JP2003263047A

JP2003263047A - 定着装置

Info

Publication number: JP2003263047A
Application number: JP2002061818A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Uneme; 和彦采女
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2002-03-07
Filing date: 2002-03-07
Publication date: 2003-09-19

Abstract

(57)【要約】【課題】第１のローラ部材に鼓状の逆クラウン形状を
設けて加熱ニップ部を形成するベルト定着装置におけ
る、ベルト部材の緩みを防止して、転写材上のトナー像
の定着時の画像乱れを抑止を図る定着装置を提供するこ
と。【解決手段】第３のローラ部材とベルト部材との間に
加熱ニップ部を形成するもので、第１のローラ部材と第
３のローラ部材の一方または両方を弾性層を有するロー
ラ部材とし、第１のローラ部材の回転軸方向中央部の外
径を、該第１のローラ部材の端部の外径よりも小さい逆
クラウン形状とすると共に、第１のローラ部材以外のベ
ルト部材を張架する複数のローラ部材の内の少なくとも
１つのローラ部材の回転軸方向中央部の外径を、該ロー
ラ部材の端部の外径よりも小さい逆クラウン形状とする
ことを特徴とする定着装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ＦＡＸ等の電子写真方式の画像形成装置に用いられ
るベルト式の定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等
の電子写真方式の画像形成装置に用いられている定着装
置として、弾性層を有して所定の温度に維持された発熱
ゴムローラと、発熱ゴムローラに圧接し、弾性層を有す
る加圧ゴムローラとによって、未定着のトナー画像が形
成された転写材を挟持搬送しつつ加熱する熱ローラ定着
方式が多用されている。

【０００３】しかしながら、この種の装置では、発熱ゴ
ムローラの熱容量が大きいので、ウォーミングアップ時
間が長くなると共に、弾性層内側の温度が高くなり、発
熱ゴムローラの寿命を短くしていた。

【０００４】また、省エネルギー化への要求が高まり、
定着部において、同じ消費電力でなるべく高い定着性を
得られる定着装置の開発が進められたり、高品質化への
要求により、定着部によって画像の光沢度を上げるとい
う動きが見られている。

【０００５】また、カラー画像ではベタ面積が大きい画
像が多く、そのベタ画像も黒以外のものが多くて光沢む
らなどが目立つ。上記の発熱ゴムローラ及び加圧ゴムロ
ーラにハードローラを用いる場合は、転写材（記録紙）
やトナー層の凹凸に応じた光沢のむらが生じるため、画
像品位が低下するという問題点があった。

【０００６】これらの問題を解決するため、無端状のベ
ルト部材（定着ベルト）を用い、複数のローラ部材によ
り定着ベルトを張架するもので、内部に定着ベルトを加
熱する発熱体を有し、定着ベルトと対向する発熱ローラ
と、定着ベルトを張架し、定着ベルトを挟んで発熱ロー
ラと対向する定着ローラとを設け、発熱ローラと該定着
ローラとの間の加熱ニップ部にて記録紙上のトナー像を
定着する定着方式を用いた画像形成装置が特開平１１−
２５８９４２号公報等により開示されている。

【０００７】また、上記特開平１１−２５８９４２号公
報等により開示される定着装置において、加熱ニップ部
を形成する定着ローラ或いは発熱ローラに鼓状の逆クラ
ウン量を設け、トナー像を担持する記録紙の、加熱ニッ
プ部での定着時の定着しわを防止することが試みられて
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平１１−２５８９４２号公報等によるベルト部材（定
着ベルト）を用い、定着ローラ（第１のローラ部材）或
いは発熱ローラ（第３のローラ部材）に鼓状の逆クラウ
ン量を設けて加熱ニップ部を形成し、加熱ニップ部によ
り転写材（記録紙）上のトナー像を定着する定着装置で
は、加熱ニップ部での定着時の定着しわは防止されるも
のの定着ローラ（第１のローラ部材）や発熱ローラ（第
３のローラ部材）が逆クラウン形状を採るので、例えば
図５に示すように、定着ローラ９２７ｂに逆クラウン形
状を設ける場合、定着ベルト９２７を挟んで発熱ローラ
９２７ａと対向して設けられて定着ベルト９２７を挟持
する定着ローラ９２７ｂの、回転軸方向中央部の外径Ｄ
ｓが、端部の外径Ｄｔよりも小さく、加熱ニップ部Ｎａ
（挟持部）での定着ベルト９２７の搬送速度が両端部で
大きく中央部が小さくなるという傾向になり、加熱ニッ
プ部Ｎａの直前において、図に点線断面図で示す定着ベ
ルト９２７の中央部に対し、図に実線断面図で示すよう
に、定着ベルト９２７の両端が緩んでしまい、加熱ニッ
プ部Ｎａの手前で記録紙Ｐと定着ベルト９２７が不均一
に接触して記録紙Ｐ上のトナー像に画像乱れを生じてし
まうという問題が起こる。発熱ローラ９２７ａに逆クラ
ウン形状を設ける場合も同様な問題が起こる。

【０００９】本発明は上記の問題点を解決し、第１のロ
ーラ部材或いは第３のローラ部材に鼓状の逆クラウン形
状を設けて加熱ニップ部を形成するベルト定着装置にお
ける、ベルト部材の緩みを防止して、転写材上のトナー
像の定着時の画像乱れを抑止を図る定着装置を提供する
ことを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的は、無端状のベ
ルト部材と、前記ベルト部材の回転方向下流側において
前記ベルト部材を張架する第１のローラ部材と、前記ベ
ルト部材の回転方向上流側において前記ベルト部材を張
架する第２のローラ部材と、前記ベルト部材を挟んで前
記第１のローラ部材と当接して前記ベルト部材を押圧
し、内部に発熱体を有する第３のローラ部材と、前記第
１のローラ部材と前記第２のローラ部材との間で、前記
第３のローラ部材と反対側で前記ベルト部材に内接する
第４のローラ部材とからなる複数のローラ部材を少なく
とも備え、転写材上のトナー像を定着する定着装置にお
いて、前記第３のローラ部材と前記ベルト部材との間に
加熱ニップ部を形成するもので、前記第１のローラ部材
と前記第３のローラ部材の一方または両方を弾性層を有
するローラ部材とし、前記第１のローラ部材の回転軸方
向中央部の外径を、該第１のローラ部材の端部の外径よ
りも小さい逆クラウン形状とすると共に、第１のローラ
部材以外のベルト部材を張架する複数のローラ部材の内
の少なくとも１つのローラ部材の回転軸方向中央部の外
径を、該ローラ部材の端部の外径よりも小さい逆クラウ
ン形状とすることを特徴とする定着装置（第１の発明）
によって達成される。

【００１１】また、上記目的は、無端状のベルト部材
と、前記ベルト部材の回転方向下流側において前記ベル
ト部材を張架する第１のローラ部材と、前記ベルト部材
の回転方向上流側において前記ベルト部材を張架する第
２のローラ部材と、前記ベルト部材を挟んで前記第１の
ローラ部材と当接して前記ベルト部材を押圧し、内部に
発熱体を有する第３のローラ部材と、前記第１のローラ
部材と前記第２のローラ部材との間で、前記第３のロー
ラ部材と反対側で前記ベルト部材に内接する第４のロー
ラ部材とからなる複数のローラ部材を少なくとも備え、
転写材上のトナー像を定着する定着装置において、前記
第３のローラ部材と前記ベルト部材との間に加熱ニップ
部を形成するもので、前記第１のローラ部材と前記第３
のローラ部材の一方または両方を弾性層を有するローラ
部材とし、前記第３のローラ部材の回転軸方向中央部の
外径を、該第３のローラ部材の端部の外径よりも小さい
逆クラウン形状とすると共に、第１のローラ部材以外の
ベルト部材を張架する複数のローラ部材の内の少なくと
も１つのローラ部材の回転軸方向中央部の外径を、該ロ
ーラ部材の端部の外径よりも小さい逆クラウン形状とす
ることを特徴とする定着装置（第２の発明）によって達
成される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態を説
明する。なお、本欄の記載は請求項の技術的範囲や用語
の意義を限定するものではない。また、以下の、本発明
の実施の形態における断定的な説明は、ベストモードを
示すものであって、本発明の用語の意義や技術的範囲を
限定するものではない。また以下の実施の形態の説明に
おいては、第１のローラ部材、第２のローラ部材および
第４のローラ部材の３つのローラ部材をベルト部材を張
架するローラ部材として用いるが、本発明はこれに限定
されるものではなく、４つ以上の複数のローラ部材をベ
ルト部材を張架するローラ部材として用いる場合にも適
用されるものである。

【００１３】本発明に係わる定着装置を用いる画像形成
装置の一実施形態の画像形成プロセスおよび各機構につ
いて、図１ないし図４を用いて説明する。図１は、本発
明に係わる定着装置を用いる画像形成装置の一実施形態
を示すカラー画像形成装置の断面構成図であり、図２
は、本発明のベルト部材の緩み防止の第１の例を示す定
着装置の概要断面構成図であり、図３は、本発明のベル
ト部材の緩み防止の第２の例を示す図であり、図４は、
ベルト部材の緩み防止のため定着装置の各ローラ部材に
設けられる逆クラウン量を示す図である。なお、図２お
よび図３において機能、構造を同じくする部材には同一
の番号を付した。また、下記の画像形成装置において
は、カラー画像形成にて説明する本発明はモノカラー画
像形成にも適用されることは勿論である。

【００１４】図１によれば、本発明に係わる定着装置を
用いるカラー画像形成装置は、転写材の移動方向に沿っ
て黒色、シアン、マゼンタおよびイエローの各カラート
ナー像を形成する画像形成ユニットを配置し、各画像形
成ユニットの像形成体上に形成したカラートナー像を転
写材搬送手段により搬送される転写材（記録紙）上に多
重転写して重ね合わせるものである。

【００１５】図において、転写材搬送手段である搬送ベ
ルト１４Ａの周縁部には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒色（Ｋ）の各色毎の画像形
成用として４組のプロセスユニット１００が、図の矢印
で示す搬送ベルト１４Ａの回転方向に対してＹ、Ｍ、Ｃ
及びＫの順に配置されている。

【００１６】４組のプロセスユニット１００は何れも共
通した構造であり、それぞれ、像形成体である感光体ド
ラム１０と、帯電手段としてのスコロトロン帯電器１１
と、画像書込手段としての露光光学系１２と、現像手段
としての現像器１３と、像形成体クリーニング手段とし
ての感光体クリーニング装置１９からなっている。

【００１７】像形成体である感光体ドラム１０は、例え
ばガラスや透光性アクリル樹脂等の透光性部材によって
形成される円筒状の基体の外周に、透光性の導電層及び
有機感光層（ＯＰＣ）の光導電体層を形成したものであ
る。

【００１８】感光体ドラム１０は、図示しない駆動源か
らの動力により、或いは搬送ベルト１４Ａに従動し、透
光性の導電層を接地された状態で矢印で示す時計方向に
回転される。

【００１９】帯電手段としてのスコロトロン帯電器１１
は、感光体ドラム１０の移動方向に対して直交する方向
（図において紙面垂直方向）に感光体ドラム１０と対峙
し近接して取り付けられる。スコロトロン帯電器１１
は、感光体ドラム１０の有機感光体層に対し所定の電位
に保持された制御グリッドと、コロナ放電電極としての
放電ワイヤを備え、トナーと同極性のコロナ放電によっ
て帯電作用（本実施形態においてはマイナス帯電）を行
い、感光体ドラム１０に対し一様な電位を与える。

【００２０】画像書込手段としての露光光学系１２は、
各色毎に、像露光光の発光素子としてのＬＥＤ（発光ダ
イオード）を感光体ドラム１０の軸と平行に複数個アレ
イ状に並べた線状の露光素子と等倍結像素子としてのセ
ルフォックレンズとがホルダに取り付けられた露光用ユ
ニットとして構成され、各色毎の露光光学系１２は、露
光光学系保持部材としての円柱状の保持体２０に取付け
られて、一体となって感光体ドラム１０の基体内部に収
容される。露光光学系１２は、別体のコンピュータ（不
図示）から送られメモリに記憶された各色の画像データ
に基づいて画像処理を施した後、一様に帯電した感光体
ドラム１０に裏面から像露光（画像書込）を行い、感光
体ドラム１０上に潜像を形成する。

【００２１】現像手段としての現像器１３は、感光体ド
ラム１０の帯電極性と同極性に帯電されたイエロー
（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）若しくは黒色
（Ｋ）の各色の二成分現像剤（一成分現像剤でもよい）
をそれぞれ収容し、例えば厚み０．５〜１ｍｍ、外径１
５〜２５ｍｍの円筒状の非磁性のステンレスあるいはア
ルミ材で形成された現像剤担持体である現像ローラ１３
ａを備えている。現像ローラ１３ａは、突き当てコロ
（不図示）により感光体ドラム１０と所定の間隙、例え
ば１００〜１０００μｍをあけて非接触に保たれ、感光
体ドラム１０の回転方向と順方向に回転するようになっ
ており、現像時、現像ローラ１３ａに対してトナーと同
極性（本実施形態においてはマイナス極性）の直流電圧
或いは直流電圧に交流電圧を重畳する現像バイアス電圧
を印加することにより、感光体ドラム１０上の露光部に
対して非接触の反転現像が行われる。

【００２２】転写材搬送手段である搬送ベルト１４Ａ
は、体積抵抗率１０⁸〜１０¹⁵Ω・ｃｍ、表面抵抗率１
０⁸〜１０¹⁵Ω／□の無端ベルトであり、例えば変性ポ
リイミド、熱硬化ポリイミド、エチレンテトラフルオロ
エチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンア
ロイ等のエンジニアリングプラスチックに導電材料を分
散した厚さ０．１〜０．５ｍｍの半導電性フィルム基体
の外側に、好ましくはトナーフィルミング防止層として
厚さ５〜５０μｍのフッ素コーティングを行った、２層
構成のシームレスベルトである。搬送ベルト１４Ａの基
体としては、この他に、シリコンゴム或いはウレタンゴ
ム等に導電材料を分散した厚さ０．５〜２．０ｍｍの半
導電性ゴムベルトを使用することも出来る。搬送ベルト
１４Ａは、駆動ローラ１４ｄ、従動ローラ１４ｅ、バッ
クアップローラ１４ｊ及びテンションローラ１４ｉに外
接して張架される。

【００２３】画像形成工程について以下に説明する。画
像記録のスタートにより、不図示の転写材搬送手段の駆
動モータの始動により駆動ローラ１４ｄが回転され、搬
送ベルト１４Ａが図の矢印で示す方向に回転される。

【００２４】またイエロー（Ｙ）のプロセスユニット１
００では、不図示の感光体駆動モータの始動によりＹの
感光体ドラム１０が図の矢印で示す方向へ回転され、Ｙ
のスコロトロン帯電器１１によってＹの感光体ドラム１
０に電位が付与される。Ｙの感光体ドラム１０は電位を
付与された後、Ｙの露光光学系１２によって第１の色信
号すなわちＹの画像データに対応する電気信号による露
光（画像書込）が行われ、Ｙの感光体ドラム１０上にイ
エロー（Ｙ）の画像に対応する静電潜像が形成される。
この潜像はＹの現像器１３により接触または非接触の状
態で反転現像され、Ｙの感光体ドラム１０上にイエロー
（Ｙ）のトナー像が形成される。

【００２５】一方、Ｙの感光体ドラム１０上へのＹのト
ナー像の形成と並行して、記録紙Ｐが送り出しローラに
よって転写材収納手段としての給紙カセット１５から送
り出され、給送ローラを経て転写材給送手段としてのタ
イミングローラ１６へと搬送される。さらに記録紙Ｐ
は、Ｙの感光体ドラム１０上に形成されるＹのトナー像
との同期がとられてタイミングローラ１６から送り出さ
れ、転写材帯電手段としての紙帯電器１５０の帯電によ
り搬送ベルト１４Ａに吸着された後、搬送ベルト１４Ａ
によりＹの転写域へと搬送される。

【００２６】Ｙの転写域では、トナーと反対極性（本実
施形態においてはプラス極性）の電圧が印加されるＹの
転写手段としての転写ローラ１４Ｃにより、Ｙの感光体
ドラム１０上のＹのトナー像が記録紙Ｐ上に転写され
る。

【００２７】Ｙのプロセスユニット１００の作動と同時
または僅かに遅れて、マゼンタ（Ｍ）のプロセスユニッ
ト１００では、Ｍの感光体ドラム１０が図の矢印で示す
方向へ回転され、Ｍのスコロトロン帯電器１１の帯電作
用により電位が付与され、Ｍの露光光学系１２によって
第２の色信号すなわちマゼンタ（Ｍ）の画像データに対
応する電気信号による露光（画像書込）によってＭの感
光体ドラム１０上に静電潜像が形成され、さらにＭの現
像器１３による接触または非接触の反転現像によってＭ
の感光体ドラム１０上にマゼンタ（Ｍ）のトナー像が形
成される。

【００２８】Ｍの感光体ドラム１０上へのＭのトナー像
の形成と並行して、前記のイエロー（Ｙ）のトナー像を
担持した記録紙Ｐが搬送ベルトＡによってＭの転写域へ
と搬送され、Ｍの転写域において、Ｍの転写ローラ１４
Ｃによって、Ｍの感光体ドラム１０上に形成されたＭの
トナー像がＭのトナー像を担持した記録紙Ｐ上に転写さ
れ、記録紙Ｐ上にはＹおよびＭの重ね合わせのカラート
ナー像が形成される。

【００２９】同様のプロセスにより、シアン（Ｃ）のト
ナー像と黒（Ｋ）のトナーのトナー像が順次重ね合わせ
て転写され、記録紙Ｐ上にＹ、Ｍ、Ｃ及びＫの重ね合わ
せのカラートナー像が形成される。

【００３０】重ね合わせのカラートナー像が転写された
記録紙Ｐは、転写材分離手段としての紙分離除電器１４
ｈにより搬送ベルト１４Ａから分離され、後段において
詳述する定着装置１７へと搬送される。

【００３１】定着装置１７において、記録紙Ｐ上の重ね
合わせのカラートナー像が定着された後、記録紙Ｐは排
紙ローラ１８を経て装置上部のトレイへ排出される。

【００３２】上記における画像形成の際には、記録紙と
して５２．３〜６３．９ｋｇ／ｍ²（１０００枚での質
量）の紙厚の普通紙または６４．０〜８１．４ｋｇ／ｍ
²（１０００枚での質量）の紙厚の厚紙を用い、線速度
を８０〜３５０ｍ／ｓｅｃ程度とし、環境条件として温
度が１５〜３０℃程度、湿度が４５〜８０％程度の設定
条件とすることが好ましい。

【００３３】転写後の感光体ドラム１０の周面上に残っ
たトナーは像形成体クリーニング手段としての感光体ク
リーニング装置１９によりクリーニングされ、次の画像
形成サイクルに入る。

【００３４】図２に示すように、本発明の定着装置１７
は、無端状のベルト部材として定着ベルト２７を用い、
第１のローラ部材として定着ローラ１７ｂを用い、第２
のローラ部材として加熱ローラ１７ｃを用い、第３のロ
ーラ部材として発熱ローラ１７ａを用い、第４のローラ
部材としてテンションローラ１７ｄを用いるもので、定
着ベルト２７の回転方向下流側において定着ローラ１７
ｂにより定着ベルト２７を張架し、また定着ベルト２７
の回転方向上流側において、内部に発熱体としてのハロ
ゲンランプＨＬｃを有する加熱ローラ１７ｃにより定着
ベルト２７を張架し、またテンションローラ１７ｄによ
って定着ベルト２７にテンションを加えて定着ベルト２
７を張架し、さらに定着ベルト２７を挟んで定着ローラ
１７ｂと当接し内部に発熱体としてのハロゲンランプＨ
Ｌａを有する発熱ローラ１７ａを備え、定着ローラ１７
ｂと発熱ローラ１７ａとの間に、６〜１５ｍｍ程度の幅
広い加熱ニップ部Ｎａを形成し、加熱ニップ部Ｎａを通
して熱と圧力とを加えられることにより記録紙Ｐ上のト
ナー像を定着するものである。定着装置１７の定着温度
は１５０〜１８０℃程度に設定し、記録紙Ｐ上のトナー
像（カラートナー像）の定着を行う。

【００３５】定着ベルト２７としては、基体として内径
６０〜１５０ｍｍ程度で厚さ１００〜１５０μｍ程度
の、例えばテフロン（Ｒ）、ポリアミド等の耐熱樹脂を
用いた基体上の外側（外周面）に、厚さ１００〜３００
μｍ程度の絶縁性のシリコンゴムを被覆したものに、離
型層として表面に厚さ３０〜５０μｍ程度のフッ素樹脂
（ＰＦＡ）コーティング加工を施した、全層厚が２００
〜５００μｍ程度のものを用いる。

【００３６】定着ローラ１７ｂは、例えば駆動ローラと
して作用させるもので、例えばステンレス材等の金属性
の芯金１７１ｂと、該芯金１７１ｂの外周面に、例えば
ゴム硬度（アスカーＣ硬度）が６０〜９０度程度のソリ
ッドのシリコンゴムを弾性層として被覆したゴムローラ
層１７２ｂとからなるローラ部材で、外径が３０〜５０
ｍｍ程度の硬めのハードローラとして構成される。定着
ローラ１７ｂ以外のローラ部材を駆動ローラとして作用
させてもよい。

【００３７】加熱ローラ１７ｃは、内部に０．５〜０．
７ｋＷ程度のハロゲンランプＨＬｃを有し、例えばアル
ミ材やステンレス材等を用いた、肉厚１〜３ｍｍ程度の
円筒状の金属パイプ１７１ｃと、該金属パイプ１７１ｃ
の表面に例えば５〜３０μｍ程度のフッ素樹脂（ＰＦ
Ａ）コーティング加工を施した離型層１７２ｃとを形成
した、外径３０〜６０ｍｍ程度のローラ部材として構成
される。

【００３８】発熱ローラ１７ａは、内部に０．８〜１．
２ｋＷ程度のハロゲンランプＨＬａを有し、例えばアル
ミ材やステンレス材等を用いた、肉厚２〜５ｍｍ程度の
円筒状の金属パイプ１７１ａと、該金属パイプ１７１ａ
の外周面に例えばシリコン材を用い、厚さが３〜８ｍｍ
程度の肉厚で、ゴム硬度（アスカーＣ硬度）が６０〜９
０度程度のソリッドを弾性層として被覆したゴムローラ
層１７２ａとを形成した、外径が３０〜５０ｍｍ程度の
硬のハードローラとして構成される。

【００３９】テンションローラ１７ｄは、例えばアルミ
材やステンレス材等を用いた金属性の芯金１７１ｄと、
該芯金１７１ｄの外周面にスポンジ状のシリコーンゴム
を用いた厚さ２〜４ｍｍ程度のゴムローラ層１７２ｄと
で、外径が１５〜２５ｍｍ程度のローラ部材として構成
される。

【００４０】上記の各部材構成において、本実施の形態
にては発熱ローラ１７ａが加圧ローラとして作用して定
着ローラ１７ｂを押圧する構成とするものであるが、定
着ローラ１７ｂを発熱ローラ１７ａへ押圧するような構
成としてもよい。

【００４１】また、発熱ローラ１７ａに接触または非接
触の温度センサＴＳ１を設け、発熱ローラ１７ａの温度
制御を行う。

【００４２】また例えば、不図示の駆動モータにより定
着ローラ１７ｂが駆動回転され、定着ベルト２７が従動
回転される。また定着ベルト２７に従動して発熱ローラ
１７ａも従動回転される。

【００４３】定着ベルト２７と発熱ローラ１７ａとの間
の５〜１５ｍｍ程度の幅の加熱ニップ部Ｎａにて記録紙
Ｐ上のトナー像（カラートナー像）が良好に固着、定着
される。

【００４４】上記の構成において、冒頭にて述たよう
に、定着ローラ１７ｂの、回転軸方向中央部の外径Ｄｓ
が、端部の外径Ｄｔよりも小さく、加熱ニップ部Ｎａ
（挟持部）での定着ベルト２７の搬送速度が両端部で大
きく中央部が小さくなるという傾向になり、加熱ニップ
部Ｎａの直前において、定着ベルト２７の両端が緩んで
しまい、加熱ニップ部Ｎａの手前で記録紙Ｐと定着ベル
ト２７が不均一に接触して記録紙Ｐ上のトナー像に画像
乱れを生じてしまう。

【００４５】これを防止するため、定着装置１７に設け
られる画像乱れの回避の方法を、以下の図２または図３
にて述べる。

【００４６】ベルト部材の緩み防止のための第１の例と
しては、図２に示すように、少なくとも第１のローラ部
材としての定着ローラ１７ｂの点線で示す回転軸方向の
中央部の外径Ｄｓを、実線で示す端部の外径Ｄｔよりも
小さくして、図４に示すような鼓状の（５０〜２００μ
ｍ）／２００ｍｍ（記録紙ＰをＡ−４横送りサイズ、２
９７ｍｍとするとき）程度の逆クラウン量を設けた逆ク
ラウン形状とすると共に、定着ローラ１７ｂ以外のベル
ト部材を張架する複数のローラ部材の内の少なくとも１
つのローラ部材、例えばテンションローラ１７ｄの点線
で示す回転軸方向中央部の外径Ｄｓ１を、実線で示す端
部の外径Ｄｔ１よりも小さい鼓状の逆クラウン形状と
し、テンションローラ１７ｄの逆クラウン量は、図４に
て前述したと同様（５０〜２００μｍ）／２００ｍｍ
（記録紙ＰをＡ−４横送りサイズ、２９７ｍｍとすると
き）程度に設定することが好ましく、これにより、テン
ションローラ１７ｄの定着ベルト２７の実線で示す両端
部２７ａでの周速を、点線で示す中央部２７ｂの周速よ
りも早くし、定着ベルト２７の１周走行距離（１回転の
移動距離）を、定着ベルト２７の両端部２７ａで長くな
るようにして、加熱ニップ部Ｎａの直前での定着ベルト
２７の中央部２７ｂの緩みを防止し、記録紙Ｐ上のトナ
ー像の定着時の画像乱れの発生の抑止を図るものであ
る。さらに図に一点鎖線で示すように、加熱ローラ１７
ｃにも（５０〜２００μｍ）／２００ｍｍ（記録紙Ｐを
Ａ−４横送りサイズ、２９７ｍｍとするとき）程度の逆
クラウン量を設けることが好ましく、加熱ニップ部Ｎａ
の直前での定着ベルト２７の中央部２７ｂの緩みがより
防止され、記録紙Ｐ上のトナー像の定着時の画像乱れの
発生の抑止がより図られる。この際、定着ベルト２７を
張架する定着ローラ１７ｂ以外の複数のローラ部材、本
実施の形態においてはテンションローラ１７ｄと加熱ロ
ーラ１７ｃとの逆クラウン形状の逆クラウン量の合計値
が、定着ローラ１７ｂの逆クラウン形状の逆クラウン量
の値よりも大きく設定することがより好ましく、加熱ニ
ップ部Ｎａの直前での定着ベルト２７の中央部２７ｂの
緩みを、テンションローラ１７ｄがその両端部にて、定
着ベルト２７の両端部２７ａを引っ張るように作用し、
加熱ニップ部Ｎａの直前での定着ベルト２７の中央部２
７ｂの緩みがより防止され、記録紙Ｐ上のトナー像の定
着時の画像乱れの発生の抑止がより図られる。

【００４７】さらに上記の構成において、本実施の形態
にては発熱ローラ１７ａが加圧ローラとして作用して定
着ローラ１７ｂを押圧する構成とするものであるが、加
熱ニップ部Ｎａの直前での定着ベルト２７の中央部２７
ｂの緩みをより少なく、記録紙Ｐ上のトナー像の定着時
の画像乱れの発生をより抑止するための更なる条件とし
て、発熱ローラ１７ａの定着ローラ１７ｂへの押圧荷重
を回転軸方向長さあたり１５〜２５Ｎ／ｃｍ程度に設定
することが好ましく、また、定着ローラ１７ｂと加熱ロ
ーラ１７ｃとにより張架される定着ベルト２７の張力を
２５〜３５Ｎ程度に設定することが好ましい。

【００４８】上記の如くにして、第１のローラ部材と第
３のローラ部材の一方または両方を弾性層を有するロー
ラ部材とし、第１のローラ部材の回転軸方向中央部の外
径を、該第１のローラ部材の端部の外径よりも小さい逆
クラウン形状とすると共に、第１のローラ部材以外のベ
ルト部材を張架する複数のローラ部材の内の少なくとも
１つのローラ部材の回転軸方向中央部の外径を、該ロー
ラ部材の端部の外径よりも小さい逆クラウン形状とする
ことにより、ベルト部材の１周走行距離（１回転の移動
距離）が、両端部で長くなるようにされて、ベルト部材
の緩みが防止され、転写材上のトナー像の定着時の画像
乱れの発生の抑止が図られた定着装置の提供が可能とな
る。

【００４９】ベルト部材の緩み防止のための第２の例と
しては、図３に示すように、少なくとも第３のローラ部
材材としての発熱ローラ１７ａの点線で示す回転軸方向
中央部の外径Ｄｓ２、実線で示す端部の外径Ｄｔ２より
も小さくして、図４にて述べたような鼓状の（５０〜２
００μｍ）／２００ｍｍ（記録紙ＰをＡ−４横送りサイ
ズ、２９７ｍｍとするとき）程度の逆クラウン量を設け
た逆クラウン形状とすると共に、定着ローラ１７ｂ以外
の定着ベルト２７を張架する複数のローラ部材の内の少
なくとも１つのローラ部材、例えば加熱ローラ１７ｃの
点線で示す回転軸方向中央部の外径Ｄｓ３を、実線で示
す端部の外径Ｄｔ３よりも小さい鼓状の逆クラウン形状
とし、加熱ローラ１７ｃの逆クラウン量は、図４にて前
述したと同様（５０〜２００μｍ）／２００ｍｍ（記録
紙ＰをＡ−４横送りサイズ、２９７ｍｍとするとき）程
度に設定することが好ましく、これにより、加熱ローラ
１７ｃの定着ベルト２７の実線で示す両端部２７ａでの
周速を、点線で示す中央部２７ｂの周速よりも早くし、
定着ベルト２７の１周走行距離（１回転の移動距離）
を、定着ベルト２７の両端部２７ａで長くなるようにし
て、加熱ニップ部Ｎａの直前での定着ベルト２７の中央
部２７ｂの緩みを防止し、記録紙Ｐ上のトナー像の定着
時の画像乱れの発生の抑止を図るものである。さらに図
に一点鎖線で示すように、テンションローラ１７ｄにも
（５０〜２００μｍ）／２００ｍｍ（記録紙ＰをＡ−４
横送りサイズ、２９７ｍｍとするとき）程度の逆クラウ
ン量を設けることが好ましく、加熱ニップ部Ｎａの直前
での定着ベルト２７の中央部２７ｂの緩みがより防止さ
れ、記録紙Ｐ上のトナー像の定着時の画像乱れの発生の
抑止がより図られる。この際、定着ベルト２７を張架す
る定着ローラ１７ｂ以外の複数のローラ部材、本実施の
形態においては加熱ローラ１７ｃとテンションローラ１
７ｄとの逆クラウン形状の逆クラウン量の合計値が、定
着ローラ１７ｂの逆クラウン形状の逆クラウン量の値よ
りも大きく設定することがより好ましく、加熱ニップ部
Ｎａの直前での定着ベルト２７の中央部２７ｂの緩み
を、加熱ローラ１７ｃがその両端部にて、定着ベルト２
７の両端部２７ａを引っ張るように作用し、加熱ニップ
部Ｎａの直前での定着ベルト２７の中央部２７ｂの緩み
がより防止され、記録紙Ｐ上のトナー像の定着時の画像
乱れの発生の抑止がより図られる。

【００５０】さらに上記の構成において、本実施の形態
にては発熱ローラ１７ａが加圧ローラとして作用して定
着ローラ１７ｂを押圧する構成とするものであるが、加
熱ニップ部Ｎａの直前での定着ベルト２７の中央部２７
ｂの緩みをより少なく、記録紙Ｐ上のトナー像の定着時
の画像乱れの発生をより抑止するための更なる条件とし
て、発熱ローラ１７ａの定着ローラ１７ｂへの押圧荷重
を回転軸方向長さあたり１５〜２５Ｎ／ｃｍ程度に設定
することが好ましく、また、定着ローラ１７ｂと加熱ロ
ーラ１７ｃとにより張架される定着ベルト２７の張力を
２５〜３５Ｎ程度に設定することが好ましい。

【００５１】上記の如くにして、第１のローラ部材と第
３のローラ部材の一方または両方を弾性層を有するロー
ラ部材とし、第３のローラ部材の回転軸方向中央部の外
径を、該第３のローラ部材の端部の外径よりも小さい逆
クラウン形状とすると共に、第１のローラ部材以外のベ
ルト部材を張架する複数のローラ部材の内の少なくとも
１つのローラ部材の回転軸方向中央部の外径を、該ロー
ラ部材の端部の外径よりも小さい逆クラウン形状とする
ことにより、ベルト部材の１周走行距離（１回転の移動
距離）が、両端部で長くなるようにされて、加熱ニップ
部直前でのベルト部材の中央部の緩みが防止され、転写
材上のトナー像の定着時の画像乱れの発生の抑止が図ら
れた定着装置の提供が可能となる。

【００５２】なお上記の如きベルト部材中央部の緩みを
より少なくし、転写材上のトナー像の定着時の画像乱れ
の発生をより抑止するような構成の定着装置において、
加熱ニップ部側からトナー像を担持する転写材を進入さ
せ、加熱ニップ部を通して熱と圧力とを加えられること
により、加熱ニップ部側から進入される転写材上のトナ
ー像を定着するような構成とすることも可能である。か
かる場合は、ベルト部材の回転方向を図にて説明した方
向と反対方向に回転させる。

【００５３】

【実施例】（実施例１）図１の画像形成装置と図２の逆
クラウン形状を有するローラ部材からなる定着装置とを
用いて、画像ずれについての性能テストを行った。主な
画像形成条件及び定着装置の条件は以下の通りである。

【００５４】記録紙Ｐ：５５ｋｇ／ｍ²の紙厚の普通紙環境条件：温度２５℃、湿度５０％２成分現像剤：キャリアとして粒径が５０μｍのキャリ
ア粒子を使用し、またトナーとして粒径が６．５μｍの
シアンの重合トナーを使用し、トナー濃度は６質量％に
調製感光体ドラム：ＯＰＣ感光体を使用線速度：２２０ｍ／ｓｅｃ定着装置：定着方式としては図２にて説明したベルト方
式の定着装置を用いてテストを行った。

【００５５】具体的構成は下記の如くである。定着ベルト：基体として内径１００ｍｍで厚さ１２０μ
ｍの耐熱性のポリアミド樹脂を用い、基体上の外側（外
周面）に、厚さ２１０μｍの絶縁性のシリコンゴムを被
覆したものに、離型層として表面に厚さ４０μｍのフッ
素樹脂（ＰＦＡ）コーティング加工を施し、全層厚が３
７０μｍのものを用いた。

【００５６】定着ローラ：金属性の芯金の外周面に、ゴ
ムローラ層としてゴム硬度（アスカーＣ硬度）が８２度
のソリッドのシリコンゴムを被覆した外径が４０ｍｍの
もので、逆クラウン量が１５０μｍ／２００ｍｍの逆ク
ラウン形状のものを用いて定着ベルトを張架した。

【００５７】加熱ローラ：内部に０．６ｋＷのハロゲン
ヒータを設け、肉厚２ｍｍのアルミ材を用いた円筒状の
金属パイプの表面に２０μｍのフッ素樹脂（ＰＦＡ）コ
ーティング加工を施した外径が５０ｍｍのものを用い
た。

【００５８】発熱ローラ：内部に１ｋＷのハロゲンヒー
タを設け、肉厚２ｍｍのステンレス材を用いた円筒状の
金属パイプの外周面に、ゴムローラ層としてゴム硬度
（アスカーＣ硬度）が８２度のソリッドのシリコンゴム
を被覆した外径が４０ｍｍのものを用いた。

【００５９】テンションローラ：ステンレス材を用いた
金属性の芯金の外周面に、ゴムローラ層として厚さ３ｍ
ｍのスポンジ状のシリコーンゴムを用い、外径が２０ｍ
ｍのもので、逆クラウン量が１５０μｍ／２００ｍｍの
逆クラウン形状のものを用いて定着ベルトを張架した。

【００６０】発熱ローラの定着ローラへの押圧荷重：回
転軸方向長さあたり、２０Ｎ／ｃｍ定着ベルトの張力：３０Ｎ上記構成により、加熱ニップ部の幅は１０．５ｍｍであ
った。また、発熱ローラの温度は１７５℃の設定温度と
した。

【００６１】上記設定条件において、５万コピーのラン
ニングテストを行った結果、加熱ニップ部直前での定着
ベルト中央部の緩みによって生じる、記録紙上のトナー
像の定着時の画像乱れの発生が目視にて全く測定され
ず、また定着時のしわの発生も目視にて測定されず、定
着性の良好な画像形成がなされた。さらに、加熱ローラ
に逆クラウン量が１５０μｍ／２００ｍｍの逆クラウン
形状を設け、８万コピーのランニングテストを行った結
果、加熱ニップ部直前での定着ベルト中央部の緩みによ
って生じる、記録紙上のトナー像の定着時の画像乱れの
発生が目視にて全く測定されず、また定着時のしわの発
生も目視にて測定されず、定着性の良好な画像形成がな
された。テンションローラおよび加熱ローラに逆クラウ
ン形状を設けずに同様な条件にて５万コピーのランニン
グテストを行った結果、定着しわの発生は目視にて測定
されないものの、画像乱れの発生が目視にて測定され、
良好な画像が得られなかった。

【００６２】（実施例２）図１の画像形成装置と図３の
逆クラウン形状を有するローラ部材からなる定着装置と
を用いて、画像ずれについての性能テストを行った。主
な画像形成条件は実施例１と同様な条件にてテストを行
った。定着装置の条件は以下の通りである。

【００６３】定着装置：定着方式としては図３にて説明
したベルト方式の定着装置を用いてテストを行った。

【００６４】具体的構成は下記の如くである。定着ベルト：基体として内径１００ｍｍで厚さ１２０μ
ｍの耐熱性のポリアミド樹脂を用い、基体上の外側（外
周面）に、厚さ２１０μｍの絶縁性のシリコンゴムを被
覆したものに、離型層として表面に厚さ４０μｍのフッ
素樹脂（ＰＦＡ）コーティング加工を施し、全層厚が３
７０μｍのものを用いた。

【００６５】定着ローラ：金属性の芯金の外周面に、ゴ
ムローラ層としてゴム硬度（アスカーＣ硬度）が８２度
のソリッドのシリコンゴムを被覆した外径が４０ｍｍの
ものを用いた。

【００６６】加熱ローラ：内部に０．６ｋＷのハロゲン
ヒータを設け、肉厚２ｍｍのアルミ材を用いた円筒状の
金属パイプの表面に２０μｍのフッ素樹脂（ＰＦＡ）コ
ーティング加工を施した外径が５０ｍｍのもので、逆ク
ラウン量が１５０μｍ／２００ｍｍの逆クラウン形状の
ものを用いて定着ベルトを張架した。

【００６７】発熱ローラ：内部に１ｋＷのハロゲンヒー
タを設け、肉厚２ｍｍのステンレス材を用いた円筒状の
金属パイプの外周面に、ゴムローラ層としてゴム硬度
（アスカーＣ硬度）が８２度のソリッドのシリコンゴム
を被覆した外径が４０ｍｍのもので、逆クラウン量が１
５０μｍ／２００ｍｍの逆クラウン形状のものを用い
た。

【００６８】テンションローラ：ステンレス材を用いた
金属性の芯金の外周面に、ゴムローラ層として厚さ３ｍ
ｍのスポンジ状のシリコーンゴムを用い、外径が２０ｍ
ｍのものを用いた。

【００６９】発熱ローラの定着ローラへの押圧荷重：回
転軸方向長さあたり、２０Ｎ／ｃｍ定着ベルトの張力：３０Ｎ上記構成により、加熱ニップ部の幅は１２．５ｍｍであ
った。また、発熱ローラの温度は１７５℃の設定温度と
した。

【００７０】上記設定条件において、５万コピーのラン
ニングテストを行った結果、加熱ニップ部直前での定着
ベルト中央部の緩みによって生じる、記録紙上のトナー
像の定着時の画像乱れの発生が目視にて全く測定され
ず、また定着時のしわの発生も目視にて測定されず、定
着性の良好な画像形成がなされた。さらに、テンション
ローラに逆クラウン量が１５０μｍ／２００ｍｍの逆ク
ラウン形状を設け、８万コピーのランニングテストを行
った結果、加熱ニップ部直前での定着ベルト中央部の緩
みによって生じる、記録紙上のトナー像の定着時の画像
乱れの発生が目視にて全く測定されず、また定着時のし
わの発生も目視にて測定されず、定着性の良好な画像形
成がなされた。加熱ローラおよびテンションローラに逆
クラウン形状を設けずに同様な条件にて５万コピーのラ
ンニングテストを行った結果、定着しわの発生は目視に
て測定されないものの、画像乱れの発生が目視にて測定
され、良好な画像が得られなかった。

【００７１】

【発明の効果】請求項１ないし４によれば、第１のロー
ラ部材と第３のローラ部材の一方または両方を弾性層を
有するローラ部材とし、第１のローラ部材の回転軸方向
中央部の外径を、該第１のローラ部材の端部の外径より
も小さい逆クラウン形状とすると共に、第１のローラ部
材以外のベルト部材を張架する複数のローラ部材の内の
少なくとも１つのローラ部材の回転軸方向中央部の外径
を、該ローラ部材の端部の外径よりも小さい逆クラウン
形状とすることにより、ベルト部材の１周走行距離（１
回転の移動距離）が、両端部で長くなるようにされて、
ベルト部材の緩みが防止され、転写材上のトナー像の定
着時の画像乱れの発生の抑止が図られた定着装置の提供
が可能となる。

【００７２】請求項５ないし８によれば、第１のローラ
部材と第３のローラ部材の一方または両方を弾性層を有
するローラ部材とし、第３のローラ部材の回転軸方向中
央部の外径を、該第３のローラ部材の端部の外径よりも
小さい逆クラウン形状とすると共に、第１のローラ部材
以外のベルト部材を張架する複数のローラ部材の内の少
なくとも１つのローラ部材の回転軸方向中央部の外径
を、該ローラ部材の端部の外径よりも小さい逆クラウン
形状とすることにより、ベルト部材の１周走行距離（１
回転の移動距離）が、両端部で長くなるようにされて、
加熱ニップ部直前でのベルト部材の中央部の緩みが防止
され、転写材上のトナー像の定着時の画像乱れの発生の
抑止が図られた定着装置の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係わる定着装置を用いる画像形成装置
の一実施形態を示すカラー画像形成装置の断面構成図で
ある。

【図２】本発明のベルト部材の緩み防止の第１の例を示
す定着装置の概要断面構成図である。

【図３】本発明のベルト部材の緩み防止の第２の例を示
す図である。

【図４】ベルト部材の緩み防止のため定着装置の各ロー
ラ部材に設けられる逆クラウン量を示す図である。

【図５】ベルト部材を用いる定着装置の従来の問題点を
示す図である。

【符号の説明】

１０感光体ドラム１１スコロトロン帯電器１２露光光学系１３現像器１４Ａ搬送ベルト１４Ｃ転写ローラ１５給紙カセット１６タイミングローラ１７定着装置１７ａ発熱ローラ１７ｂ定着ローラ１７ｃ加熱ローラ１７ｄテンションローラ２７定着ベルト１００プロセスユニット１７１ａ，１７１ｃ金属パイプ１７１ｂ芯金１７２ａ，１７２ｂゴムローラ層１７２ｃ離型層Ｎａ加熱ニップ部Ｐ記録紙

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無端状のベルト部材と、前記ベルト部材の回転方向下流側において前記ベルト部
材を張架する第１のローラ部材と、前記ベルト部材の回転方向上流側において前記ベルト部
材を張架する第２のローラ部材と、前記ベルト部材を挟んで前記第１のローラ部材と当接し
て前記ベルト部材を押圧し、内部に発熱体を有する第３
のローラ部材と、前記第１のローラ部材と前記第２のローラ部材との間
で、前記第３のローラ部材と反対側で前記ベルト部材に
内接する第４のローラ部材とからなる複数のローラ部材
を少なくとも備え、転写材上のトナー像を定着する定着
装置において、前記第３のローラ部材と前記ベルト部材との間に加熱ニ
ップ部を形成するもので、前記第１のローラ部材と前記第３のローラ部材の一方ま
たは両方を弾性層を有するローラ部材とし、前記第１のローラ部材の回転軸方向中央部の外径を、該
第１のローラ部材の端部の外径よりも小さい逆クラウン
形状とすると共に、第１のローラ部材以外のベルト部材を張架する複数のロ
ーラ部材の内の少なくとも１つのローラ部材の回転軸方
向中央部の外径を、該ローラ部材の端部の外径よりも小
さい逆クラウン形状とすることを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記第１のローラ部材以外のベルト部材
を張架する複数のローラ部材の逆クラウン形状の逆クラ
ウン量の合計値が、前記第１のローラ部材の逆クラウン
形状の逆クラウン量の値よりも大きいことを特徴とする
請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記第１のローラ部材の中央部から端部
方向への外径差を前記第１のローラ部材の逆クラウン量
とするもので、前記第１のローラ部材の逆クラウン量を
１００〜２００μｍ／２００ｍｍとすることを特徴とす
る請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】前記第１のローラ部材により前記ベルト
部材が回転駆動されることを特徴とする請求項１〜３の
何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】無端状のベルト部材と、前記ベルト部材の回転方向下流側において前記ベルト部
材を張架する第１のローラ部材と、前記ベルト部材の回転方向上流側において前記ベルト部
材を張架する第２のローラ部材と、前記ベルト部材を挟んで前記第１のローラ部材と当接し
て前記ベルト部材を押圧し、内部に発熱体を有する第３
のローラ部材と、前記第１のローラ部材と前記第２のローラ部材との間
で、前記第３のローラ部材と反対側で前記ベルト部材に
内接する第４のローラ部材とからなる複数のローラ部材
を少なくとも備え、転写材上のトナー像を定着する定着
装置において、前記第３のローラ部材と前記ベルト部材との間に加熱ニ
ップ部を形成するもので、前記第１のローラ部材と前記第３のローラ部材の一方ま
たは両方を弾性層を有するローラ部材とし、前記第３のローラ部材の回転軸方向中央部の外径を、該
第３のローラ部材の端部の外径よりも小さい逆クラウン
形状とすると共に、第１のローラ部材以外のベルト部材を張架する複数のロ
ーラ部材の内の少なくとも１つのローラ部材の回転軸方
向中央部の外径を、該ローラ部材の端部の外径よりも小
さい逆クラウン形状とすることを特徴とする定着装置。
【請求項６】前記第１のローラ部材以外のベルト部材
を張架する複数のローラ部材の逆クラウン形状の逆クラ
ウン量の合計値が、前記第３のローラ部材の逆クラウン
形状の逆クラウン量の値よりも大きいことを特徴とする
請求項５に記載の定着装置。
【請求項７】前記第３のローラ部材の中央部から端部
方向への外径差を前記第３のローラ部材の逆クラウン量
とするもので、前記第３のローラ部材の逆クラウン量を
１００〜２００μｍ／２００ｍｍとすることを特徴とす
る請求項５または６に記載の定着装置。
【請求項８】前記第１のローラ部材により前記ベルト
部材が回転駆動されることを特徴とする請求項５〜７の
何れか１項に記載の定着装置。