JP2020046502A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】潤滑剤をベルト内面に均一に塗布すると共に、潤滑剤がベルト外に流出するのを防止する。【解決手段】固定部材２６とローラ２１、２２、２３との間に無端状のベルト２５が架け渡され、当該ベルト２５を間に挟んで固定部材２６に対向する加圧回転体としての加圧ローラ３０が配設され、当該加圧ローラ３０と固定部材２６との間に定着ニップが形成された定着装置２０である。ローラ２１がベルト２５の内面と接触する軸方向長さ全域に接触する潤滑剤塗布手段（耐熱フェルト３０１ａ、３１２）を設けると共に、固定部材２６の軸方向長さを、ローラ２１の潤滑剤が塗布される軸方向長さ以下にした。【選択図】図２Ｃ

Description

本発明は、定着装置および画像形成装置に関する。

画像形成装置の定着装置は種々の型式があり、その一つに回転するベルトと加圧ローラとの間に定着ニップを形成したものがある（例えば特許文献１の特開２００９−１１６１４１号公報参照）。ベルトの内側には、加圧ローラと対向する位置に、ベルト内面を支持する固定部材が配設されている。この固定部材はベルト内面と摺動接触するため、その摺動抵抗を低減するために、ベルト内面側に潤滑材（オイル、グリース）が塗布される。

しかし、ベルト内面に潤滑剤を均一かつ適正量で塗布するのは、ベルト回転時に波打ち動作が生じるため従来困難であった。また、ベルト内面と固定部材が摺動しているために、ベルト内面に付着した潤滑剤が固定部材の上流端でせき止められ、このせき止められた潤滑剤が固定部材の上流端縁に沿ってベルトの両端側に移動する。このため、ベルトの両端側に移動した潤滑剤が少しずつベルト外に流出し、これによりベルト内面の潤滑剤が不足すると、ベルト内面と固定部材の摺動抵抗が増加し、装置の故障原因になるという課題があった。

本発明の目的は、潤滑剤をベルト内面に均一に塗布すると共に、潤滑剤がベルト外に流出するのを防止することにある。

前記課題を解決するため、本発明の定着装置は、固定部材とローラとの間に無端状のベルトが架け渡され、前記固定部材に対向する加圧回転体が前記ベルトを挟んで配設され、当該加圧回転体と前記固定部材との間に定着ニップが形成された定着装置であって、前記ベルトの内面と接触する前記ローラの軸方向長さ全域に対して接触する潤滑剤塗布手段を備えると共に、前記固定部材の軸方向長さを、潤滑剤が塗布される前記ローラの軸方向長さ以下に設定したことを特徴とする。

本発明の定着装置によれば、潤滑剤塗布手段の潤滑剤をローラを介してベルト内面に均一に塗布することができる。また、固定部材でせき止められてベルト端部に溜まった潤滑剤は、ベルト内面とローラを介して潤滑剤塗布手段に回収されるので、ベルト端部からの潤滑剤の漏出を防止することができる。

本発明の実施形態に係る定着装置を使用した画像形成装置の概略構成図である。 本発明の第１実施形態に係る定着装置の概略断面図である。 第１実施形態に係る定着装置のオイルが溜まった状態の概略断面図である。 図２Ｂの２Ｃ−２Ｃ線矢視断面図である。 本発明の第２実施形態に係る定着装置の概略断面図である。 本発明の第３実施形態に係る定着装置の概略断面図である。 図４Ａの４Ｂ−４Ｂ線矢視断面図である。

（画像形成装置）
以下に、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は、本発明の定着装置を使用した画像形成装置１００の一実施形態を示す概略構成図である。

画像形成装置１００は、例えばプリンタ、複写機、ファックス等、トナーを用いて画像形成を行う装置であって、シート状体に形成されたトナー画像（未定着画像）を定着する定着装置を備える。本実施形態の画像形成装置１００は、本発明の実施形態に係る定着装置２０を備えたタンデム型中間転写式であり、給紙トレイ４４を有する給紙テーブル２００を下部に備える。

以下の説明で「画像形成装置」とは、紙、ＯＨＰシート、糸、繊維、布帛、皮革、金属、プラスチック、ガラス、木材、セラミックス等の媒体に現像剤やインクを付着させて画像形成を行う装置を意味する。また「画像形成」とは、文字や図形等の意味を持つ画像を媒体に対して付与することだけでなく、パターン等の意味を持たない画像を媒体に付与することをも意味する。

また、「シート状体」とは紙（用紙）に限らず、ＯＨＰシート、布帛なども含み、現像剤やインクを付着させることができる媒体の意味であり、被記録媒体、記録媒体、記録紙、記録用紙などと称されるものも含む。以下の実施形態ではシート状体を「用紙」として説明し、また各構成部品の説明にある寸法、材質、形状、その相対配置などは例示であって、特に特定的な記載がない限りこの発明の範囲をそれらに限定する趣旨ではない。

画像形成装置１００の内部には、複数の画像形成手段１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋが並設されたタンデム型中間転写式のタンデム型画像形成部１１が設けられている。これらの符号に付けた添え字Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色をそれぞれ示している。

画像形成装置１００には、中央付近に無端ベルト状の中間転写体（以下、中間転写ベルト）１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、複数のローラ（１４、１５ａ、１５ｂ、１６ａ等）に掛け回されて支持され、図１中の時計回りに回転搬送可能である。

図１の構成例では、こうした支持ローラの１つである二次転写対向ローラ１６ａの中間転写ベルト１０の回転方向下流側に、中間転写ベルト用のクリーニング装置１７を設けている。クリーニング装置１７は画像転写後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去する。

支持ローラ１４と支持ローラ１５ａ間に張り渡した中間転写ベルト１０の上部には、その搬送方向に沿って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成手段１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋが配置される。符号は以下、１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）のように略記する。

こうして、４つの画像形成手段１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が横に並べて配置され、上述のようにタンデム型画像形成部１１を構成する。このタンデム型画像形成部１１の各画像形成手段１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）はそれぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー画像を担持する像担持体としての感光体ドラム４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）を有している。

タンデム型画像形成部１１の上部には、２つの露光装置１２が設けられている。各露光装置１２はそれぞれ２つの画像形成手段（１８Ｙと１８Ｍ、１８Ｃと１８Ｋ）に対応して設けられている。各露光装置１２は、例えば半導体レーザ、半導体レーザアレイ、あるいはマルチビーム光源等の光源装置と、カップリング光学系と、ポリゴンミラー等による共通の光偏向器と、２系統の走査結像光学系等で構成される光走査方式の露光装置である。

各露光装置１２は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の画像情報に応じて、各感光体ドラム４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に露光を行い、静電潜像を形成する。また、各画像形成手段１８（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の感光体ドラム４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の周囲には、露光に先立って各感光体ドラムを均一に帯電する帯電装置と、露光によって形成された静電潜像を各色のトナーで現像する現像装置と、感光体ドラム上の転写残トナーを除去する感光体用クリーニング装置が設けられている。

さらに、各感光体ドラム４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）から中間転写ベルト１０にトナー画像を転写する一次転写位置には、一次転写ローラ６２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）が設けられている。一次転写ローラ６２（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）は、中間転写ベルト１０を間に挟んで各感光体ドラム４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に対向するように設けられ、一次転写手段の構成要素となる。

中間転写ベルト１０を支持する複数の支持ローラのうち、支持ローラ１４は中間転写ベルト１０を回転駆動する駆動ローラであり、例えばギヤ、プーリ、ベルト等の駆動伝達機構を介してモータと接続されている。また、ブラックの単色画像を中間転写ベルト１０上に形成する場合には、移動機構により、この支持ローラ１４以外の支持ローラ１５ａ及び１５ｂを移動させて、感光体ドラム４０（Ｙ，Ｍ，Ｃ）を中間転写ベルト１０から離間させることが可能である。この他、バックアップローラ６３も支持するローラとして設けられている。

中間転写ベルト１０を挟んでタンデム型画像形成部１１と反対の側には、二次転写装置１３を備えている。この二次転写装置１３は、二次転写対向ローラ１６ａに二次転写ローラ１６ｂを押し当てて転写電界を印加することで、中間転写ベルト１０上の画像をシート状の用紙Ｐに転写する。

また、二次転写装置１３の搬送方向下流側には、用紙Ｐ上の転写画像を定着する定着装置２０を備える。二次転写装置１３で画像が転写された用紙Ｐは、２つの搬送ローラ３７に支持された搬送ベルト３８により、定着装置２０へと搬送される。搬送ベルト３８に代えて、固定されたガイド部材を使用したり、搬送ローラや搬送コロ等を使用したりしてもよい。タンデム型画像形成部１１、二次転写装置１３および定着装置２０の下方に、用紙Ｐの両面に画像を記録できるように、用紙Ｐを反転して搬送するシート反転装置３９を備えている。

（用紙の搬送）
用紙Ｐの搬送は次のように行われる。まず、給紙テーブル２００の給紙ローラ４２の１つが選択的に回転され、ペーパバンク４３に多段に設けられた給紙トレイ４４の１つから用紙Ｐを繰り出す。その繰り出された用紙Ｐは、分離ローラ４５で１枚ずつに分離されて給紙路４６に導入され、給紙搬送ローラ対４７で搬送されると共に、画像形成装置１００内の給紙路４８に導かれた後、用紙Ｐの先端が位置決めローラ（レジストローラ）対４９に突き当てられて止められる。

また、手差しトレイ５１を用いる場合には、給紙ローラ５０が回転され、手差しトレイ５１上の用紙Ｐが繰り出される。繰り出された用紙Ｐは、分離ローラ５２で１枚ずつ分離された後、手差し給紙路５３に導入され、同様にして用紙Ｐの先端が位置決めローラ対４９に突き当てられて止められる。

その後、中間転写ベルト１０上のフルカラーのトナー画像形成にタイミングを合わせて位置決めローラ対４９が回転され、中間転写ベルト１０と二次転写ローラ１６ｂとの間の二次転写位置に用紙Ｐが送り込まれる。そして、中間転写ベルト１０上のフルカラーのトナー画像が用紙Ｐ上に一括転写される。

そのトナー画像が転写された用紙Ｐは、搬送ベルト３８によって搬送され、本発明に係る定着装置２０へ送り込まれる。その後、定着装置２０によって用紙Ｐのトナー画像に熱と圧力が加えられることで用紙Ｐにトナー画像が転写・定着される。トナー画像が定着された用紙Ｐは、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出されてスタックされる。

両面印刷の場合、片面に画像が定着された用紙Ｐは、シート反転装置３９に導入されて反転された後、再び二次転写位置へ導かれる。そして用紙Ｐの裏面にも画像が転写され、定着装置２０で定着された後、当該用紙Ｐは排出ローラ５６によって排紙トレイ５７上に排出される。

（定着装置）
次に、本発明に係る定着装置２０の実施形態について説明する。ここでは図２Ａ〜図２Ｃの第１実施形態と、図３の第２実施形態と、図４Ａ、図４Ｂの第３実施形態を順に説明する。

（定着装置の第１実施形態）
第１実施形態の定着装置２０は、図２Ａ〜図２Ｃのように、複数のローラ２１、２２、２３と固定部材２６の間に張架された無端状の定着ベルト２５と、この定着ベルト２５に対して接離可能に設けられた加圧回転体としての加圧ローラ３０を有する。加圧ローラ３０に代えて加圧ベルトを使用してもよい。

複数のローラ２１、２２、２３は、内部に加熱手段を有して駆動手段で回転駆動される定着ローラ２１と、張架ローラ２２と、付勢手段２４を備えた圧力調整ローラ２３で構成される。加圧ローラ３０は駆動手段としてのモータで回転し、当該回転により定着ベルト２５が従動回転する。加圧ローラ３０は、定着ベルト２５を介して固定部材２６と加圧接触し、加圧ローラ３０と固定部材２６との間にニップ部が形成される。

図２Ａ〜図２Ｃは、加圧ローラ３０と定着ベルト２５が接触している状態を示している。この接触状態で、用紙Ｐ上に形成された未定着トナー像Ｔをニップ部で溶融・加圧し、用紙Ｐ上に定着させる。

トナー像が形成された用紙Ｐは、入口ガイド２７側からニップ部に進入し、出口ガイド２９側に排出される。ニップ部出口の定着ベルト２５側には分離部材２８を備え、ニップ部から排出された用紙Ｐが定着ベルト２５に巻き付くのを防止する。

（固定部材）
固定部材２６は、定着ベルト２５の内側に挿入された高剛性の支持部材３１を介して、定着装置２０のフレームに固定支持されている。これにより、加圧ローラ３０の加圧力で固定部材２６の位置が変位したり、固定部材２６が撓んだりするのを防止し、均一なニップ幅が安定して得られるようにしている。なお、加圧ローラ３０の固定部材２６側への押圧力（加圧力）を制御することにより、ニップ幅の大きさを制御することも可能である。

固定部材２６のＺ方向長さＢは、定着ベルト２５のＺ方向長さＣよりも短く（Ｂ＜Ｃ）、固定部材２６は図中Ｘ方向すなわち用紙Ｐの通紙方向にニップ形成面を有する。また、固定部材２６は定着ベルト２５との摺動抵抗を低減するため、ニップ形成面の両端部がＲ形状に加工され、定着ベルト２５と接触する面にフッ素樹脂の層が設けられている。ニップ形成面はＸ方向の略平面で構成されるが、用紙Ｐの搬送に支障が無い限り、多少湾曲していてもよい。

固定部材２６は耐熱性部材で構成するのが好ましい。これにより、トナー定着温度域での熱変形を防止し、安定したニップ部の状態を確保し、出力画質の安定化を図ることができる。固定部材２６を構成する耐熱性部材としては、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）などの一般的な耐熱性樹脂が挙げられる。

（張架ローラ）
張架ローラ２２は、固定部材２６の上流側近傍に配設され、定着ベルト２５の回転によって従動回転する。また、固定部材２６に対する張架ローラ２２の位置によって、定着ベルト２５と、固定部材２６のニップ形成面とのなす角、すなわち、ニップ形成面に入る定着ベルト２５と、固定部材２６のニップ形成面（Ｘ方向平面）の面法線とのなす角が規定される。

ここで、図２Ａと図２Ｂで角度α、すなわち、ニップ形成面に入る定着ベルト２５と、固定部材２６のニップ形成面（Ｘ方向平面）とのなす角度について説明する。定着ベルト２５の固定部材２６への巻き付き開始部位における摺動抵抗は、角度αが１８０°に近い程低減する。

しかし、角度αが１８０°になるように張架ローラ２２を配設すると、ニップ部入口近傍において、定着ベルト２５と、用紙Ｐの搬送路とが平行状に近接することになる。定着ベルト２５は、ニップ部通過に伴って、ニップ部の直近上流側で多少のバタつきを発生することがある。

このため、当該バタつきにより、未定着トナー像Ｔが形成された用紙Ｐがニップ部の直近上流側で定着ベルト２５に接触し、この接触によって画像の乱れが生じる不具合が起きる可能性がある。そこで、このような画像の乱れ発生を防止するため、加圧ローラ３０と定着ベルト２５とが接触している状態においては、定着ベルト２５と、固定部材２６のニップ形成面とのなす角度αが１６０°以下となるように、固定部材２６に対する張架ローラ２２の位置が設定されることが好ましい。

（圧力調整ローラ）
圧力調整ローラ２３は固定部材２６の下流側に配設され、定着ベルト２５の回転によって従動回転する。また、圧力調整ローラ２３は定着ベルト２５を外向きに付勢する付勢手段２４を備え、この付勢手段２４で定着ベルト２５に張力を与えている。付勢手段２４としては、例えば、圧縮スプリング等が挙げられる。

（定着ローラ）
定着ローラ２１は、張架ローラ２２の上流側に配設されている。定着ローラ２１はその内部に加熱手段３３を備え、加熱手段３３で加熱された定着ローラ２１によって定着ベルト２５が加熱される。加熱手段３３はハロゲンヒータやニクロム線等で構成される。

加熱手段３３の出力制御は、例えば、定着ローラ２１に当接した定着ベルト２５の表面温度の検出結果に基づいて行うことができる。定着ローラ２１は、加圧ローラ３０と定着ベルト２５とが接触している状態においては、定着ベルト２５の回転によって従動回転するが、加圧ローラ３０が離間した状態においては、定着ローラ２１に連結された駆動手段により独立して回転し、その回転によって定着ベルト２５を回転させる。

図２Ｃは、図２Ｂの一点鎖線２Ｃ−２Ｃの断面を矢印方向からから見た図である。定着ローラ２１の両端部に、定着ローラ２１の本体部の径よりも小さい小径軸部２１ａが形成され、この小径軸部２１ａに寄り止めリング３２が回転自在に挿入されている。寄り止めリング３２の外径は、定着ローラ２１の本体部の径とほぼ同径である。

寄り止めリング３２の外側面はテーパ面３２ａとされ、このテーパ面３２ａが後述する定着ベルト２５の寄り止めガイド２５ａの内側面に形成したテーパ面２５ｂと面接触する。寄り止めリング３２を構成する耐熱性部材としては、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）などの一般的な耐熱性樹脂が挙げられる。ここで、両端の寄り止めリング３２の外面相互間のＺ方向長さをＡとすると、定着ベルト２５のＺ方向長さＣは当該Ｚ方向長さＡよりも長い（Ａ＜Ｃ）。

定着ベルト２５の幅方向両端部の内周面全周にわたって、ベルト内側に突出した寄り止めガイド２５ａが接着されている。両端の寄り止めガイド２５ａの内面相互間のＺ方向長さは、前述の長さＡより僅かに長く、定着ベルト２５がＺ方向で左又は右に移動可能とされている。そして寄り止めガイド２５ａの内面と寄り止めリング３２の外面とが接触することで、定着ベルト２５のＺ方向の移動（寄り）が規制される。

寄り止めガイド２５ａの内面すなわち寄り止めリング３２との接触面は、寄り止めリング３２のテーパ面３２ａと面接触するように、テーパ面２５ｂとされている。寄り止めガイド２５ａを構成する耐熱性部材としては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、などの耐熱弾性材が挙げられる。

固定部材２６のＺ方向長さＢは、定着ベルト２５の寄り止めガイド２５ａと干渉しないように、前記長さＡよりも両端で各５ｍｍ短い長さＢに設定されている（Ａ＝Ｂ＋５ｍｍ＋５ｍｍ）。当該長さＢの全長にわたって、定着ベルト２５内面が接触する。なお、図２Ｃに記載していない張架ローラ２２、圧力調整ローラ２３のＺ方向長さについても、定着ベルト２５の寄り止めガイド２５ａと干渉しないように、長さＡよりも両端で各８ｍｍ短くしている。

（加圧ローラ）
加圧ローラ３０は、例えば、ＳＵＳ３０４等で形成した円筒体の芯金上に、フッ素ゴム、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム等の弾性層が形成されたローラである。円筒体の内部には熱源としてのヒータを配設してもよい。これによりニップ部での温度の落ち込みを防ぐことができる。当該ヒータはハロゲンヒータやニクロム線等で構成することができる。

加圧ローラ３０は、図示しない接離機構により図中Ｙで示す方向へ移動する。例えば、＋Ｙ方向へ移動することにより定着ベルト２５を介して固定部材２６と加圧接触してニップ部を形成する。一方、−Ｙ方向へ移動することにより、定着ベルト２５と離間する。

また、加圧ローラ３０は駆動手段を備え、図中矢印Ｄ２で示す方向へ回転する。定着ベルト２５と接触した状態において、定着ベルト２５は矢印Ｄ３へ示す方向へ回転する。

定着ベルト２５が回転する際、固定部材２６との摺動負荷が大きいと、定着ベルト２５が加圧ローラ３０の回転に従動できずにスリップしてしまうことがある。これを防止するため、定着ベルト２５の内面には、後述するように摺動抵抗低減のためにオイルが塗布される。

定着ベルト２５は多層構造の無端ベルトであり、例えば、基材及び離型層によって構成される２層構造のベルト、又は基材、弾性層及び離型層によって構成される３層構造のベルトである。３層構造にして定着ベルト２５に弾性層を設けることにより、トナー像へ定着ベルト２５表面が密着しやすくなり、画質が向上する。

（オイル塗布手段）
定着ローラ２１の外周面には、潤滑剤塗布手段としてのオイル塗布手段３００が設けられている。このオイル塗布手段３００は、図２Ａのようにフェルトバーとしての耐熱フェルト３０１ａをフェルトブラケット３０１ｂに接着したフェルトアッシィ３０１と、回転支点Ｏを備えたブラケット３０２と、引張スプリング３０３で構成されている。耐熱フェルト３０１ａはフェルトローラで構成することも可能である。

ブラケット３０２には、フェルトアッシィ３０１がネジ３０４で脱着可能に固定されている。ブラケット３０２の一端部には引張スプリング３０３が連結され、この引張スプリング３０３によって、ブラケット３０２がその回転支点Ｏを中心として右回転方向に付勢されている。この付勢力により、ブラケット３０２に取り付けられたフェルトアッシィ３０１の耐熱フェルト３０１ａが定着ローラ２１表面に加圧接触する。

耐熱フェルト３０１ａには耐熱性オイルが含浸されており、耐熱フェルト３０１ａから定着ローラ２１表面に耐熱性オイルが塗布される。本実施形態では、耐熱性オイルとしてシリコーンオイル（以下単にオイルという）を採用している。

耐熱フェルト３０１ａのＺ方向長さＤは、長さＡと同じか、Ａよりもやや長くしている（Ａ≦Ｄ）。耐熱フェルト３０１ａは、定着ローラ２１に対し定着ベルト２５が巻き付いていない部分で、定着ローラ２１の軸線方向に設けているので、長さＡより長くしても、定着ベルト２５の寄り止めガイド２５ａと干渉することはない。

耐熱フェルト３０１ａのＺ方向長さＤは、本実施形態では長さＡより両端で各５ｍｍ長くしている（Ｄ＝Ａ＋５ｍｍ＋５ｍｍ）。また、耐熱フェルト３０１ａは、定着ローラ２１の小径軸部２１ａを除く外周面のＺ方向全域に接触しているため、オイルを当該外周面のＺ方向に均一に塗布することができる。

ここで、前述した定着ローラ２１のＺ方向長さＡ、固定部材２６のＺ方向長さＢ、定着ベルト２５のＺ方向長さＣ、耐熱フェルト３１２のＺ方向長さＤの関係をまとめると以下のようになる。なお、耐熱フェルト３１２のＺ方向長さＤと定着ベルト２５のＺ方向長さＣの大小関係は、両者が直接的に接触しないので本発明では特に問題にならない。すなわち、以下の大小関係が成立する限りＣ＝Ｄ、Ｃ＜Ｄ又はＣ＞Ｄのいずれでも構わない。
Ｂ＜Ａ＜Ｃ（前記第１実施形態ではＡ＝Ｂ＋５ｍｍ＋５ｍｍ）
Ａ≦Ｄ（前記第１実施形態ではＤ＝Ａ＋５ｍｍ＋５ｍｍ）

（定着ベルトの回転によるオイルの移行）
耐熱フェルト３０１ａにより定着ローラ２１表面に塗布されたオイルは、定着ベルト２５の回転に伴い、定着ベルト２５内面に移行・塗布される。また、定着ベルト２５内面の両端部に滞留するオイルは、後述するように定着ローラ２１を介して耐熱フェルト３０１ａに回収される。

定着ローラ２１の表面は剛体であるため、耐熱フェルト３０１ａを均一に接触させることができる。このため定着ローラ２１表面にオイルを均一に塗布することができる。

従来技術では、ベルト内周面に潤滑剤塗布手段を直接接触させてオイルを塗布するものが多かったが、ベルトは回転時に波打ち動作が発生しやすく、ベルト内面に対するオイルの均一塗布が難しかった。本発明の実施形態では、ベルトの波打ち動作に関わらず、定着ベルト２５内面に対するオイルの均一塗布が可能である。

図２Ｂと図２Ｃに、定着ベルト２５回転中のオイルの滞留部を示す。定着ベルト２５の内面には、定着ローラ２１、張架ローラ２２、固定部材２６、圧力調整ローラ２３と接触しており、接触面には微量のオイルが介在する。特に、固定部材２６との接触面に介在するオイルは、摺動抵抗の低減に大きく寄与する。また、定着ベルト２５はＤ３方向に回転するため、定着ローラ２１、張架ローラ２２、固定部材２６、圧力調整ローラ２３における、定着ベルト２５との接触開始部にオイルの滞留部４０１、４０２、４０３、４０４ができる。

また、各滞留部４０１〜４０４のオイルは、両端側（Ｚ方向）に移動し、定着ベルト２５の下端部における両端部内面にオイルの滞留部４０５ができる。当該滞留部４０５のオイルは、定着ベルト２５の回転に伴って定着ローラ２１の表面や寄り止めリング３２の表面に移行し、これらと接触している耐熱フェルト３０１ａに回収される。

図２Ｂと図２Ｃにおいて定着ベルト２５が回転停止すると、滞留部４０１〜４０４のオイルは、定着ベルト２５の内面や、張架ローラ２２、固定部材２６、圧力調整ローラ２３、の表面に塗れ広がると共に、両端側（Ｚ方向）にも移動し、張架ローラ２２、固定部材２６、圧力調整ローラ２３の端部から、定着ベルト２５の両端側に移行し、オイルの自重によって、図２Ｃのように定着ベルト２５の下側部の滞留部４０５に滞留する。

しかしながら、定着ベルト２５が再び回転すると、滞留部４０１〜４０５に滞留したオイルは定着ベルト２５の回転に伴って順次耐熱フェルト３０１ａに回収される。このため、定着ベルト２５の下側部の滞留部４０５に滞留するオイルの量はごく僅かである。また、この僅かな滞留オイルは、前述した寄り止めガイド２５ａでせき止められるため、仮に滞留オイル量が多い場合でもオイルが定着ベルト２５の外側に流出することはない。

ベルト内周面に直接潤滑剤塗布手段を接触させる従来の方式では、ベルトの両端部内周面に寄り止めガイド２５ａを設けた場合、寄り止めガイド２５ａとの干渉が問題になるので、ベルト内周面の長手方向全体に潤滑剤塗布手段を設けることが難しく、ベルト両端部に滞留したオイルの回収が難しかった。しかし、本発明の実施形態ではベルト内周面の長手方向全体のオイルを回収できるので、ベルト端部からのオイル漏れを防止することができる。

なお、第１実施形態の変形例として、（１）図２Ａで定着ベルト２５を張架する別のローラを追加すること、（２）図２Ａで定着ローラ２１を右下側に移動配置して定着ベルト２５を張架する張架ローラ２２なしにベルトを張架すること、（３）図２Ｃで定着ローラ２１による定着ベルト２５の寄り止め規制やオイルの塗布・回収作用を他のローラ（例えばローラ２２、２３）に代行させることも可能である。

（定着装置の第２実施形態）
次に、本発明に係る定着装置２０の第２実施形態について、図３を参照して説明する。この第２実施形態は、前述した第１実施形態と比べて、定着ローラ２１の外周面に配設されたオイル塗布手段３１０の構成が異なる。その他の構成は第１実施形態と同じである。

図３のオイル塗布手段３１０は、切替回転軸３１１の外周面にフェルトバーとしての耐熱フェルト３１２が円周方向４箇所（９０度間隔）に接着されたフェルトアッシィ３１３と、切替回転軸３１１の両端部を回転可能に支持する軸受３１４と、圧縮スプリング３１５で構成されている。耐熱フェルト３１２はフェルトローラで構成することも可能である。

切替回転軸３１１は、定着ローラ２１と支持部材３１との間において、図３で紙面に垂直な方向（Ｚ方向）に配設されている。この切替回転軸３１１の軸受３１４は、図３でＹ方向にスライド可能に支持されている。

切替回転軸３１１ないし軸受３１４は圧縮スプリング３１５によって定着ローラ２１側に付勢され、これにより切替回転軸３１１に接着された耐熱フェルト３１２が定着ローラ２１表面に加圧接触している。耐熱フェルト３１２にはオイルが含浸されており、耐熱フェルト３１２からのオイルが定着ローラ２１表面に塗布される。

定着ローラ２１表面に塗布されたオイルは、定着ローラ２１に巻き付いている定着ベルト２５内面にも移行・塗布される。また、定着ベルト２５内面の両端部に滞留する余分なオイルは、定着ローラ２１を介して耐熱フェルト３０１ａの両端部で回収される。

フェルトアッシィ３１３の図３で手前側端部（Ｚ方向一端部）に、当該フェルトアッシィ３１３が９０°ごとに回転・固定するように、４位置ロック付きのレバーが設けられている。オイルは高温状態では僅かながら揮発するため、耐熱フェルト３１２のオイルは使用時間と共に減少する。このためフェルトアッシィ３１３には寿命があり、所定使用時間ごとに交換する必要がある。

第１実施形態ではフェルトアッシィを交換するのに定着ベルト２５の脱着が必要で、フェルトアッシィ交換時間が長くなるという課題があった。この第２実施形態では、フェルトアッシィ３１３に耐熱フェルト３１２が周方向４個設けられ、前述したレバーの操作で耐熱フェルト３１２を簡単に新品に切り替えられるので、第１実施形態での前記課題を解決することができる。なお、切替回転軸３１１に取り付ける耐熱フェルト３１２の数は、４個以下の２個又は３個としてもよいし、５個以上とすることも可能である。

（定着装置の第３実施形態）
次に、本発明に係る定着装置２０の第３実施形態について、図４Ａと図４Ｂを参照して説明する。図４Ａに示すように、定着ベルト２５は、定着ローラ２１、固定部材２６、圧力調整ローラ２３の３つで張架されている。すなわち、第１実施形態と第２実施形態で使用した張架ローラ２２は、この第３実施形態では省略している。

定着ローラ２１は、図４Ａで紙面手前側の軸端部が左右方向に移動可能なステアリング機構を有する。このステアリング機構の動作により、定着ベルト２５のＺ方向位置を調整可能としている。

定着ベルト２５の両端部近傍には位置検出センサが設けられ、当該位置検出センサの出力値によって前記ステアリング機構のステアリング動作を行い、定着ベルト２５の位置を調整する。このため、第１実施形態の図２Ｃの寄り止めガイド２５ａと寄り止めリング３２は、この第３実施形態では省略している。

図４Ｂにおいて、定着ローラ２１の表面のオイルが塗布されるＺ方向長さをＡ、定着ベルト２５の幅すなわちＺ方向長さをＣとすると、定着ベルト２５は前述のステアリング動作によってＺ方向で左右に動くため、Ｃ＜Ａの長さ関係にする。したがって、各部材のＺ方向の長さ関係はＢ＜Ｃ＜Ａ≦Ｄとなる。定着ベルト２５はステアリング動作によって左右に動くが、定着ベルト２５の端部が定着ローラ２１の表面からはみ出ることはない。

固定部材２６は、第１実施形態及び第２実施形態と同様に、支持部材３１を介して定着装置２０のフレームに固定支持されている。定着ベルト２５は、前述したステアリング動作によってＺ方向で僅かに左右に動くが、その場合に定着ベルト２５を支える固定部材２６が露出すると、用紙Ｐとトナー像Ｔが固定部材２６に接触して印刷不良になるおそれがある。このため、固定部材２６のＺ方向長さＢは定着ベルト２５のＺ方向長さＣよりも短くする（Ｂ＜Ｃ）。

固定部材の長さＢは、定着ローラ２１の長さＡよりも、両端で各８ｍｍ短い長さにしている（Ａ＝Ｂ＋８ｍｍ＋８ｍｍ）。定着ベルト２５の端面位置は、この８ｍｍの範囲を外れないように、ステアリング動作によって位置調整される。また、図４Ｂに現れていない圧力調整ローラ２３のＺ方向長さについても、定着ベルト２５との接触面が露出しないように、定着ローラ２１の長さＡよりも、両端で各８ｍｍ短い長さにしている。

耐熱フェルト３０１ａのＺ方向長さＤは、第１実施形態と同様に、定着ローラ２１の長さＡよりも長くしている。第３実施形態では、定着ローラ２１の長さＡよりも両端で各５ｍｍ長くしている（Ｄ＝Ａ＋５ｍｍ＋５ｍｍ）。

図４Ａ、図４Ｂに、定着ベルト２５回転中のオイルの滞留部４０１、４０３、４０４を示す。定着ベルト２５の内面は、定着ローラ２１、固定部材２６及び圧力調整ローラ２３と接触し、当該接触面に微量のオイルが介在する。しかし、定着ベルト２５との接触圧がローラ２１、２３よりも高い固定部材２６との接触面に介在するオイルが、摺動抵抗の低減により大きく寄与する。

また、定着ベルト２５はＤ３方向に回転するため、定着ローラ２１、固定部材２６、圧力調整ローラ２３における定着ベルト２５との接触開始側で、オイルの滞留部４０１、４０３、４０４ができる。

滞留部４０１、４０３、４０４のオイルの一部は両端側（Ｚ方向）に移行し、そこから定着ベルト２５の回転に伴って下方の滞留部４０５に移行する。この滞留部４０５のオイルは、定着ベルト２５の回転に伴って定着ローラ２１の表面両端部に上昇移行し、耐熱フェルト３０１ａの両端部で回収される。

詳しくは、定着ベルト２５の回転に伴って、定着ベルト２５の下部の滞留部４０３から上方に移行したオイルの一部は、上方の滞留部４０１からさらに両端側（Ｚ方向）に移動し、定着ローラ２１表面の肩部２１ｂに押し出される。定着ローラ２１の肩部２１ｂに押し出されたオイルは、定着ローラ２１の回転に伴って耐熱フェルト３０１ａの両端部と接触し、当該耐熱フェルト３０１ａの両端部に回収される。

第３実施形態の図４Ａにおいて、定着ベルト２５が回転停止すると、滞留部４０１、４０３、４０４のオイルは、定着ベルト２５の内面や、圧力調整ローラ２３、固定部材２６の表面に塗れ広がると共に、その一部は両端側（Ｚ方向）にも移動する。そして当該一部のオイルは、圧力調整ローラ２３、固定部材２６の両端部から定着ベルト２５の両端側に移行し、オイルの自重によって、定着ベルト２５の下側両端部の滞留部４０５に滞留する。

しかしながら、定着ベルト２５が再び回転すると、滞留部４０５のオイルは定着ベルト２５で運ばれて順次耐熱フェルト３０１ａに回収されていく。このため、滞留部４０５に滞留するオイルはごく僅かであり、定着ベルト２５の端面からオイルが流出することはない。

以上、本発明を第１〜第３実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば前記第１実施形態では、図２Ｃのように定着ローラ２１の両端部に形成した小径軸部２１ａに対して、寄り止め部材を構成する寄り止めリング３２を回転自在に嵌合したが、定着ローラ２１以外のローラ２２、２３に形成した小径軸部に寄り止め部材ないし寄り止めリング３２を回転自在に嵌合してもよい。

また、加熱手段３３を内蔵した定着ローラ２１に代えて、加熱手段を持たない張架ローラを使用すると共に、固定部材２６のニップ形成面に加熱手段としての面状発熱体を配設してもよい。

１０：中間転写ベルト １１：タンデム型画像形成部
１２：露光装置 １３：二次転写装置
１４：支持ローラ １５ａ：支持ローラ
１６ａ：二次転写対向ローラ １６ｂ：二次転写ローラ
１７：クリーニング装置 18Y,18M,18C,18K：画像形成手段
２０：定着装置 ２１：定着ローラ
２１ａ：小径軸部 ２１ｂ：肩部
２２：張架ローラ ２３：圧力調整ローラ
２４：付勢手段 ２５：定着ベルト
２５ａ：寄り止めガイド ２５ｂ：テーパ面
２６：固定部材 ２７：入口ガイド
２８：分離部材 ２９：出口ガイド
３０：加圧ローラ ３１：支持部材
３２：寄り止めリング ３２ａ：テーパ面
３３：加熱手段 ３７：搬送ローラ
３８：搬送ベルト ３９：シート反転装置
４０：感光体ドラム ４２：給紙ローラ
４３：ペーパバンク ４４：給紙トレイ
４５：分離ローラ ４６，４８：給紙路
４７：給紙搬送ローラ対 ４９：位置決めローラ対
５０：給紙ローラ ５１：手差しトレイ
５２：分離ローラ ５３：手差し給紙路
５６：排出ローラ ５７：排紙トレイ
６２：一次転写ローラ ６３：バックアップローラ
１００：画像形成装置 ２００：給紙テーブル
３００，３１０：オイル塗布手段 ３０１：フェルトアッシィ
３０１ａ：耐熱フェルト ３０１ｂ：フェルトブラケット
３０２：ブラケット ３０３：引張スプリング
３０４：ネジ ３１１：切替回転軸
３１２：耐熱フェルト ３１３：フェルトアッシィ
３１４：軸受 ３１５：圧縮スプリング
４０１〜４０５：滞留部

特開２００９−１１６１４１号公報

Claims (7)

1. 固定部材とローラとの間に無端状のベルトが架け渡され、前記固定部材に対向する加圧回転体が前記ベルトを挟んで配設され、当該加圧回転体と前記固定部材との間に定着ニップが形成された定着装置において、
   前記ベルトの内面と接触する前記ローラの軸方向長さ全域に対して接触する潤滑剤塗布手段を配設すると共に、前記固定部材の軸方向長さを、潤滑剤が塗布される前記ローラの軸方向長さ未満に設定したことを特徴とする定着装置。
2. 前記ベルトの幅方向両端部の内周面に配設された寄り止めガイドと、当該寄り止めガイドに当接することで前記ベルトの寄りを規制する寄り止め部材とを有することを特徴とする請求項１の定着装置。
3. 前記ローラの両端部に、前記ローラの本体部よりも小径の小径軸部を形成し、当該小径軸部に対して、前記寄り止め部材を構成する寄り止めリングを回転自在に嵌合したことを特徴とする請求項２の定着装置。
4. 前記潤滑剤塗布手段が、潤滑剤を含浸し前記ローラに当接した固定配置のフェルトバーであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項の定着装置。
5. 前記潤滑剤塗布手段が、潤滑剤を含浸し前記ローラに当接したフェルトローラであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項の定着装置。
6. 前記潤滑剤塗布手段が切替回転軸の周方向に複数で設けられ、前記切替回転軸を所定角度回すことで前記ローラに接触する前記潤滑剤塗布手段を周方向に隣接する他の潤滑剤塗布手段に交換可能にしたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項の定着装置。
7. 請求項１から６の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。