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技術 定着装置及び画像形成装置

出願人 株式会社リコー
発明者 足立知哉
出願日 2016年7月5日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2016-133504
公開日 2018年1月11日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2018-005047
状態 特許登録済
技術分野 電子写真における定着
主要キーワード fθレンズ 省エネ性能 セラミックコート 面エッジ 摺動性能 摺動シート 発泡性シリコーン 出口領域
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (10)

課題

ニップ形成部材定着ベルトとの摺動性能の低下を抑制することができる。

解決手段

回転可能な無端状の定着ベルト121等の定着部材内周面潤滑剤を付着させ、当該定着部材を挟んだ状態で加圧ローラ126等の加圧部材をニップ形成部材123に加圧させてニップ部を形成し、該ニップ部に記録紙P等の記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置120において、潤滑剤を定着部材の回転方向に対し直交する幅方向の中央部側へ移送する傾斜溝140等の潤滑剤移送手段を備えた。

概要

背景

従来、回転可能な無端状の定着部材内周面潤滑剤を付着させ、当該定着部材を挟んだ状態で加圧部材たる加圧ローラニップ形成部材加圧させてニップ部を形成し、そのニップ部に記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置が知られている。

例えば、特許文献1には、係る定着装置であって、潤滑剤を保持した摺動シートをニップ形成部材と定着部材たる定着ベルトとの間に介在させることで定着ベルトの内周面に潤滑剤を付着させ、定着ベルトのニップ形成部材に対する摺動性能を高めている定着装置が開示されている。

概要

ニップ形成部材と定着ベルトとの摺動性能の低下を抑制することができる。回転可能な無端状の定着ベルト121等の定着部材の内周面に潤滑剤を付着させ、当該定着部材を挟んだ状態で加圧ローラ126等の加圧部材をニップ形成部材123に加圧させてニップ部を形成し、該ニップ部に記録紙P等の記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置120において、潤滑剤を定着部材の回転方向に対し直交する幅方向の中央部側へ移送する傾斜溝140等の潤滑剤移送手段を備えた。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

回転可能な無端状の定着部材内周面潤滑剤を付着させ、当該定着部材を挟んだ状態で加圧部材ニップ形成部材加圧させてニップ部を形成し、該ニップ部に記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置において、前記潤滑剤を前記定着部材の回転方向に対し直交する幅方向の中央部側へ移送する潤滑剤移送手段を備えたことを特徴とする定着装置。

請求項2

請求項1記載の定着装置において、前記潤滑剤移送手段は、前記ニップ部よりも前記定着部材の回転方向下流側の前記ニップ形成部材の前記定着部材と対向する面に設けられた溝を備えて構成され、該溝は、前記定着部材の回転方向上流側から下流側に従って前記定着部材の回転方向に対し直交する幅方向の端部側から中央部側へ傾斜していることを特徴とする定着装置。

請求項3

請求項2記載の定着装置において、前記溝は、前記定着部材の回転方向に対し直交する幅方向に、複数個配列されていることを特徴とする定着装置。

請求項4

請求項1乃至3のいずれか1項に記載の定着装置において、前記ニップ部における前記ニップ形成部材の前記定着部材の回転方向下流側の端部は、回転体の前記加圧部材の外周面に沿う円弧形状をなすことを特徴とする定着装置。

請求項5

請求項2乃至4のいずれか1項に記載の定着装置において、前記溝は、前記定着部材の回転方向に長くなるよう形成されていることを特徴とする定着装置。

請求項6

請求項2乃至5のいずれか1項に記載の定着装置において、前記溝の前記定着部材の回転方向下流側の端部は、前記ニップ形成部材の前記定着部材との摺動面に連続することを特徴とする定着装置。

請求項7

請求項2乃至6のいずれか1項に記載の定着装置において、前記定着部材の回転方向上流側に面する前記溝の内壁と、前記ニップ形成部材の摺動面との境界部は、曲面形状に形成されていることを特徴とする定着装置。

請求項8

請求項2乃至7のいずれか1項に記載の定着装置において、前記溝の深さは、前記定着部材の回転方向上流側から下流側にいくに従って浅くなることを特徴とする定着装置。

請求項9

請求項1乃至8のいずれか1項に記載の定着装置において、前記潤滑剤は、フッ素グリスであることを特徴とする定着装置。

請求項10

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乃至9のいずれかの定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

技術分野

0001

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、回転可能な無端状の定着部材内周面潤滑剤を付着させ、当該定着部材を挟んだ状態で加圧部材たる加圧ローラニップ形成部材加圧させてニップ部を形成し、そのニップ部に記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置が知られている。

0003

例えば、特許文献1には、係る定着装置であって、潤滑剤を保持した摺動シートをニップ形成部材と定着部材たる定着ベルトとの間に介在させることで定着ベルトの内周面に潤滑剤を付着させ、定着ベルトのニップ形成部材に対する摺動性能を高めている定着装置が開示されている。

発明が解決しようとする課題

0004

上記特許文献1に開示の定着装置では、定着ベルトの内周面に付着している潤滑剤が、定着ベルトの回転方向に対し直交する幅方向の端部から漏れ出すおそれがあった。その結果、潤滑剤の総量が時間の経過に伴って減り、ニップ形成部材と定着ベルトとの摺動性能が低下してしまうという問題点があった。

課題を解決するための手段

0005

上述した課題を解決するために、本発明は、回転可能な無端状の定着部材の内周面に潤滑剤を付着させ、当該定着部材を挟んだ状態で加圧部材をニップ形成部材に加圧させてニップ部を形成し、該ニップ部に記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置において、前記潤滑剤を前記定着部材の回転方向に対し直交する幅方向の中央部側へ移送する潤滑剤移送手段を備えたことを特徴とするものである。

発明の効果

0006

本発明によれば、ニップ形成部材と定着ベルトとの摺動性能の低下を抑制することができるという特有の効果が得られる。

図面の簡単な説明

0007

プリンタの全体構成を示す断面図。
本実施形態に係る定着装置を説明する模式図。
ニップ形成部材の一部を説明する斜視図。
加圧ローラの回転軸方向からみたときの定着ニップ周辺のニップ形成部材と加圧ローラとを説明する模式図。
ニップ形成部材の平面図。
本実施形態のニップ形成部材の平面図。
傾斜溝の他の例を説明する模式図。
傾斜溝のさらに他の例を説明する模式図。
傾斜溝のさらに他の例を説明する模式図。

実施例

0008

以下、本発明を、画像形成装置である電子写真方式のプリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)100に適用した一実施形態について説明する。

0009

図1は、プリンタ100の全体構成を示す断面図である。
図1に示すように、プリンタ100は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)およびブラック(Bk)の各色に色分解された色にそれぞれ対応する画像を形成する像担持体からなる感光体ドラムが並設されたタンデム構造で構成されている。なお、本発明に係るプリンタ100は、タンデム構造に限定されることはなく、他の構造であってもよい。また、本発明に係るプリンタ100は、カラー画像形成装置に限定されることはなく、他の画像形成装置であってもよい。例えば、複写機ファクシミリ装置であってもよい。

0010

プリンタ100には、各色のプロセスカートリッジ101Y、101C、101M、101Bkが着脱自在に装着されている。さらに、プリンタ本体には、各構成要素を収容する筐体で構成されており、シート給送装置104に収容された記録媒体としての記録紙を搬送する搬送経路が筐体内部に形成されている。プリンタ本体の排紙トレイの下部には、イエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの各色のトナー充填された各色のトナーボトルが着脱可能に装着されている。また、プリンタ本体の内部には、廃トナー収容器が設けられており、その入口部には、トナー移送ホースが接続され、トナー移送ホースから入った廃トナーが収容されるようになっている。

0011

光書込装置102は、光源としての半導体レーザカップリングレンズfθレンズトロイダルレンズ折り返しミラーおよび回転多面鏡を含んで構成されている。この光書込装置102は、プロセスユニットに対して色毎に対応した書き込み光Lbを照射してプロセスカートリッジ101Y、101C、101M、101Bkに静電潜像を形成するよう構成されている。照射されるレーザ光に含まれる画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの各色情報に分解した単色の画像情報で構成されている。

0012

作像ユニットは、プロセスカートリッジ101Y、101C、101M、101Bkの4つのプロセスカートリッジで構成されている。Yトナー像を形成するためのプロセスカートリッジ101Yを例にすると、プロセスカートリッジ101Yは、感光体ドラム103Yと、帯電ローラ104Yと、現像装置105Yと、クリーニングブレード106Yとを有している。このプロセスカートリッジ101Yは、帯電、光書込現像転写クリーニングおよび除電が順に行われるよう構成されている。

0013

このプロセスカートリッジ101Yにおいては、まず、帯電ローラ104Yにより感光体ドラム103Yに静電気を蓄える帯電がなされ、帯電した感光体ドラム103Yの表面へ光書込装置102による光書込がなされ、感光体ドラム103Yに静電気のパターンからなる静電潜像が形成される。そして、現像装置105Yにより感光体ドラム103Y上の静電潜像にイエロートナーの付着、すなわち現像がなされトナー像が形成され、転写装置107にて転写が行われる。そして、次の転写に備えて、クリーニングブレード106Yにより感光体ドラム103Y上に残ったトナーが取り除かれ、さらに、感光体ドラム103Y上に残った静電気が取り除かれる除電が行われる。

0014

感光体ドラム103Yは、円筒形の表面に、無機有機感光体からなる感光層を有し、所定の線速で回転している。その感光体ドラム103Yの表面には帯電ローラ104Yが圧接されており、その帯電ローラ104Yは感光体ドラム103Yの回転により従動回転している。その帯電ローラ103Yには高圧電源によりDCあるいはDCにACが重畳されたバイアス印加されることで、感光体ドラム103Yを一様な表面電位に帯電させている。現像装置105Yは、イエロートナーを供給する供給部分と、感光体ドラム103Yにイエロートナーを付着させる現像部分により構成されている。クリーニングブレード106Yは、ゴムなどの弾力性のある帯状部材ブラシなどのトナー除去部材とを有している。現像装置105Yは、プリンタ本体に着脱可能に収容されている。

0015

プロセスカートリッジ101C、101M、101Bkも、それぞれプロセスカートリッジ101Yと同様に構成されている。プロセスカートリッジ101Cは、シアンのトナー像を、プロセスカートリッジ101Mは、マゼンタのトナー像を、プロセスカートリッジ101Bkは、ブラックのトナー像をそれぞれ転写装置107に転写するようになっている。

0016

転写装置107は、転写ベルト107aと、駆動ローラ107bと、テンションローラ107cと、一次転写ローラ107dと、二次転写ローラ107eとを有している。転写ベルト107aは、端末の無いいわゆる無端状のベルトから構成されており、駆動ローラ107bとテンションローラ107cと間に張力がかかった状態で掛け渡されている。また、転写ベルト107aは、駆動ローラ107bおよびテンションローラ107cにより、図1中の矢印Aの方向に回転可能、すなわち周回走行可能に構成されている。

0017

プロセスカートリッジ101Y、101C、101M、101Bkと押し付けられた転写ベルト107aとの接触部分に、それぞれ一次転写ニップが形成されている。そして、一次転写ローラ107dY、107dC、107dM、107dBkには、単独の高圧電源から供給される所定の転写バイアス+400〜+2500[V]を印加させることで、転写電界を形成する。二次転写ローラ107eは、転写ベルト107aの外周面を介して押し付けることにより駆動ローラ107bを押し付けており、二次転写ローラ107eと転写ベルト107aとの接触部分に、二次転写ニップが形成されている。

0018

ベルトクリーニング装置108は、二次転写ニップとプロセスカートリッジ101Yとの間に配置されている。このベルトクリーニング装置108は、二次転写ニップにおける転写の際に、転写ベルト107aの外周表面に残ったトナーを取り除くトナー除去部材と、除去された廃トナーを廃トナー収容器に移送するトナー移送ホースとを有している。

0019

シート給送装置109は、プリンタ本体の下部に配置されており、記録紙を収容する給紙カセット109aと、給紙ローラ109bとを有している。シート給送装置109においては、給紙ローラ109bにより給紙カセット109aから記録紙が1枚ずつ取り出され搬送経路に送り出すようになっている。

0020

排紙装置110は、光書込装置102の上方でプリンタ本体の上部に配置されており、記録された記録紙を収容するトレイ110aと、一対の排紙ローラ110bとを有している。排紙装置110においては、一対の排紙ローラ110bにより搬送経路から排出された記録紙をトレイ110aに1枚ずつ順次載せて重ね合わせるようになっている。

0021

レジストローラ111は、一対のローラを有しており、シート給送装置109の給紙ローラ109bにより送り出され搬送経路にある記録紙の搬送を調節するよう構成されている。

0022

搬送経路上のレジストローラ111と給紙ローラ109bとの間で、レジストセンサがプリンタ本体に配置されており、記録紙の先端部分の通過が検知されるようになっている。このレジストセンサが記録紙の先端部分の通過を検知した後、所定時間が経過すると、記録紙はレジストローラ111に突き当てられて一端停止する。このレジストローラ111は、突き当てられた記録紙を所定のタイミングで挟み込んで回転し、二次転写ニップまで搬送するようになっている。所定のタイミングとしては、例えば、転写ベルト107aの回転によりフルカラーで重ね合わさったトナー画像が二次転写ニップの位置まで搬送された時機が挙げられる。

0023

トナーマークセンサ112は、テンションローラ107cの周面に懸架された転写ベルト107aに対向する位置に配置されている。このトナーマークセンサ112は、正反射型センサ拡散型センサによって転写ベルト107a上のトナー像濃度、各色の位置測定を行い、画像濃度色合わせを調整する。

0024

以下、図1を参照してプリンタ100の動作について簡単に説明する。
プリンタ100は、その作像動作が開始されると、各プロセスカートリッジ101Y、101C、101M、101Bkの感光体ドラム103Y、103C、103M、103Bkが駆動装置によって図1時計回り回転駆動され、各感光体ドラム103Y、103C、103M、103Bkの表面が帯電ローラ104Y、104C、104M、104Bkによって所定の極性に一様に帯電される。

0025

そして、帯電された感光体ドラム103Y、103C、103M、103Bkの表面には光書込装置102からレーザ光がそれぞれ照射されて、それぞれの感光体ドラム103Y、103C、103M、103Bkの表面には静電潜像が形成される。このとき、各感光体ドラム103Y、103C、103M、103Bkに光書込する画像情報は、所望のフルカラー画像をイエロー、シアン、マゼンタおよびブラックの色情報に分解した単色の画像情報である。このように感光体ドラム103Y、103C、103M、103Bk上に形成された静電潜像に、各現像装置105Y、105C、105M、105Bk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(現像剤像)として可視像化される。

0026

駆動ローラ107bが図1反時計回りに回転駆動されることにより、転写ベルト107aが図1の矢印Aで示す方向に走行駆動される。また、各一次転写ローラ108dに、トナーの帯電極性と逆特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107dと各感光体ドラム103Y、103C、103M、103Bk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。そして各プロセスカートリッジ101Y、101C、101M、101Bkの感光体ドラム103Y、103C、103M、103Bkに形成された各色のトナー画像が、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、転写ベルト107a上に順次重ね合わせて転写される。このようにして転写ベルト107aはその表面にフルカラーのトナー画像を担持する。

0027

また、上記トナー画像が転写された後の各感光体ドラム103Y、103C、103M、103Bkの表面に付着する残留トナーは、クリーニングブレード106Y、106C、106M、106Bkによって除去される。次いで、各感光体ドラム103Y、103C、103M、103Bkの表面上の電荷が徐電装置によって除かれるいわゆる徐電作用を受け、その表面電位が初期化されて次の画像形成に備えられる。

0028

また、形成された各感光体ドラム103Y、103C、103M、103Bk上の静電潜像に対して現像手段によりトナーを付着させてトナー画像を形成する作像動作が開始されると、プリンタ100の下部では、給紙ローラ109bが回転駆動する。この回転駆動によって、記録紙のシート給送装置109に収容された記録紙が搬送経路に送り出される。搬送経路に送り出された記録紙は、レジストローラ111によってタイミングを計られて、二次転写ローラ107eとそれに対向する駆動ローラ107b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107eに、転写ベルト107a上のトナー画像のトナー帯電極性逆極性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。

0029

そして、二次転写ニップに形成された転写電界によって転写ベルト107a上のトナー画像が記録紙上に一括して転写される。トナー画像が転写された記録紙は定着装置120へと搬送され、図2に示す定着ベルト121と加圧ローラ126とによって形成される定着ニップ部を通過する。この定着ニップ部を通過する際に、記録紙が定着ベルト121により加熱されるとともに、加圧ローラ126によって加圧されてトナー画像が記録紙に定着される。

0030

その後、記録紙は、排紙ローラ110bによって装置外へ排出され、トレイ110a上にストックされる。こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。

0031

また、記録紙に転写しきれなかった転写ベルト107a上の残留トナーは、ベルトクリーニング装置108によって除去され、除去されたトナーは廃トナー収容器へと搬送されて回収される。

0032

次に、本発明の特徴部分である定着装置について説明する。
図2は、定着装置を説明する模式図である。
図2に示すように、定着装置120は、定着部材たる定着ベルト121と、熱源たるヒータ122と、ニップ形成部材123と、補強部材124と、伝熱部材125と、加圧部材たる加圧ローラ126と、押え部材127と、弾性部材128とを含んで構成されている。定着装置120は、定着ベルト121の温度を測定する温度センサ129によって測定された温度に基づき定着温度などの温度制御を実行させる制御部を有している。

0033

この定着装置120においては、トナー画像が転写された記録紙Pが、定着ベルト121と加圧ローラ126との間に形成される定着ニップ部を通過中に加熱および加圧されてトナー画像が記録紙Pに定着されるようになっている。そして、記録紙Pが、定着ニップ部から排出される際に定着ベルト121から分離し、搬送経路を通って図1の排紙ローラ110bに向かって搬送されるようになっている。

0034

定着ベルト121は、加圧ローラ126の図2中矢印B1方向の回転に連れ回り図2中矢印B2方向に回転する。この定着ベルト121は、加圧ローラ126を駆動源としている。定着ベルト121及び加圧ローラ126の回転により、記録紙Pは、定着ニップ部に対して図2中矢印B3方向に進入し定着ニップ部から排出される。

0035

加圧ローラ126は、直径が20〜40[mm]であって、中空構造芯金上に弾性層を形成したものである。加圧ローラ126の回転軸は、弾性部材128によって押え部材127を介してニップ形成部材123側へ押圧されている。加圧ローラ126の弾性層は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴムフッ素ゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層の表面に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)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等からなる薄肉離型層を設けることもできる。加圧ローラ126は、定着ベルト121に圧接して、双方の部材間に所望の定着ニップ部を形成する。加圧ローラ126の軸方向端部には駆動ギヤが設置されていて、加圧ローラ126は図2中の矢印B1の方向に回転駆動される。なお、加圧ローラ126の内部にハロゲンヒータ等の熱源を設けることもできる。

0036

また、定着ベルト121は、張架されていないフリーベルトであり、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであって、加圧ローラ126から駆動力を受けて図2中矢印B2方向に回転(走行)する。定着ベルト121は、ニップ形成部材123との摺接面である内周面側から、基材層、弾性層、離型層が順次積層されていて、その全体の厚さが500[μm]以下に設定されている。定着ベルト121の基材層は、層厚が30〜100[μm]であって、樹脂材料であるポリイミドで形成されている。樹脂材料を用いることで低剛性となり、定着ニップ部よりも定着ベルト回転方向下流側の出口後に定着ベルト121が屈曲しやすくなり、記録紙の分離性が向上する。また、金属材料に比べて低コストで構成することができる。ただし、ニッケルステンレス等の金属材料を用いても良い。定着ベルト121の弾性層は、層厚が100〜300[μm]であって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層を設けることで、定着ニップ部における定着ベルト121表面の微小凹凸が形成されなくなり、記録媒体上のトナー像に均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止される。

0037

定着ベルト121の離型層は、層厚が5〜50[μm]であって、PFAPTFE、PI(ポリイミド)、PAIポリアミドイミド)、PEIポリエーテルイミド)、PESポリエーテルサルファイド)、PEEK(ポリエーテルケトン)等の材料で形成されている。また、定着ベルト121の直径は15〜120[mm]になるように設定されている。なお、本実施形態では、定着ベルト121の直径が30[mm]程度に設定されている。

0038

定着ベルト121の内周面側には、ヒータ122、ニップ形成部材123、補強部材124、伝熱部材125、その他第1ステー、第2ステー、シート状部材等が固設されている。ヒータ122は、ハロゲンヒータやカーボンヒータを用いることができる。さらに、ニップ形成部材123は、定着ベルト121の内周面に摺接するように固設(固定)され、定着ベルト121を介して加圧ローラ126に圧接することで、記録紙Pが搬送される定着ニップ部が形成される。また、伝熱部材125と定着ベルト121とが摺接しても定着ベルト121の磨耗が軽減されるように、伝熱部材125と定着ベルト121との間にはフッ素グリスシリコーンオイル等の潤滑剤が存在している。伝熱部材125の断面形状が円形になるように形成したが、それに限定されず、熱伝達効率摺動抵抗の観点から定着ベルト121と伝熱部材125との密着性を考慮し、適宜設定することができる。

0039

伝熱部材125は、プリンタ本体の電源部により出力制御されたヒータ122の輻射熱によって加熱される。伝熱部材125の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の熱伝導性を有する金属等の金属熱伝導体が挙げられる。伝熱部材125の肉厚を0.2[mm]以下に設定することで、定着ベルト121の加熱効率を向上することができる。伝熱部材125は、定着ベルト121とニップ形成部材123とで形成されるニップ部の位置以外で定着ベルト121の内周面に近接もしくは接触するように形成され、当該ニップ部の位置には内部に凹状に形成されるとともに開口部が形成された凹部125aが設けられている。

0040

ここで、図2に示すように、常温時における定着ベルト121と伝熱部材125とのギャップG(ニップ部を除く位置におけるギャップである)は、0[mm]より大きく2[mm]以下とすることが好ましい。これにより、伝熱部材125と定着ベルト121とが摺接する面積が大きくなって定着ベルト121の磨耗が加速する不具合を抑止するとともに、伝熱部材125と定着ベルト121とが離れ過ぎて定着ベルト121の加熱効率が低下する不具合を抑止することができる。

0041

さらに、伝熱部材125が定着ベルト121に近設されることで、可撓性を有する定着ベルト121の円形姿勢がある程度維持されるため、定着ベルト121の変形による劣化や破損を軽減することができる。また、伝熱部材125と定着ベルト121との摺動抵抗を低下させるために、伝熱部材125の摺接面を摩擦係数の低い材料で形成したり、定着ベルト121の内周面にフッ素を含む材料からなる表面層を形成したりすることもできる。また、ヒータ122からの熱を定着ベルト121に均一に伝達し、かつ駆動時の定着ベルト121の走行安定性を確保する手段が別途用意されている場合には、伝熱部材125を有さず、定着ベルト121を直接加熱する方式の定着器を構成することも可能である。その場合は、定着器全体としての熱容量の内、伝熱部材125の熱容量が排除されるため、より昇温性能省エネ性能に優れた定着器を構成できる利点がある。

0042

なお、ヒータ122の出力制御は、定着ベルト121表面に対向するサーミスタ等の温度センサ129による定着ベルト表面温度の検知結果に基づいて行われる。また、このようなヒータ122の出力制御によって、定着ベルト121の温度(定着温度)を所望の温度に設定することができる。

0043

次に、上述のように構成された定着装置の動作について簡単に説明する。
プリンタ本体の電源スイッチが投入されると、ヒータ122に電力が供給されるとともに、加圧ローラ126の図2中矢印B1方向の回転駆動が開始される。これにより、定着ベルト121は、加圧ローラ126との摩擦力によって、図2中矢印B2方向に従動(つれ回り)する。その後、シート給送部から記録紙Pが給送されて、2次転写ローラの位置で、記録紙上に未定着のカラー画像が担持(転写)される。未定着画像(トナー像)が担持された記録紙Pは、ガイド板に案内されながら図2矢印B3方向に搬送されて、圧接状態にある定着ベルト121と加圧ローラ126とで形成される定着ニップ部に送入される。そして、ヒータ122の熱が伝熱部材125に伝わり、その伝熱部材125によって加熱された定着ベルト121による加熱と、補強部材124によって補強されたニップ形成部材123と加圧ローラ126との押圧力とによって、記録紙Pの表面にトナー像が定着される。その後、定着ニップ部から送り出された記録紙Pは、図2中矢印B4方向に搬送される。このようにして、定着装置における、一連の定着プロセスが完了する。

0044

図3は、ニップ形成部材の一部を説明する斜視図である。図4は、加圧ローラの回転軸方向からみたときの定着ニップ部周辺のニップ形成部材と加圧ローラとを説明する模式図である。図5は、ニップ形成部材の平面図である。図6は、本実施形態のニップ形成部材の平面図である。

0045

図3及び図4に示すように、ニップ形成部材123の摺動面には、定着ベルト121との摺動抵抗を低減するためにセラミックコート123aが施され、かつ、摺動面には潤滑剤たるフッ素グリスが付着されている。これにより、定着ベルト121とニップ形成部材123との摺動抵抗を低く抑えるとともに、樹脂基材で構成された定着ベルト121の内周面の磨耗を抑制することができる。なお、セラミックコート123aの厚みは10〜30[μm]になるようコートされる。

0046

定着ベルト回転方向に対し直交する幅方向からみたとき、加圧ローラ126は、定着時、定着ベルト121との摺動面を有するニップ形成部材123の定着ベルト回転方向上流側の端部に押圧され、加圧ローラ126の厚み方向に押し潰されるよう変形してニップ形成部材123の摺動面から一旦離れる。その後、加圧ローラ126は、定着ベルト回転方向下流側にいくにつれ徐々に復元し、ニップ形成部材123の摺動面に摺動して押圧される。そして、ニップ部におけるニップ形成部材123の定着ベルト回転方向下流側の出口付近では、加圧ローラ126のニップ形成部材123に対する荷重が最も大きくなっている。

0047

そのため、定着ベルト121の内周面に付着しているフッ素グリスは、図5に示すように、定着ベルト121とニップ形成部材123とのニップ部に対応するニップ領域131aの出口付近で、定着ベルト回転方向下流側へ流れ難くなる。その結果、ニップ領域131aの出口付近では、後続のフッ素グリスが流れてくるため、フッ素グリスの留まる量が次第に多くなり、行き場を失ったフッ素グリスは、定着ベルト回転方向に対し直交する幅方向に移動する。そして、移動したフッ素グリスは、経時によりニップ形成部材123の幅方向の端部から漏れ出する。その結果、定着ベルト121に付着するフッ素グリスの総量が減り、定着ベルト121とニップ形成部材123との摺動抵抗が増加する。よって、高い耐久性を確保することが困難となる。

0048

特に、先の図2に示すように、ニップ形成部材123の定着ニップ領域の出口付近は、記録紙Pの分離性向上のために、加圧ローラ126の外周面に沿った円弧形状をなしている。そのため、ニップ領域131aの出口付近において、加圧ローラ126のニップ形成部材123に対する荷重は、より一層大きくなる。そのため、経時によりニップ形成部材123の幅方向の端部から漏れ出す量が多くなり、定着ベルト121の内周面に付着するフッ素グリスの総量の減る速度が速くなる。それにより、定着ベルト121とニップ形成部材123との摺動抵抗が一気に増加してしまう。

0049

これを改善するため、図6に示すように、定着ニップ領域131の定着ベルトの回転方向下流側の出口付近(出口領域131c)に対応するニップ形成部材123の面に、幅方向端部から中央部に傾斜した傾斜溝140が複数形成されている。これにより、定着ベルト121の内周面とニップ形成部材123との間に存在するフッ素グリスは、傾斜溝140の溝部で一旦確保される。そして、その確保したフッ素グリスは、傾斜溝140の溝部に沿って幅方向の中央側へ流れ、フッ素グリスがニップ形成部材123の幅方向端部から漏れ出るのを抑制され、定着ベルト121の内周面に付着するフッ素グリスの総量を維持できる。なお、ニップ形成部材123に形成した傾斜溝140の摺動面エッジ部、特に定着ベルトの回転方向上流側に面する溝の内壁とニップ形成部材の摺動面との境界部は曲面で構成され、定着ベルト121の内周面の磨耗及び摺動抵抗の増加を抑制することができる。

0050

図6に示すように、複数の傾斜溝140は、定着ベルトの回転方向に長く形成している。これにより、幅方向の端部に移動したフッ素グリスを傾斜溝140に確保し、傾斜溝140を用いてより効率的にフッ素グリスを幅方向中央部へ戻すことができる。

0051

なお、図7図8及び図9に示すように、定着ベルトの回転方向上流側から下流側へいくにつれ傾斜溝140の溝部の深さが浅くなるように構成している。これにより、フッ素グリスを傾斜溝140の溝部からスムーズに出すことができ、より効率的に定着ベルト121の内周面に付着させることができる。さらに、傾斜溝140の定着ベルト回転方向の端部は、ニップ形成部材123の定着ベルト121との摺動面に連続するよう形成されている。これによって、傾斜溝140の中に一旦溜まったフッ素グリスの全てをスムーズに傾斜溝140から出すことができ、より効率的に定着ベルト121の内周面に付着させることができる。傾斜溝140の厚み方向断面の底形状としては、図7に示すような三角形や、図8に示すような平面形状で構成される。また、傾斜溝140において、定着ベルト回転方向に傾斜している内壁は、図9のように定着ベルト回転方向に対し直交する幅方向の片側だけでもよい。さらに、フッ素グリスをニップ形成部材の幅方向中央部側へ移動させる機構として、上記の傾斜溝に限らずニップ形成部材の幅方向端部から中央部に傾斜したガイド壁部や突起部で形成されたガイド部材でもよい。

0052

以上に説明したものは一例であり、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121等の定着部材の内周面に潤滑剤を付着させ、当該定着部材を挟んだ状態で加圧ローラ126等の加圧部材をニップ形成部材123に加圧させてニップ部を形成し、該ニップ部に記録紙P等の記録材を通過させて画像を該記録材に定着させる定着装置120において、前記潤滑剤を前記定着部材の回転方向に対し直交する幅方向の中央部側へ移送する傾斜溝140等の潤滑剤移送手段を備えたことを特徴とするものである。
通常、定着装置によれば、ニップ部を良好に形成するため、加圧部材又は定着部材の少なくとも一方は、弾性層を有している。例えば、加圧部材が弾性層を有していると、定着部材回転方向に対し直交する幅方向からみたとき、加圧部材は、定着時、定着部材との摺動面を有するニップ形成部材の定着部材回転方向上流側の端部に押圧され、加圧部材の厚み方向に押し潰されるよう変形する。そして、その加圧部材は、端部より定着部材回転方向下流側にいくにつれ徐々に復元し、ニップ部内における加圧部材のニップ形成部材に対する荷重は、ニップ形成部材の定着部材回転方向下流側の出口付近(以下、単に出口付近という。)に近づくにつれて大きくなっている。そのため、定着部材の内周面に付着している潤滑剤は、ニップ部の出口付近で、定着部材回転方向下流側へ流れ難くなる。さらに、ニップ部の出口付近では、後続の潤滑剤が流れてくるため、潤滑剤の留まる量が次第に多くなり、行き場を失った潤滑剤は、定着部材回転方向に対し直交する幅方向に移動する。そして、移動した潤滑剤は、時間の経過に伴い、ニップ形成部材の幅方向の端部から漏れ出す。その結果、定着部材に付着する潤滑剤の総量が減り、定着部材とニップ形成部材との摺動抵抗が増加する。
本態様では、潤滑剤移送手段を用いて、潤滑剤を定着部材回転方向に対し直交する幅方向の中央部側へ移送する。それにより、その幅方向の端部側に移動した潤滑剤を中央部側へ戻し、潤滑剤がニップ形成部材の幅方向の端部から漏れ出すのを抑制する。よって、定着部材の内周面に付着する潤滑剤の総量減少を抑制して定着部材とニップ形成部材との摺動抵抗の増加を抑制でき、定着部材とニップ形成部材との摺動性能の低下を抑制することができる。

0053

(態様B)
(態様A)において、前記潤滑剤移送手段は、前記ニップ部よりも前記定着部材の回転方向下流側の前記ニップ形成部材の前記定着部材と対向する面に設けられた傾斜溝140を備えて構成され、該溝は、前記定着部材の回転方向上流側から下流側に従って前記定着部材の回転方向に対し直交する幅方向の端部側から中央部側へ傾斜していることを特徴とするものである。
かかる構成により、ニップ形成部材の軸方向の端部側へ移動した潤滑剤は、溝で確保され、溝に沿って流れることで幅方向の端部側から中央部側へ移送される。それより、潤滑剤が幅方向の端部から漏れるのを抑制され、潤滑剤の総量の減少を抑制できる。

0054

(態様C)
(態様B)において、前記溝は、前記定着部材の回転方向に対し直交する幅方向に、複数個配列されていることを特徴とするものである。
かかる構成により、定着部材の内周面に付着する潤滑剤を複数の溝で細分化して保持させることで、潤滑剤をニップ部の幅方向で均一に存在させることができる。定着部材とニップ形成部材との摺動性能の低下をより一層抑制することができる。

0055

(態様D)
(態様A)乃至(態様C)において、前記ニップ部における前記ニップ形成部材の前記定着部材の回転方向下流側の端部は、回転体の前記加圧部材の外周面に沿う円弧形状をなすことを特徴とするものである。
かかる構成により、定着後の記録紙が屈曲しやすくなり記録紙の分離性が向上する。

0056

(態様E)
(態様B)乃至(態様D)において、前記溝は、前記定着部材の回転方向に長くなるよう形成されていることを特徴とするものである。
かかる構成により、幅方向の端部に移動した潤滑剤をより多くの溝に確保でき、効率的に潤滑剤を幅方向中央部へ戻すことができる。

0057

(態様F)
(態様B)乃至(態様E)において、前記溝の前記定着部材の回転方向下流側の端部は、前記ニップ形成部材の前記定着部材との摺動面に連続することを特徴とするものである。
かかる構成により、溝で確保した潤滑剤の全てを溝からスムーズに出すことができ、より効率的に定着部材の内周面に付着させることができる。

0058

(態様G)
(態様B)乃至(態様F)において、前記定着部材の回転方向上流側に面する前記溝の内壁と、前記ニップ形成部材の摺動面との境界部は、曲面形状に形成されていることを特徴とするものである。
かかる構成により、定着部材の内周面の磨耗及び摺動抵抗の増加を抑制することができる。

0059

(態様H)
(態様B)乃至(態様G)において、前記溝の深さは、前記定着部材の回転方向の上流側から下流側にいくに従って浅くなることを特徴とするものである。
かかる構成により、溝で確保した潤滑剤を溝から良好に出すことができ、より効率的に定着部材の内周面に付着させることができる。

0060

(態様I)
(態様A)乃至(態様H)において、前記潤滑剤は、フッ素グリスであることを特徴とするものである。

0061

(態様J)
転写ベルト107a等の像担持体と、像担持体上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ101等の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、(態様A)乃至(態様I)のいずれかの定着装置を用いたことを特徴とするものである。
本態様によれば、潤滑剤の漏れを抑制でき、潤滑剤による潤滑性能の低下を抑制できる。よって、定着部材とニップ形成部材との摺動性能の低下を抑制できことで定着部材の回転不良を抑制でき、良好な画像形成を行うことができる。

0062

100プリンタ
101プロセスカートリッジ
102光書込装置
103感光体ドラム
104帯電ローラ
105現像装置
106クリーニングブレード
107転写装置
107a転写ベルト
107b駆動ローラ
107cテンションローラ
107d一次転写ローラ
107e二次転写ローラ
108ベルトクリーニング装置
109シート給送装置
109a給紙カセット
109b給紙ローラ
110排紙装置
110aトレイ
110b排紙ローラ
111レジストローラ
112トナーマークセンサ
120定着装置
121定着ベルト
122ヒータ
123ニップ形成部材
123aセラミックコート
124補強部材
125伝熱部材
126加圧ローラ
127押え部材
128弾性部材
129温度センサ
131aニップ領域
131b入口領域
131c出口領域
140 傾斜溝

先行技術

0063

特開2014−164245号公報

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