JP2003005566A

JP2003005566A - ベルト定着装置

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Publication number: JP2003005566A
Application number: JP2001188222A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Kurotaka; 重夫黒高; Satohiko Baba; 聡彦馬場; Takashi Fujita; 貴史藤田; Hirokazu Ikegami; 廣和池上; Hisashi Kikuchi; 尚志菊地; Atsushi Nakato; 淳中藤; Kiyoshi Oshima; 清大嶋; Jun Yura; 純由良
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-06-21
Filing date: 2001-06-21
Publication date: 2003-01-08
Anticipated expiration: 2021-06-21
Also published as: JP4748885B2

Abstract

(57)【要約】【課題】分離部の曲率半径を小さくして分離性能の向
上を図り、オイル塗布や分離爪、分離ガイド板等の分離
手段を用いることなく、片面または及び両面定着後の記
録紙の自己分離、即ちセルフストリッピングを可能にす
るベルト定着装置を提供する。【解決手段】定着ローラ１０４と、加熱ローラ１０６
と、両ローラに張架された定着ベルト１０３と、該ベル
ト１０３の外周面に接触して定着ベルト１０３との間で
ニップを形成する加圧ローラ１０５を備えたベルト定着
装置において、定着ベルト１０３を介して定着ローラ１
０４と加圧ローラ１０６によって形成されるニップの出
口分離部に対応した位置であって定着ベルト１０３の内
側に、出口分離部面を曲率の大きな形状部とした固定部
材１０８を備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、レーザビームプリ
ンタ、デジタル複写機、普通紙ファックス等の画像形成
装置、その他、シート材を搬送し且つ熱を供給する装置
に応用するのに好適なベルト定着装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ベルト定着装置の従来技術として、特開
２０００−３３８８１１号公報が知られている。該公報
には、加圧ローラの弾性体の硬度が加熱ローラの弾性体
の硬度よりもＪＩＳ−Ａ硬度計で２０〜３０度大きくな
るように設定する技術が開示されており、これによりニ
ップ形状が凸となるため、転写材の加熱ローラからの剥
離角度を大きくすることができ、分離性能が良くなるも
のである。

【０００３】また、特開平８−１６６７３８号公報が知
られている。該公報に開示されている技術は、記録媒体
を分離させる定着分離爪を定着ローラ表面と非接触で配
置するものである。

【０００４】更に、特開平１１−１３３７７６号公報も
知られている。該公報には、加圧ベルトを介して定着ロ
ーラと圧接してニップを形成して定着を行なう加圧部材
の開示がある。該公報に開示された技術は、加圧部材
（加圧部材は固定）の一部がニップ出口分離部におい
て、ベルトを介して定着ローラに食い込んで歪を形成
し、該歪によるベルトと定着ローラとの間での微小スリ
ップ効果によって分離性の向上を狙うもので、ベルトは
加圧用固定部材にフリーにセットされ。ベルト張力手段
がない、所謂フリーベルトニップ方式と称されるもので
ある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】前記いずれの従来技術
にも総じて問題が残されている。特開２０００−３３８
８１１号公報では、カラー画像形成装置における各色の
トナーが重なったトナー付着量が多い条件にあっては、
ニップ形状の効果で確実に分離するのは難しく、特にオ
イルレスや高線速の厳しい条件では分離爪などの加熱ロ
ーラに当接する分離手段無しで転写材を分離するのは困
難である。

【０００６】また、特開平８−１６６７３８号公報で
は、定着ローラと加圧ローラが同構成のため、ニップ形
状はフラットで定着ローラに対する剥離角度が小さいの
で、分離爪と定着ローラの間隔を精度良く調整する必要
がある。つまり、間隔の調整機構などが必要になるため
分離爪の部品点数が増えてコストアップになる。又、斯
かる方法においても、前述同様オイル塗布することなく
各紙種に対応する分離性能を確保することは難しい。

【０００７】更に、特開平１１−１３３７７６号公報に
開示された技術においても、分離性能が充分に得られな
いところから、分離性を補助するための分離手段を設け
ているため、コストアップ要因になるという問題があ
る。

【０００８】本発明は、斯かる従来のベルト定着装置が
持つ不具合を解消し、分離部の曲率半径を小さくして分
離性能の向上を図り、オイル塗布や分離爪、分離ガイド
板等の分離手段を用いることなく、片面または及び両面
定着後の記録紙の自己分離、即ちセルフストリッピング
を可能にするベルト定着装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】また、定着ベルトまたは及び加圧ローラな
どの耐久性を著しく低下させることなく、記録材を確実
に分離させることを目的とする。

【００１０】更に、分離性を良好にすることによって、
定着部材とトナー間の離型性が向上しかつ、オイルレス
トナーを用い、オイル塗布手段を特別設ける必要のない
オイルレスベルト定着装置を提供することを目的とす
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１記載の発明は、定着ローラと、加熱ローラ
と、両ローラに張架されたベルトと、該ベルトの外周面
に接触してベルトとの間でニップを形成する加圧ローラ
を備えたベルト定着装置において、ベルトを介して定着
ローラと加圧ローラによって形成されるニップの出口分
離部に対応した位置であってベルトの内側に、出口分離
部面を曲率の大きな形状部とした固定部材を備えたベル
ト定着装置を最も主要な特徴とする。

【００１２】また請求項２記載の発明は、固定部材と加
圧ローラによってニップ形成された分離工程を有する請
求項１に記載のベルト定着装置を主要な特徴とする。

【００１３】また請求項３記載の発明は、固定部材が加
圧ローラに近接して設けられた分離工程を有する請求項
１に記載のベルト定着装置を主要な特徴とする。

【００１４】また請求項４記載の発明は、固定部材の軸
方向に直角な方向の断面形状が円弧と略直線で形成さ
れ、円弧部がベルトを介して加圧ローラに圧接してニッ
プを形成し、該略直線によって形成された略平面部がニ
ップ出口分離部直後のベルトに接してこれを案内するよ
うに、円弧部と略平面部が配置されている請求項１に記
載のベルト定着装置を主要な特徴とする。

【００１５】また請求項５記載の発明は、固定部材の略
平面部にあってニップ出口分離部側端部を、曲率を有す
る形状とした請求項４に記載のベルト定着装置を主要な
特徴とする。

【００１６】また請求項６記載の発明は、固定部材の表
面硬度を加圧ローラの表面硬度より大きくして、ベルト
を介して固定部材と加圧ローラによって形成されたニッ
プが加圧ローラから記録紙が遠ざかる方向に形成される
ようにした請求項１に記載のベルト定着装置を主要な特
徴とする。

【００１７】また請求項７記載の発明は、ベルト張力手
段を有する加熱ローラが固定部材に対して、略垂直方向
に配置されている請求項１ないし６のいずれか１項に記
載のベルト定着装置を主要な特徴とする。

【００１８】また請求項８記載の発明は、ワックス含有
トナーを用いた請求項１ないし６のいずれか１項に記載
のベルト定着装置を主要な特徴とする。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面に
基づき説明する。説明に先立ち、本発明の理解を深める
意味で、図１に基づき本発明が適用されるカラープリン
タ等の画像形成装置の概略構成及び動作について説明す
る。このカラープリンタ１は、感光体ユニット１０、書
き込み光学ユニット２０、現像ユニット３０、中間転写
ユニット４０、２次転写ユニット５０、定着ユニット６
０、両面印刷用紙反転ユニット７０等で構成されてい
る。そして、Ｂｌａｃｋ：黒（以下、Ｂｋという）、Ｃ
ｙａｎ：シアン（以下、Ｃという）、Ｍａｇｅｎｔａ：
マゼンタ（以下、Ｍという）、Ｙｅｌｌｏｗ：イエロー
（以下、Ｙという）のカラー画像を感光体ユニット１０
の感光体ベルト１１上に順次顕像化し、これらを重ね合
わせて最終的な４色フルカラー画像を形成する。

【００２０】上記感光体ベルト１１は矢印Ａの時計方向
に回転し、その周りには、感光体クリーニング装置１
２、帯電ローラ１３、現像ユニット３０の選択された現
像器、中間転写ユニット４０の中間転写ベルト４１など
が配置されている。感光体ベルト１１は、駆動ローラ１
４、１次転写対向ローラ１５、張架ローラ１６間に張架
され矢印Ａ方向に図示しない駆動モーターによって回転
移動を行う。なお、つなぎ目のある感光体ベルト１１を
用いる場合には、感光体ベルト１１端部の非画像形成領
域につなぎ目マークを設け、図示しないセンサにより検
出を行い、つなぎ目を避けて画像形成を行う。

【００２１】また、上記書き込み光学ユニット２０は、
カラー画像データを光信号に変換して、各色画像に対応
した光書き込みを行い、感光体ベルト１１に静電潜像を
形成する。この書き込み光学ユニット２０は、光源とし
ての半導体レーザ２１、レーザー発光駆動制御部（不図
示）、ポリゴンミラー２２、３つの反射ミラー２３ａ、
ｂ、ｃなどで構成されている。

【００２２】また、上記現像ユニット３０は、Ｂｋ現像
器３１Ｋ、Ｃ現像器３１Ｃ、Ｍ現像器３１Ｍ、Ｙ現像器
３１Ｙと、各現像器を図中左右方向に移動させ感光体ベ
ルト１１に対し接離動作を行う図示しない接離機構など
で構成されている。図示の例では装置本体下側から順に
黒トナーを収容したＢｋ、現像器３１Ｋ、シアントナー
を収容したＣ現像器３１Ｃ、マゼンタトナーを収容した
Ｍ現像器３１Ｍ、イエロートナーを収容したＹ現像器３
１Ｙになっている。各現像器３１Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙは、感
光体ベルト１１表面の静電潜像を現像するためにトナー
を表面に担持して回転する現像スリーブ３２Ｋ、Ｃ、
Ｍ、Ｙと、トナーを汲み上げて撹拌するために回転する
トナーパドル３３Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ等を含む現像第１ユニ
ット３５Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙと、トナーを収容するトナーカ
ートリッジ３４Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの現像第２ユニットの２
つのユニットで構成されている。

【００２３】各現像器３１Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙ内のトナーは
所定の極性に帯電され、また、各現像スリーブ３２Ｋ、
Ｃ、Ｍ、Ｙには図示しない現像バイアス電源によって現
像バイアスが印加され、現像スリーブ３２Ｋ、Ｃ、Ｍ、
Ｙが感光体ベルト１１に対して所定電位にバイアスされ
ている。また、上記接離機構は、図示しないモータから
各現像器３１Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙに駆動を伝達するための図
示しない電磁クラッチがオンになるとその駆動力で各現
像器３１Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙを感光体ベルト１１側（図中右
側）に移動させるようになっている。現像時には各現像
器３１Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのうち選択されたいずれか一つが
移動し、感光体ベルト１１に当接する。一方、電磁クラ
ッチをオフにして駆動伝達を解除すると感光体ベルト１
１に当接していた現像器が感光体ベルト１１から離間す
る方向（図中左側）に移動する。

【００２４】カラープリンタ本体の待機状態では、現像
ユニット３０はいずれの現像器３１Ｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙも感
光体ベルト１１と離間した位置にセットされており、プ
リント動作が開始されると、カラー画像データに基づき
レーザー光による光書き込み、静電潜像形成が始まる
（以下、Ｂｋ画像データによる静電潜像をＢｋ静電潜像
という。Ｃ、Ｍ、Ｙについても同様）。このＢｋ静電潜
像の先端部から現像可能とすべくＢｋ現像位置に静電潜
像先端部が到達する前に、Ｂｋ現像スリーブ３２Ｋを回
転開始して、Ｂｋ静電潜像をＢｋトナーで現像する。そ
して、以後Ｂｋ静電潜像領域の現像動作を続けるが、Ｂ
ｋ静電潜像後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で、Ｂ
ｋ現像器３１ｋが感光体ベルト１１から離間し、速やか
に次の色の現像器が感光体ベルト１１に当接する。これ
は少なくとも、次の画像データによる静電潜像先端部が
現像位置に到達する前に完了させる。

【００２５】また、上記中間転写ユニット４０は、中間
転写ベルト４１、ベルトクリーニング装置４２、位置検
出用センサ４３などで構成されている。中間転写ベルト
４１は駆動ローラ４４、１次転写ローラ４５、２次転写
対向ローラ４６、クリーニング対向ローラ４７及びテン
ションローラ４８に張架されており、図示しない駆動モ
ータにより矢印Ｂ方向に駆動制御される。中間転写ベル
ト４１端部の非画像形成領域には複数の位置検出用マー
ク（不図示）が設けられており、これらの位置検出用マ
ークのうちのいずれか一つ（画像形成動作開始時に位置
検出用センサ４３を最初に通過した位置検出用マーク）
を位置出用センサ４３で検出し、この検出タイミングで
画像形成を開始する。また、ベルトクリーニング装置４
２は、クリーニングブラシ４２ａ、接離機構（不図示）
等で構成されており、１色目のＢｋ画像を中間転写ベル
ト４１に転写している間、及び、２、３、４色目の画像
を中間転写ベルト４１に転写している間は接離機構によ
って中間転写ベルト４１面からクリーニングブラシ４２
ａを離間させておく。

【００２６】また、カラープリンタ１の転写紙カセット
８０内には、転写紙が収納されており、給紙コロ８１
ａ、ｂ、ｃによってレジストローラ対８２方向に給紙、
搬送される。また、カラープリンタ１の右側面には、Ｏ
ＨＰ用紙や厚紙などの手差し給紙用の手差しトレイ８３
が設けられている。

【００２７】また、上記２次転写ユニット５０は、２次
転写ローラ５１、２次転写ローラ５１を中間転写ベルト
４１に対して接離するためのクラッチ等を備えた揺動機
構（不図示）などで構成されている。転写紙が転写位置
に到達するタイミングに合わせて２次転写ローラ５１が
揺動機構の回転軸を中心に揺動する。この２次転写ロー
ラ５１と上記２次転写対向ローラ４６とにより転写紙と
中間転写ベルト４１とを一定の圧力で接触させる。２次
転写ローラ５１は中間転写ユニット４０に設けられた図
示しない位置決め部材により２次転写対向ローラ４６と
の平行度の位置精度が保たれている。また、２次転写ロ
ーラ５１に設けた図示しない位置決めコロにより中間転
写ベルト４１に対する２次転写ローラ５１の接触圧を一
定にしている。２次転写ローラ５１を中間転写ベルト４
１に接触させると同時に、２次転写ローラ５１はトナー
と逆極性の転写バイアスが印加され、中間転写ベルト４
１上の重ねトナー像を転写紙に一括転写する。

【００２８】なお、上記各ユニットは装置から容易に脱
着できるようになっている。例えば、図１において、中
間転写ユニット４０をはずす場合には、図示しない前面
カバーを開け、紙面の奥側から手前側にユニットをスラ
イドさせることで、容易にはずすことができる。

【００２９】上記構成のカラープリンタ１において、画
像形成サイクルが開始されると、まず感光体ベルト１１
は矢印Ａの時計回りに、中間転写ベルト４１は矢印Ｂの
反時計回りに図示しない駆動モータによって回転され
る。中間転写ベルト４１上に設けられた図示しない位置
検出用マークを位置検出用センサ４３で検出し、位置検
出用マークの検知タイミングに応じて感光体ベルト１１
上にＢｋトナー像形成、Ｃトナー像形成、Ｍトナー像形
成、Ｙトナー像形成が行われ、最終的にＢｋ、Ｃ、Ｍ、
Ｙの順に中間転写ベルト４１上に重ねてトナー像が形成
される。このとき１次転写ローラ４５に印加するバイア
スは順次電圧を高くすることが一般的であるが、中間転
写ベルト４１の抵抗特性等に応じて異なる。

【００３０】上記Ｂｋトナー像形成は次のように行なわ
れる。図示しない電源の印加電圧により帯電ローラ１３
は感光体ベルト１１を一様帯電する。そして、書込みの
ためのレーザ光ＬＤはＢｋカラー画像信号に基づいて露
光を行う。この露光が行われたとき、当初一様荷電され
た感光体ベルト１１の露光された部分は、露光光量に比
例する電荷が消失し、Ｂｋ静電潜像が形成される。そし
て、このＢｋ静電潜像にＢｋ現像スリーブ３２Ｋ上のＢ
ｋトナーが接触することにより、感光体ベルト１１の電
荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い
部分つまり露光された部分にはＢｋトナーが吸着され、
静電潜像と相似なＢｋトナー像が形成される。そして、
感光体ベルト１１上に形成されたＢｋトナー像は、１次
転写位置において中間転写ベルト４１に接する。この１
次転写位置では、１次転写ローラ４５と１次転写対向ロ
ーラ１５とにより中間転写ベルト４１と感光体ベルト１
１との間にニップが形成されており、１次転写ローラ４
５にＢｋトナー像と逆極性のバイアスを印加することに
よりＢｋトナー像を中間転写ベルト４１に転写する。

【００３１】感光体ベルト１１上の若干の未転写残留ト
ナーは、感光体ベルト１１の再使用に備えて感光体クリ
ーニング装置１２で清掃される。ここで回収されたトナ
ーは回収パイプを経由して図示しない廃トナータンクに
蓄えられる。

【００３２】感光体ベルト１１側ではＢｋ画像形成工程
の次にＣ画像形成工程に進み、上記位置検出用センサ４
３の検知タイミングに応じてＣ画像データによるレーザ
ー光ＬＤによる書き込みが行われ、Ｃ静電潜像が形成さ
れる。そして、先のＢｋ静電潜像の後端部が通過した後
で、かつＣ静電潜像の先端部が到達する前にＢｋ現像器
が現像位置から退避し、Ｃ現像器Ｃが現像位置にセット
されてＣ静電潜像がＣトナーで現像される。以後、Ｃ静
電潜像領域の現像を続けるが、Ｃ静電潜像の後端部が通
過した時点で、先のＢｋ現像器Ｂの場合と同様にＣ現像
器Ｃが現像位置から退避し、次のＭ現像器Ｍを現像位置
に移動させる。これもやはり次のＭ静電潜像の先端部が
現像位置に到達する前に完了させる。なお、Ｍ及びＹの
画像形成工程については、それぞれの静電潜像形成、現
像の動作が上述のＢｋ、Ｃの工程と同様であるので説明
は省略する。

【００３３】上記中間転写ベルト４１には、感光体ベル
ト１１に順次形成するＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナー像を、
同一面に順次位置合わせして、４色重ねのトナー像が形
成され、次の２次転写工程において、この４色のトナー
像が転写紙に一括転写される。

【００３４】上記画像形成動作が開始される時期に、転
写紙は上記転写紙カセット８０又は手差しトレイ８３の
いずれかから給送され、レジストローラ８２対のニップ
で待機している。そして、２次転写ローラ５１に中間転
写ベルト４１上の４色重ねのトナー像先端がさしかかる
ときに、ちょうど転写紙の先端がこのトナー像の先端に
一致するようにレジストローラ対８２が駆動され、転写
紙とトナー像との位置合わせが行われる。そして、転写
紙が中間転写ベルト４１上のトナー像と重ねられて２次
転写位置を通過する。このとき２次転写ローラ５１によ
る転写バイアスで転写紙が荷電され、トナー画像のほと
んどが転写紙上に転写される。

【００３５】そして、中間転写ベルト４１から４色重ね
トナー像を一括転写された転写紙は、後述する本願発明
の要旨に係る定着ユニット６０に搬送され、所定温度に
制御された定着ベルト６１と加圧ローラ６２のニップ部
でトナー像が溶融定着され、装置本体外に送り出され
（矢印Ｃ方向）、排紙トレイ８４に裏向きにスタックさ
れ、フルカラーコピーを得る。

【００３６】更に、両面印刷を行う場合には、定着ユニ
ット６０を通過した転写紙は両面切替爪８５により矢印
Ｄ方向に案内され、両面印刷用紙反転ユニット７０に送
られる。転写紙後端が反転切替爪７１を通過した後、反
転ローラ対７２が停止し、転写紙も停止する。そして、
反転ローラ対７２が一定のブランク時間ののち逆転を開
始し、転写紙はスイッチバックを始める。このとき上記
反転切替爪７１が切り替わり、転写紙は矢印Ｅ方向に案
内され、レジストローラ対８２に送られる。レジストロ
ーラ対８２に送られた転写紙は表裏反転した状態でレジ
ストローラ対８２のニップで待機する。そして、所定の
タイミングでレジストローラ対８２が駆動され、転写紙
は２次転写位置に送られて中間転写ベルト４１から４色
重ねトナー像を一括転写された後、定着ユニット６０で
トナー像が溶融定着され、装置本体外に送り出される。

【００３７】一方、１次転写後の感光体ベルト１１の表
面は、感光体クリーニング装置１２でクリーニングさ
れ、除電ランプ（不図示）で均一に除電される。また、
転写紙にトナー像を転写した後の中間転写ベルト４１の
表面は、ベルトクリーニング装置４２のクリーニングブ
ラシ４２ａを接離機構で押圧することによってクリーニ
ングされる。中間転写ベルト４１からクリーングされた
トナーは廃トナータンク４９に蓄えられる。ー像を一括
転写された後、定着ユニット６０でトナー像が溶融定着
され、装置本体外に送り出される。

【００３８】図２は一般的なベルト定着装置の構成図で
ある。ベルト定着装置６０は被加熱材である未定着画像
１０１を担持した記録紙１０２を無端状定着ベルト１０
３を介して定着ローラ１０４と加圧ローラ１０５とのニ
ップ部で加熱加圧して未定着画像１０１を記録紙１０２
に加熱定着する装置である。

【００３９】ここで、定着ベルト１０３は、ニッケル、
耐熱性樹脂（ポリイミド等）、炭素鋼、或いはステンレ
ス鋼等により形成された薄肉の無端状ベルトであること
が望ましい。また表層には耐熱離型層（フッ素系樹脂、
シリコンゴム等）が被覆された構成になっている。シリ
コンゴム層はゴム硬度２５〜６５度（ＪＩＳＡ硬度
計）、厚さが１００〜３００ｕｍの範囲が良好な定着姓
及び熱応答性を得る条件として望ましい。また、中間層
として耐熱弾性層を設ける構成であってもよい。

【００４０】無端状ベルトはニッケル電位方によるベル
ト継ぎ目のないもの、または、ステンレス鋼、鉄系材料
の超薄肉厚板（厚さ１００ｕｍ以下）の精密突き合わせ
技術（例えば溶接）による加工法によって製作した継ぎ
目のあるものを意味する。この場合、突き合わせによる
段差は定着した後の画像が横すじとなって発生しない程
度として２０ｕｍ以下好ましくは１０ｕｍ以下が望まし
い。

【００４１】また、定着ローラ１０４中心に芯金を有
し、その外周にニップ巾を十分な広さにするために柔ら
かい耐熱性の材料、例えば発泡シリコンゴム等で構成さ
れた断熱性弾性部材を備えている。また、その厚さも十
分な厚さで、本例では定着ローラ１０４の直径の１５%
〜２０% ほどの厚さを有している。

【００４２】一方、加圧ローラ１０５は、アルミ、ステ
ンレス、若しくは炭素鋼等の芯金の表層に耐熱性の離型
層（フッ素系樹脂、シリコンゴム等）を有している。ま
た、中間層として厚さ０. ５〜１. ０ｍｍのシリコーン
ゴム層を形成している。ここで、芯金を中空に構成し、
中に熱源（ハロゲンヒータ等）を有している場合もあ
る。

【００４３】本例では記録紙１０２の定着ベルト１０３
からの分離性を良くするために下向きのニップ形状とし
ている。すなわち、加圧ローラ１０５の硬度を硬くして
いる。本例では加圧ローラ１０５表層の離型層厚さを、
加圧ローラ１０５直径の７%未満とし、その硬度もＪＩ
ＳＡで２０Ｈｓ以上としている。

【００４４】定着ベルト１０３は定着ローラ１０４と加
熱ローラ１０６との間に掛け渡された構成となってい
る。ここで、加熱ローラ１０６はアルミ、炭素鋼やステ
ンレス鋼等の中空金属円筒の薄肉ローラである。さらに
は加熱ローラ１０６の中に熱源（ハロゲンヒータ等）１
０７を具備している。

【００４５】かかる構成のベルト定着装置６０の特徴
は、立ち上がり時間が短いことと、トナーのベルトオフ
セット防止効果があって、オイルレスまたはオイル微量
塗布が可能なことである。

【００４６】図３は図２に示すベルト定着装置のニップ
部の拡大図である。定着ベルト１０３が薄く曲げ剛性が
低いという条件下では、定着ベルト１０３はニップ出口
の定着ローラ１０４の形状に倣い、図３（ａ）のように
ニップ出口の曲率半径ｒは小さい。この場合にはオイル
の塗布がなくても記録紙１０２の腰により定着ベルト１
０３への記録紙１０２の巻き付きやオフセットなどの問
題なしに、記録紙１０２を分離することが可能である。

【００４７】しかし、後述する本発明で用いる定着ベル
ト１０３のように厚さが大きく、曲げ剛性が高い場合
（基材のポリイミドが５０〜１００μｍの厚さ、中間層
としてのシリコーンゴムは１５０〜２００μｍの厚さ、
表層のフッソ樹脂離型層の厚さが１０〜３０μｍ）ニッ
プ出口の定着ローラ１０４の形状に倣わず、図３（ｂ）
のようにニップ出口の曲率半径ｒは大きくなる。この場
合は、記録紙１０２が曲げられずに分離されるため、記
録紙１０２の腰が十分活用されず、定着ベルト１０３へ
の巻き付きが発生しやすくなってしまう。

【００４８】ここで補足として、巻き付き発生の原因を
説明する。一般に、ニップ出口分離部において用紙（記
録紙）の剛性（用紙の腰の強さは例えばクラーク剛度で
表される）による曲げモーメント（＝１／ｒ×Ｅ×Ｉ
ｚ）がトナーとローラ表面の接着力によるモーメントよ
りも大きい関係にあるときは用紙がローラに巻き付かず
分離が可能となる。ｒ；ニップ出口部の曲率半径Ｅ×Ｉｚ；用紙の曲げ強さ（腰の強さ）

【００４９】即ち、ニップ出口部の曲率（１／ｒ）が大
きいほど、用紙の腰（Ｅ・Ｉｚ）が強い程、また一方で
トナーとローラ表面の接着力が弱い程、用紙の巻き付き
は起こり難い。

【００５０】以下、本発明の実施の形態について説明す
る。図４は、本発明の第１の実施形態のベルト定着装置
の概略断面図で、請求項１に対応するものである。被加
熱材である未定着画像１０１を担持した記録紙１０２
は、定着ベルト１０３を介して定着ローラ１０４と加圧
ローラ１０５とのニップ部で加熱加圧され、未定着画像
１０１を記録紙１０２に加熱定着する定着工程を経た
後、定着ムラを防止すべく定着ベルト１０３と加圧ロー
ラ１０５が密着して接触している状態で記録紙１０２の
密着搬送を行なう搬送工程を通って、ニップ出口分離部
に到る。

【００５１】本発明においては、定着ベルト１０３の内
側に固定部材１０８を有している。この固定部材１０８
は、定着ベルト１０３を介してニップ出口分離部に対向
する面が曲率（１／ｒ）の大きな形状を有していて、装
置本体に固定部材用スプリング１０９を介して固定（回
転しない）されている。固定部材用スプリング１０９は
加圧ローラ１０５に圧接してニップを形成している方向
と、ニップ域で定着ベルト１０３が密着する方向、即ち
出口方向に向かって設けられている。圧接力は分離性を
良くして記録紙１０２の巻き付きを防止するには少なく
とも５〜１０ｋｇは必要である。

【００５２】分離性を良くする曲率半径（ｒ）としてｒ
＝５ｍｍ以下とする。ここで、固定部材１０８の代わり
に回転ローラを用いて行なう場合はローラ径は１０φと
する。しかし、前記圧接力（５〜１０ｋｇ）に対しては
ローラ軸方向の変形が必要以上に大きくなって用紙搬送
シワ、画像幅方向の定着ムラの原因になる。

【００５３】図５は図４に示した本発明のベルト定着装
置のニップ出口部分の第１の例を示す拡大図であり、請
求項２に対応するものである。該固定部材１０８は断面
形状が円弧と略直線で形成され、円弧部１０８−１が定
着ベルト１０３を介して加圧ローラ１０５に圧接してニ
ップを形成している。一方、略平面部１０８−２が分離
直後の定着ベルト１０３に接してこれを案内するように
なっている。

【００５４】ニップ出口から排紙される記録紙１０２の
搬送方向に対して、定着ベルト１０３側には分離角度
（θ１）を形成し、加圧ローラ側は分離角度（θ２）を
形成している。そのため、分離手段（分離爪、分離ガイ
ド板等）は特には必要がない。前記、分離角度θ１及び
θ２は片面及び両面定着時の記録紙１０２の巻き付き防
止（セルフ分離）可能な角度である。

【００５５】図６は同じく図４に示した本発明のベルト
定着装置のニップ出口部の第２の例を示す拡大図であ
り、請求項３に対応している。前記請求項２の固定部材
１０８の略平面部１０８−２の両端エッジ部を曲率半径
（ｒ）に丸み付ける。ｒは０.３〜１ｍｍの範囲が好ま
しい。かかる形状の固定部材を用いることで、前記請求
項２記載の内容に比べて更に曲率分離の効果が増す。

【００５６】図７ないし図９は固定部材１０８に関する
他の変形例を示す図である。図７の固定部材１０８はア
ルミ．等の軽量金属材料かまたは金属よりも断熱性のあ
る耐熱樹脂部材である。また、図８の固定部材１０８は
板金をまげて曲率を形成している。これらの固定部材１
０８はその表面を低摩擦特性を有する（例えばフッソ樹
脂）材料で被覆することによって、固定部材１０８に対
して摺擦して移動する定着ベルト１０３の回転動作を滑
らかにする。

【００５７】また、図４ないし図９にある固定部材１０
８のニップ形状は請求項４に対応するものである。本発
明のベルト定着装置６０においては、片面定着時の記録
紙１０２の分離性は前記請求項２ないし３にあるように
曲率分離の効果を有し、一方、両面定着時においては加
圧ローラ１０５に記録紙１０２が巻き付かないように出
口分離部のニップ形状を凹形状にして分離の効果を奏し
ている。

【００５８】図１０は請求項５に対応する実施形態を示
すものである。固定部材１０８が加圧ローラ１０５に近
接して設けらている。圧接状態にあるニップ入り口を通
過した記録紙１０２が熱定着によって変形歪を起こす。
かかる状態では、同様に圧接状態にあるニップ出口で記
録紙はシワになってしまう。本発明ではシワを誘発させ
ないようにニップ出口を開放させている。

【００５９】図１１は請求項６に対応する実施形態を示
すものである。ベルト張力手段１１０を有する加熱ロー
ラ１０６は固定部材１０８に対して、略垂直方向に配置
してある。本実施形態のベルト定着装置６０の駆動は、
加圧ローラ駆動または加圧ローラ及び定着ローラ同時駆
動で、定着ベルト１０３がスリップすることなく確実に
回転移動するようになっている。加熱ローラ１０６は従
動ローラである。かかる駆動構成ではニップ出口から加
熱ローラ１０６へ移動する定着ベルト１０３はその間に
緩んで弛みが生じる。そうすると、固定部材１０８への
ベルト巻回性が甘くなり、ニップ出口分離部にて定着ベ
ルト１０８の径が膨らんで曲率が小さくなり分離性が低
下してしまう。その防止策として、加熱ローラ１０６に
ベルト張力手段１１０を付与して定着ベルト１０３の緩
みを防止している。

【００６０】ここで加熱ローラ１０６が固定部材１０８
に対して、記録紙１０２の搬送方向上流側にあると定着
ベルト１０３に張力を付与しても、定着ベルト１０３が
十分に固定部材１０８に密着して巻き付きにくい。また
逆に記録紙１０２の下流側に加熱ローラ１０６があると
記録紙１０２の分離角度（θ１）が小さくなって、分離
性が低下してしまう。ベルト張力手段１１０を有する加
熱ローラ１０６は固定部材１０８に対して略垂直方向が
最適である。

【００６１】図４、図５、図６に示す分離性が向上した
本発明に係る装置を用いて、記録紙１０２の巻き付現象
を図２に示す従来の装置と対比して実験を試みた。結
果、下記に示すような十分な効果を得た。

【００６２】〈実験ＤＡＴＡ〉〔条件〕（ａ）実験機…従来例は図２を用い、本発明は図４の実
験機を用いた。（ｂ）記録紙…薄紙（４５Ｋ紙）の紙剛性（＊クラーク
剛度で表す）Ａ４サイズ（タテ）のクラーク剛度は４６
ｃｍ／１００３Ａ４サイズ（ヨコ）のクラーク剛度は２
１ｃｍ／１００３（＊）クラーク剛度とは紙の剛性、所謂紙の腰の強さを
表す指標で、数値が大きいほど剛性が大である。（ｃ）トナー付着量…１. ０ｍｇ／ｃｍ２（ｄ）画像形成パターン…先端から３ｍｍ位置にヨコ１
５０ｍｍ、タテ３０ｍｍのベタ画像形成。〔結果〕

【００６３】

【表１】

【００６４】（注）〇の定義…ホットオフセット発生温度以上で巻き付き発
生。 ×の定義…ホットオフセット発生温度以下で巻き付き発
生。（本実験ではホットオフセット発生温度は１６０〜１７
０度である。また、〇であったものは２００度まで巻き
付きの発生ナシであった）

【００６５】

【発明の効果】請求項１ないし請求項３記載の発明によ
れば、固定部材の存在により、曲率分離による分離性能
の向上を図ることができる。その結果、分離手段（分離
爪、分離ガイド板）を定着ベルトまたは及び加圧ローラ
に当接させる必要なく記録紙の巻き付き防止を図ること
ができる。即ちセルフ分離が可能となる。

【００６６】また請求項３記載の発明によれば、ニップ
出口分離部を開放することで、熱圧定着によってニップ
入り口通過後に起こる記録紙の変形歪がシワを誘発させ
ないようにすることができる。

【００６７】請求項４記載の発明によれば、固定部材が
円弧部と略平面部を有することで、上記と同様の効果を
奏することができる。

【００６８】請求項５記載の発明によれば、固定部材の
略平面部にあってニップ出口分離部側端部を、曲率を有
する形状としたことで、上記の効果を更に増すことがで
きる。

【００６９】請求項６記載の発明によれば、固定部材と
加圧ローラによって、加圧ローラから記録紙が遠ざかる
ように凹ニップが形成されているので、両面定着時に加
圧ローラに記録紙が巻き付くのを防止することができ
る。

【００７０】請求項７記載の発明によれば、ベルト張力
手段を有する加熱ローラが固定部材に対して、略垂直方
向に配置されていることで、良好な分離性能を維持する
ことができる。

【００７１】請求項８記載の発明によれば、ワックス含
有トナーを用いることによってオイル塗布手段を特別設
ける必要がなくなる。その結果、オイル使用に伴う不具
合（オイル補給や、オイル塗布部材交換のためのメンテ
ナンス、コストアップ）を解消することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ベルト定着装置を有する画像形成装置の概略構
成図である。

【図２】一般的なベルト定着装置の構成図である。

【図３】図２に示すベルト定着装置のニップ部の拡大図
である。

【図４】本発明の第１の実施形態のベルト定着装置の概
略断面図である。

【図５】図４に示した本発明のベルト定着装置のニップ
出口部分の第１の例を示す拡大図である。

【図６】図４に示した本発明のベルト定着装置のニップ
出口部分の第２の例を示す拡大図である。

【図７】固定部材に関する他の変形例を示す図である。

【図８】固定部材に関する他の変形例を示す図である。

【図９】固定部材に関する他の変形例を示す図である。

【図１０】本発明の第２の実施形態のベルト定着装置の
概略断面図である。

【図１１】本発明の第３の実施形態のベルト定着装置の
概略断面図である。

【符号の説明】

６０ベルト定着装置１０２記録紙１０３定着ベルト１０４定着ローラ１０５加圧ローラ１０６加熱ローラ１０８固定部材１０８−１円弧部１０８−２略平面部ｒ；曲率半径（ニップ出口分離部） θ１；記録紙と定着ベルトの成す角度 θ２；記録紙と加圧ローラの成す角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者池上廣和東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者菊地尚志東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者中藤淳東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者大嶋清東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内 (72)発明者由良純東京都大田区中馬込１丁目３番６号株式会社リコー内Ｆターム(参考） 2H005 AA06 CA14 FB00 2H033 AA16 AA46 BA02 BA17 BA20 BA21 BB30 BB32 BB33 BB38 BE03

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】定着ローラと、加熱ローラと、両ローラ
に張架されたベルトと、該ベルトの外周面に接触してベ
ルトとの間でニップを形成する加圧ローラを備えたベル
ト定着装置において、ベルトを介して定着ローラと加圧
ローラによって形成されるニップの出口分離部に対応し
た位置であってベルトの内側に、出口分離部面を曲率の
大きな形状部とした固定部材を備えたことを特徴とする
ベルト定着装置。
【請求項２】固定部材と加圧ローラによってニップ形
成された分離工程を有することを特徴とする請求項１に
記載のベルト定着装置。
【請求項３】固定部材が加圧ローラに近接して設けら
れた分離工程を有することを特徴とする請求項１に記載
のベルト定着装置。
【請求項４】固定部材の軸方向に直角な方向の断面形
状が円弧と略直線で形成され、円弧部がベルトを介して
加圧ローラに圧接してニップを形成し、該略直線によっ
て形成された略平面部がニップ出口分離部直後のベルト
に接してこれを案内するように、円弧部と略平面部が配
置されていることを特徴とする請求項１に記載のベルト
定着装置。
【請求項５】固定部材の略平面部にあってニップ出口
分離部側端部を、曲率を有する形状としたことを特徴と
する請求項４に記載のベルト定着装置。
【請求項６】固定部材の表面硬度を加圧ローラの表面
硬度より大きくして、ベルトを介して固定部材と加圧ロ
ーラによって形成されたニップが加圧ローラから記録紙
が遠ざかる方向に形成されるようにしたことを特徴とす
る請求項１に記載のベルト定着装置。
【請求項７】ベルト張力手段を有する加熱ローラが固
定部材に対して、略垂直方向に配置されていることを特
徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載のベル
ト定着装置。
【請求項８】ワックス含有トナーを用いた請求項１な
いし６のいずれか１項に記載のベルト定着装置。