれば、上記実施形態について説明したように、経時で摺動部材の潤滑機能が低下するのを抑制し、良好な画像形成を行うことができる。

１ 画像形成装置
２ トナーボトル
３ 転写装置
４ 作像部
５ 感光体
６ 帯電装置
７ 現像装置
８ クリーニング装置
９ 露光装置
１０ 給紙トレイ
１１ 給紙ローラ
１２ レジストローラ
１３ 排紙ローラ
１４ 排紙トレイ
２０ 定着装置
２１ 定着ベルト
２２ 加圧ローラ
２２ａ 芯金
２２ｂ 弾性層
２２ｃ 離型層
２３ ハロゲンヒータ
２４ ニップ形成部材
２５ ステー
２６ 反射部材
２７ 温度センサ
２８ 分離部材
２９ 摺動部材
３０ 中間転写ベルト
３１ 一次転写ローラ
３２ 二次転写バックアップローラ
３３ クリーニングバックアップローラ
３４ テンションローラ
３５ ベルトクリーニング装置
３６ 二次転写ローラ
４０ フランジ
４１ スリップリング
６０ 潤滑剤回収部材
１００ 定着ベルト
２００ 金属熱伝導体
２４１ ベースパッド
３００ 熱源
４００ 加圧ローラ

特開２００７−２３３０１１号公報 特開２０１０−２０４５８７号公報 特開２０１０−９６７８２号公報 特開２００４−２８６９２２号公報 特開２０１０−７９３０９号公報 特開２００７−３３４２０５号公報

Claims (6)

1. 回転可能な無端状の定着ベルトと、
   前記定着ベルトを加熱する加熱手段と、
   前記定着ベルトの外周面と当接する加圧部材と、
   前記定着ベルトの内周側に配置され該定着ベルトを介して前記加圧部材と当接しニップ部を形成するニップ形成部材と、
   前記ニップ形成部材の表面に設けられ該定着ベルトの内周面と摺擦する、潤滑剤が含浸された摺動部材と、
   前記定着ベルトの幅方向両端部の内周面と接触可能に設けられ、該定着ベルトの回転をガイドするガイド部材とを備えた定着装置において、
   前記摺動部材に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を設け、
   画像形成時以外に画像形成時での前記定着ベルトの回転方向とは逆方向に、前記定着ベルトを一定時間回転させる逆回転動作を行い、該逆回転動作の逆転量は、装置の使用量に応じて変更することを特徴とする定着装置。
2. 請求項１の定着装置において、
   上記潤滑剤供給手段は、上記摺動部材の定着ベルト回転方向下流側近傍に設けられ潤滑剤を溜める潤滑剤溜め部を有しており、該潤滑剤溜め部から該摺動部材に潤滑剤を供給することを特徴とする定着装置。
3. 請求項２の定着装置において、
   上記潤滑剤供給手段は、上記定着ベルトの内周面に当接させて設けられ、該定着ベルトの内周面に付着した潤滑剤を回収する潤滑剤回収部材を有することを特徴とする定着装置。
4. 請求項３の定着装置において、
   上記潤滑剤回収部材で回収した潤滑剤が上記摺動部材に供給されるように、上記潤滑剤供給手段を構成したことを特徴とする定着装置。
   上記逆回転動作を一定時間行うことを特徴とする定着装置。
5. 請求項１の定着装置において、
   上記逆回転動作は、画像形成終了直後に行うことを特徴とする定着装置。
6. 像担持体と、像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記トナー像を前記像担持体上から記録媒体上に転写する転写手段と、前記記録媒体上に転写されたトナー像を該記録媒体に定着させる定着手段とを備えた画像形成装置において、
   前記定着手段として、請求項１、２、３、４または５の定着装置を用いることを特徴とする画像形成装置。

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