JP2005156669A - 定着装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 定着ニップでのシート材への圧力を均一にし、熱定着ロールの端部の温度上昇を防ぎ、端部の温度上昇による画質の低下、生産性の低下を防ぐ。
【解決手段】 熱定着ロール１と、該熱定着ロール１に押圧する加圧ロール２と、該加圧ロール２の外周に捲着され熱定着ロール１との間に挟持されて移動する耐熱ベルト３と、該耐熱ベルト３を張架するベルト張架部材４とを備え、シート材５上に形成した未定着トナー像５ａを定着する定着装置または該定着装置を搭載した画像形成装置であって、ベルト張架部材４は、加圧ロール２の上流側に配設し加圧ロール２との間で張力を付与し耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付けて定着ニップを形成し、定着ニップに進入するシート材５の厚みに応じ熱定着ロール１とベルト張架部材４とのギャップを変える。
【選択図】 図１

Description

本発明は、熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧する加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記熱定着ロールとの間に挟持されて移動する耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを張架するベルト張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置および画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に搭載され転写材上に未定着のトナー像を接触加熱定着する加熱ロール型定着装置として、表面に弾性体が被覆され加熱源を内蔵して回転可能にした熱定着ロールと、複数の支持ロールによって張架された耐熱ベルトと、耐熱ベルトを熱定着ロールの廻りに所定角度だけ巻き付けてニップ領域を形成させると共にそのニップ領域の出口に他の部分よりも大きな圧力を局部的に加えて熱定着ロール表面の弾性体に歪みを生じさせる圧力手段とを設け、ニップ部からのシート材の排出を容易にした定着装置が提案（例えば、特許文献１参照）されている。

この従来の定着装置では、圧力手段が存在することにより、予め熱定着ロールの表面に歪みを有しているので、ニップ領域の出口で、熱定着ロールの表面上にトナーが接触している状態からその表面歪みを瞬間的に開放する。そのため、シート材がニップ部から排出される時に、トナーと熱定着ロールとの付着力を減少させてシート材が熱定着ロールに巻き付くことを抑制し、腰の弱い記録紙でもベルトニップの出口において容易に剥離できる。上記装置は、このことによって、従来必要とされてきた剥離爪を不要にしている。

また、熱定着ロールに２本のハロゲンランプを用いた２ヒータ内蔵の熱定着装置では、熱定着ロールの中央部における発熱量が両端部よりも大きい第１ヒータと、熱定着ロールの両端部における発熱量が中央部より大きい第２ヒータとを組み合わせ、通紙サイズに応じて温度分布の均一化を行うようにしている（例えば、特許文献２参照）。

これら熱定着装置においては、ロール中央に比べてロール端部からの熱の逃げが大きいため、軸方向温度分布は中央が高く両端が低くなる傾向がみられる。そこで、端部からの熱の逃げを考慮してハロゲンランプの配光分布を中央に比べて端部が高くなるように設定し、軸方向について均一な温度分布を得ることが従来より行われてきた。

ところが、例えば幅の狭い用紙を用いて連続して定着を行う場合、通紙領域は用紙によって熱を奪われる一方、通紙領域外の端部はハロゲンランプによる熱の供給が熱の逃げを上回り、ロールに熱が蓄積され続けるため温度が異常に上昇することがある。このような現象によりロール温度が高くなりすぎるとロール芯金と弾性層の界面で剥離が生じてロールを破損するなどして、寿命が短くなる恐れがある。そのため、従来より端部を局所的に冷却する手段を設けたり、温度を均一にするための定着休止期間を設けたりすることが行われ、また、熱定着ロールに熱伝導部材を接触させて温度の均一化を図る技術が提案されている（例えば、特許文献３参照）。
特許第３０８４６９２号公報 特開平８−１２３２３０号公報 特開平８−８７１９１号公報

しかしながら、上記従来の定着装置の構造では、複数の支持ロールに張架されて移動可能な耐熱ベルトを圧力手段でニップ形成可能な角度だけ熱定着ロールに巻き付けると共に、ニップ領域の出口に局部的に大きな圧力を加えて駆動するので、複数の支持ロールとその回転軸受が必要である。さらに、耐熱ベルトの周長が長くなり、定着装置が複雑で大型化するだけでなく、高価にする。定着装置の複雑、大型化、高価な構成は、必然的に当該定着装置を搭載した画像形成装置を複雑、大型化、高価にする。

しかも、耐熱ベルトは、加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロールとのニップ部で加熱されるが、複数の支持ロールで張架し周長が長くなるという構成では、所定の経路で移動する時に、複数の支持ロールによって熱エネルギーが奪われ、また、周長の長さに応じて自然放熱が増える。そのため、所定の温度に到達するまでの時間が多く必要になり、電源オン時から定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間を長く要することになり、好ましくない。

さらに、熱定着ロールに対して耐熱ベルトをニップ形成可能な角度だけ巻き付けてニップ部出口で他の部分より大きな圧力を局部的に加え熱定着ロールの弾性層に歪みを形成させる構成では、シート材が熱定着ロールに巻き付くのを抑制するには好適であるが、弾性層の歪みに沿って排出されるシート材は、この歪みに倣ってカールしたり、局部的な高圧力のために皺発生などの変形をもたらす。

また、熱定着ロールの端部を冷却する手段を設けた定着装置の場合には、冷却ファンの騒音の問題が発生するとともに、加熱と冷却を同時に行うため熱効率が悪いという欠点があった。通紙領域において熱伝導部材を熱定着ロールの表面と接触させる方式は、熱定着ロールの外周面にダメージを与えて画質の低下を招いてしまうため好ましくない。さらに、これらの方式では構造が複雑になるためコストが掛かつてしまう欠点があった。一方、定着休止期間を設ける方法では、連続定着枚数が多くなればなるほど頻繁に休止期間を設けなければならず、生産性が低下するなどの問題が生じていた。

本発明は、上記従来の課題を解決するものであって、熱ロール型定着装置の構造の単純化、小型化、コスト低減を可能にし、ウォーミングアップ時間を短縮でき、シート材へのストレスを小さくしてカールの発生や皺発生など排出されるシート材の変形を抑制できるようにするものである。さらに、定着ニップでのシート材への圧力を均一にし、熱定着ロールの端部の温度上昇を防ぎ、端部の温度上昇による画質の低下、生産性の低下を防ぐようにするものである。

そのために本発明は、熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧する加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記熱定着ロールとの間に挟持されて移動する耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを張架するベルト張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置または該定着装置を搭載した画像形成装置であって、前記ベルト張架部材は、前記加圧ロールの上流側に配設し前記加圧ロールとの間で張力を付与し前記耐熱ベルトを前記熱定着ロールに巻き付けて定着ニップを形成し、前記定着ニップに進入するシート材の厚みに応じ前記熱定着ロールと前記ベルト張架部材とのギャップを変えるように構成したことを特徴とする。

前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロール方向に軽押圧する押圧手段を有することを特徴とし、あるいは前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールとのニップ部接線方向に張力を付与する張力付与手段を有することを特徴とする。

前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールとのニップ部接線より前記加圧ロール側で、前記熱定着ロールの回転中心から前記ベルト張架部材とのニップ部を結ぶ線上より前記加圧ロール側に回動支点を有することを特徴とし、あるいは前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールとのニップ部接線より前記熱定着ロール側で、前記熱定着ロールの回転中心から前記ベルト張架部材とのニップ部を結ぶ線上より前記加圧ロールと反対側に回動支点を有することを特徴とし、前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと前記ベルト張架部材とのニップ部接線近傍に回動支点を有することを特徴とする。

前記ベルト張架部材は、両端に前記熱定着ベルトに当接する当接部を有し、該当接部を前記耐熱ベルトを挟持する面に対して前記耐熱ベルトの厚みより高く、前記耐熱ベルトの厚みに前記シート材の最小厚みを加えた厚みより低くしたことを特徴とし、前記当接部は、前記ベルト張架部材と一体的に形成し、前記耐熱ベルトよりも熱伝導率のよい部材を用いたことを特徴とし、前記ベルト張架部材は、前記当接部が前記熱定着ロールの外周に沿って所定の長さ当接して摺動する摺動面を形成することを特徴とし、前記ベルト張架部材は、前記当接部及び前記熱定着ロールに対向する前記耐熱ベルトの摺動面を前記熱定着ロールと同心円状に形成したことを特徴とする。

本発明によれば、熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧する加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記熱定着ロールとの間に挟持されて移動する耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを張架するベルト張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置または該定着装置を搭載した画像形成装置であって、前記ベルト張架部材は、前記加圧ロールの上流側に配設し前記加圧ロールとの間で張力を付与し前記耐熱ベルトを前記熱定着ロールに巻き付けて定着ニップを形成し、前記定着ニップに進入するシート材の厚みに応じ前記熱定着ロールと前記ベルト張架部材とのギャップを変えるように構成したので、ベルト張架部材として耐熱ベルトが摺動する部材を使用し小型で単純な構造で、耐熱ベルトの周長を短くし、しかもニップ長を長く構成することができ、無駄な放熱を少なく加熱効率を高めてウォーミングアップ時間を短縮することができる。さらに、ニップ進入ときのシート材先端への衝撃を軽減し、シート材へのストレスを小さくしてカールの発生や皺発生など排出されるシート材の変形を抑制し、ジャムの発生を防止することができる。

前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロール方向に軽押圧する押圧手段を有し、あるいは前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールとのニップ部接線方向に張力を付与する張力付与手段を有するので、ベルト張架部材を熱定着ロールに軽く押し付けて定着ニップでのシート材への圧力をほぼ均一にしてトナーの溶融ムラをなくすことができる。

前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールとのニップ部接線より前記加圧ロール側で、前記熱定着ロールの回転中心から前記ベルト張架部材とのニップ部を結ぶ線上より前記加圧ロール側に回動支点を有し、また、前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールとのニップ部接線より前記熱定着ロール側で、前記熱定着ロールの回転中心から前記ベルト張架部材とのニップ部を結ぶ線上より前記加圧ロールと反対側に回動支点を有し、前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと前記ベルト張架部材とのニップ部接線近傍に回動支点を有するので、耐熱ベルトの回転駆動によりベルト張架部材と耐熱ベルトとの摩擦力によりベルト張架部材を熱定着ロールに軽く押し付けて定着ニップでのシート材への圧力をほぼ均一にしてトナーの溶融ムラをなくすことができる。

前記ベルト張架部材は、両端に前記熱定着ベルトに当接する当接部を有し、該当接部を前記耐熱ベルトを挟持する面に対して前記耐熱ベルトの厚みより高く、前記耐熱ベルトの厚みに前記シート材の最小厚みを加えた厚みより低くするので、耐熱ベルトの張力を適正に保持して、ベルト張架部材を熱定着ベルトにほぼ均等に押し付ける回動力を発生させることができ、シート材の厚みの変動に関係なくシート材への圧力をほぼ均一にしてトナーの溶融ムラをなくすことができる。さらに、前記当接部は、前記ベルト張架部材と一体的に形成し、前記耐熱ベルトよりも熱伝導率のよい部材を用い、前記ベルト張架部材は、前記当接部が前記熱定着ロールの外周に沿って所定の長さ当接して摺動する摺動面を形成し、前記ベルト張架部材は、前記当接部及び前記熱定着ロールに対向する前記耐熱ベルトの摺動面を前記熱定着ロールと同心円状に形成したので、ベルト張架部材が熱定着ロールに当接部で当接して、熱定着ロールの温度ならし部材として働き、熱定着ロールの端部から熱を効率よく逃がして端部温度の上昇を防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しつつ説明する。図１は、本発明の定着装置の１実施形態を示す断面図である。図中、１は熱定着ロール、１ａはハロゲンランプ、１ｂはロール基材、１ｃは弾性体、２は加圧ロール、２ａは回転軸、２ｂはロール基材、２ｃは弾性体、３は耐熱ベルト、４はベルト張架部材、４ａは突壁、５はシート材、５ａは未定着トナー像、６はクリーニング部材、７はフレーム、８はシート材案内部材、９はスプリング、Ｌは押圧部接線を示す。

図１において、熱定着ロール１は、外径２５ｍｍ程度、肉厚０．７ｍｍ程度のパイプ材をロール基材１ｂとして、その外周に厚み０．４ｍｍ程度の弾性体１ｃを被覆して形成し、ロール基材１ｂの内部に加熱源として１０５０Ｗ、２本の柱状ハロゲンランプ１ａを内蔵して回転可能にした加熱側の回転移動体としての熱定着部材である。加圧ロール２は、熱定着ロール１に対向配置し押圧付勢して定着ニップを形成する加圧部材であり、加熱側の回転移動体である熱定着ロール１の表面に弾性体１ｃを被覆して形成した弾性層に対して硬質な表面を有する他方側の回転移動体である。耐熱ベルト３は、熱定着ロール１と加圧ロール２との間に挟持されて加圧ロール２とベルト張架部材４の外周に張架され移動可能になったエンドレスのベルトであり、０．０３ｍｍ以上の厚みを有する。材質は、ポリイミドチューブやシリコン等の耐熱樹脂やゴム等でもよいが、熱伝導性に優れたステンレス基材やニッケル電鋳管等からなる金属ベルトが好ましい。そして、加圧ロール２とベルト張架部材４との協動により耐熱ベルト３に張力を付与して耐熱ベルト３を張架すると共に、耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付け定着ニップを形成して、この定着ニップに未定着トナー像５ａを形成したシート材５を通過させて定着する構造になっている。熱定着ロール１と加圧ロール２の圧接力は１０ｋｇ以下、ニップ長は１０ｍｍ程度で構成すると共に、図示矢印方向に回転可能にする。

熱定着ロール１にその表面の弾性層より硬質な表面を有する加圧ロール２を対向配置して押圧付勢する構成とすることにより、熱定着ロール１の弾性層が弾性変形して凹み凹状の定着ニップが形成されると、定着後のシート材５は、定着ニップの出口で熱定着ロール１とは反対側にカール習性が付与されるので、熱定着ロール１に巻き付くことなく熱定着ロール１から離れる方向に送り出される。硬質な表面を有する加圧ロール２は、例えば外径２５ｍｍ程度、あるいは２４．８ｍｍと熱定着ロール１のロール基材１ｂより外径を小さくした、肉厚０．７ｍｍ程度のパイプ材をロール基材２ｂからなる。また、加圧ロール２は、その外周に熱定着ロール１の弾性層より薄くして、例えば厚み０．２〜０．３ｍｍ程度の弾性体２ｃを被覆して弾性層を形成することにより、熱定着ロール１の弾性層より硬質な表面とすることができるので、その表面が熱定着ロール１の弾性層より硬質のものになれば、ロール基体のままでなく表面に弾性層を有するものであってもよい。

本実施形態においては、熱定着ロール１の内部に２本の加熱源１ａを内蔵しており、このハロゲンランプの発熱エレメントを異なった配置に構成して選択的に点灯すると、後述する耐熱ベルト３が熱定着ロール１に巻き付いた定着ニップ部位とベルト張架部材４が熱定着ロール１に摺動する部位のような、また、幅の広いシート材と幅の狭いシート材とのように異なった条件下での温度コントロールを容易に行うことができる。

耐熱ベルト３は、対向する熱定着ロール１の表層に対する影響やシート材への両面定着時にトナー像面と接触する影響などを考慮すると、例えばＰＦＡやシリコンなどのゴム質材を表層とするのもよい。ウォーミングアップにより熱定着ロール１が所定の温度まで加熱されると、それに伴って耐熱ベルト３、加圧ロール２、ベルト張架部材４も所定の温度に上昇して蓄熱される。熱伝導率の高い部材を耐熱ベルト３、加圧ロール２、ベルト張架部材４に用いると、シート材５上のトナー像の定着により、耐熱ベルト３が定着ニップでシート材５に奪われた熱を加圧ロール２、ベルト張架部材４から耐熱ベルト３に効率よく戻すことができるので、特に、連続して複数枚のシート材を通し定着を行う場合に耐熱ベルト３の温度低下を抑えることができる。

ベルト張架部材４は、熱定着ロール１と加圧ロール２のニップ部よりもシート材５の搬送方向上流側に配設されるとともに、加圧ロール２の回転軸２ａを中心として矢印Ｐ方向に揺動可能に配設されている。ベルト張架部材４は、シート材５が定着ニップを非通過の状態においてシート材５が定着ニップに進入する初期位置で耐熱ベルト３を熱定着ロール１の接線方向に張架する構成にしている。シート材５が定着ニップに進入する初期位置で定着圧力が大きいとシート材５の進入がスムーズに行われなくて、シート材先端が折れた状態で定着される場合があるが、耐熱ベルト３をベルト張架部材４によりシート材５の搬送方向上流側で熱定着ロール１の接線方向に張架する構成にすると、シート材５の進入がスムーズに成される導入口部が形成でき、安定したシート材５の進入を可能にする。また、シート材５が定着ニップから排出する終了位置で定着圧力が大きいと、シート材５が進入して定着ニップで加熱されてから終了位置で最後に大きい定着圧力が加えられるので、安定した定着が実現できると共に、熱定着ロール１側が凹状になり曲率が大きくなるため、シート材５が熱定着ロール１に巻き付きにくく、熱定着ロール１から剥離しやすくなる。

このベルト張架部材４は、耐熱ベルト３の内周に嵌挿して加圧ロール２と協働して耐熱ベルト３に張力ｆを付与すると共に、耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成する位置に配置した、略半月状のベルト摺動部材（耐熱ベルト３はベルト張架部材４上を摺動する）としている。ベルト摺動部材の構成は、熱伝導性に優れたアルミニューム合金などの金属製であっても良いが、好ましくはウォーミングアップ時間の短縮の観点から熱伝導性に優れたプラスチック製で構成するのがよく、さらに好ましい条件としては、このプラスチック製のベルト摺動部材の表面に熱伝導性を向上させる目的で銅メッキやニッケルメッキあるいは蒸着などの金属被覆処理を施し、また、軸方向長さを熱定着ロール１の弾性層被覆部の軸方向長さより短くすると、小さな熱容量のもとで熱応答性に優れた特性をさらに発揮させることができる。

ベルト張架部材４は、耐熱ベルト３を熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部接線Ｌより熱定着ロール１側に巻き付けてニップを形成する位置に配置され、両端に突設され一体的に形成された突壁４ａを有する。突壁４ａは、通紙領域外において熱定着ロール１の外周面に当接する当接部を有し、熱定着ロール１の両端部から熱を逃がして端部温度上昇を防ぐ温度ならし部材として働き、また、耐熱ベルト３が摺動するベルト張架部材４の摺動面と熱定着ロール１との間のギャップを調整するギャップ調整部材として働き、あるいは、耐熱ベルト３が一方に寄った場合にこの突壁４ａに当接して耐熱ベルト３の寄り規制を行うベルト寄り規制部材として働くものである。そのため、ベルト張架部材４は、突壁４ａの熱定着ロール１と反対側端部のフレームとの間にスプリング９が配設され、スプリング９により熱定着ロール１に軽押圧され、熱定着ロール１に摺接して位置決めされる。

耐熱ベルト３を加圧ロール２とベルト張架部材４により張架して加圧ロール２で安定して駆動するには、加圧ロール２と耐熱ベルト３との摩擦係数をベルト張架部材４と耐熱ベルト３との摩擦係数より大きく設定するとよいが、摩擦係数に関しては異物の侵入や摩耗などによって不安定になる場合がある。これに対し、加圧ロール２と耐熱ベルト３の巻き付け角よりベルト張架部材４と耐熱ベルト３の巻き付け角が小さくなるように、また、加圧ロール２の径よりベルト張架部材４の径が小さくなるように設定すると、耐熱ベルト３がベルト張架部材４を摺動する長さが短くなり、経時変化や外乱などに対する不安定要因を除くことができ耐熱ベルト３を加圧ロールで安定して駆動することができる。

クリーニング部材６は、加圧ロール２とベルト張架部材４との間に配置して耐熱ベルト３の内周面に摺接して耐熱ベルト３の内周面の異物や摩耗粉等をクリーニングするものであり、このような異物や摩耗粉等をクリーニングすることで耐熱ベルト３をリフレッシュして不安定要因を除去している。また、ベルト張架部材４に設けた凹部４ｆは、この除去した異物や摩耗粉等の収納に好適である。

シート材５は、ベルト張架部材４が熱定着ロール１に軽押圧する位置をニップ初期位置として耐熱ベルト３と熱定着ロール１との間を通過することで未定着トナー像５ａが定着され、熱定着ロール１に加圧ロール２が押圧する位置をニップ終了位置として、熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部接線Ｌの方向に搬送される。押圧部接線Ｌは、定着ニップ接線であり仮想シート材搬送方向であるシート材５の搬送面を示している。

シート材案内部材８は、シート材５の搬送方向を定着ニップ出口から案内するものであり、基体部に耐熱両面テープなどの固着手段によって保持し取り付け部８ａで本体フレームに取り付け、シート材案内板８ｂの先端が熱定着ロール１及び耐熱ベルトの表面と摺擦することなく空隙をもって定着ニップ出口側に近接配設される。シート材案内板８ｂは、例えばポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＰＳ等の耐熱性を有する樹脂からなる板状部材、あるいはステンレス鋼板材、リン青銅板材、薄肉鋼板材等の金属鋼板材を折り曲げ加工したものであり、定着ニップ出口からシート材５の搬送方向の前方に向かってシート材５の搬送面Ｌに接近する案内斜面８ｃを有する。案内斜面８ｃの角度は、押圧部接線Ｌに平行な角度から案内斜面８ｃの先端部における熱定着ロール１、ベルト張架部材４の接線と直角となる範囲、つまり、案内斜面８ｃの先端が熱定着ロール１の回転中心から内側、定着ニップ寄りに向いている範囲である。

案内斜面８ｃが、例えば定着ニップ出口からシート材５の搬送方向の前方に向かってシート材５の搬送面Ｌから離れるような角度となる場合、つまり、シート材案内板８ｂの先端の向きが熱定着ロール１の接線より内側を向く角度となる場合には、従来の剥離爪や剥離板と同様、シート材５の先端が案内斜面８ｃに沿って進行するとき定着トナー像面が案内斜面８ｃと摺擦してしまう。また、案内斜面８ｃの先端の延長線が熱定着ロール１の回転中心より定着ニップと反対側の外側を通るようになると、シート材５と対向する面は、その先端において熱定着ロール１の接線面に対して９０°より小さい角度になるので、定着ニップ出口から排出されたシート材５が熱定着ロール１から離れて略円形のフリー状態になって案内斜面８ｃに当接したとき、熱定着ロール１の方向に巻き込まれるようになる。

本来、定着ニップに未定着トナー像５ａを形成したシート材５を通過させて定着すると、シート材５は、熱定着ロール１の外周に沿って変形するカール習性が付与されて熱定着ロール１側に巻き付きやすくなるものである。本実施形態によれば、熱定着ロール１および加圧ロール２の外径を２５ｍｍ程度の小径に構成しているため、定着後のシート材５が熱定着ロール１または耐熱ベルト３に巻き付くこともなく、シート材５を強制的に剥がすための剥離爪や剥離板などの手段を不要にしている。

熱定着ロール１の表面に被覆した弾性層に比べて硬質な表面を有する加圧ロール２を押圧付勢し、さらには凹状の定着ニップを形成して、シート材上に形成した未定着トナー像を定着すると、定着ニップを通過したシート材５に対し、自らの復帰力（通称これをシート材の腰と称す）と、熱定着ロール１の表面に被覆した弾性層よりも硬質な加圧ロール２の押圧によって熱定着ロール１の弾性層をシート材５を熱定着ロール１から離れる方向に弾性変形させ、シート材５にカール習性を付与することができる。しかも、加圧ロール２と熱定着ロール１の硬質度バランスと押圧力によって、耐熱ベルト３の移動方向に関して、シート材５に付与される、熱定着ロール１から離れる方向のカール習性量は容易に調整可能である。これらにより、定着後のシート材５は、熱定着ロール１、耐熱ベルト３に巻き付くことなく、強制的に剥がすための手段をなくすことができ、極めて安定した画像定着が可能となる。さらに、熱定着ロール１の弾性体１ｃの表層に約３０μｍのＰＦＡ（ペルオキシ−アルコキシ−フッソ樹脂）層を設ければ、その分だけ剛性が向上すると共に、シート材５、トナーの剥離性をよくすることができる。

上記のように熱定着ロール１と加圧ロール２の構成で基本的にシート材５の巻き付きを排除しても、シート材５は、吸湿状態やシート繊維状態又は構成素材などで予期せぬ特質をもたらすことがあり、また、シート材ジャムなどの予期せぬ対応として強制的に剥がすための手段としてまでは機能発揮を要しないが安全性を考慮すると、シート材案内部材８を定着ニップ出口側に近接配設して搬送経路を定めておくことがトラブルレスな構成に有効である。本実施形態によれば、定着ニップを通過したシート材５は、熱定着ロール１、耐熱ベルト３に巻き付くことなく定着ニップ出口でこれらから離れて排出されるので、その先端を誘導して所望の搬送方向に修正できればよい。

シート材案内部材８のシート材案内板８ｂによれば、熱定着ロール１、耐熱ベルト３の表面に摺擦することなく近接して配設し、定着ニップ出口側となるその先端からシート材の搬送方向（熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部接線Ｌの方向）に平行な角度ないし熱定着ロール１の回転中心を通る角度の案内斜面８ｃにより案内可能となる。しかも、所定の角度の案内斜面８ｃとすることにより、シート材５はその先端のみの摺擦によって所望の搬送方向に誘導することができ、シート材５のトナー像がシート材案内板８ｂと摺擦することなく、定着画像に摺擦痕を残したり、あるいは定着トナー像がシート材案内板８ｂに移行して画像欠陥を起こしたり、また、定着トナー像がシート材案内板８ｂに張り付いてシート材の排出を妨げてジャム：シート材詰まりを引き起こすことがなく、極めて安定した画像定着が可能となる。

次に、加圧ロール２とベルト張架部材４の支持構造について説明する。図２は図１のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図であり、装置の右半分は省略している。加圧ロール２の両端の回転軸２ａは、図２に示すように左右のフレーム７に軸受７ａを介して回転自在に支持されている。加圧ロール２の回転軸２ａの両側には、揺動アーム４ｂが回転自在に嵌合され、この揺動アーム４ｂのベルト張架部材４側にはガイド溝４ｃが形成されている。一方、ベルト張架部材４の両端には、加圧ロール２側に延設されたガイド部４ｄが形成されており、このガイド部４ｄがスプリング４ｅを介して前記揺動アーム４ｂのガイド溝４ｃ内に嵌挿されている。これにより、ベルト張架部材４は、スプリング４ｅにより加圧ロール２から離れる方向に付勢され耐熱ベルト３に張力ｆが付与される構造になっている。

図３はベルト張架部材の回動支点を熱定着ロール側に設定した例を示す図、図４はベルト張架部材の回動支点を加圧ロール側に設定した例を示す図、図５はベルト張架部材の回動支点を加圧ロール側で、かつベルト張架部材の定着ニップ部最近接部と加圧ロール回転中心とを結ぶ線よりも定着ニップ側に設定した例を示す図である。

上記実施形態のように熱定着ロール１と加圧ロール２のニップ部よりもシート材５の搬送方向上流側に揺動可能にベルト張架部材４を配設し、加圧ロール２とベルト張架部材４との協動により耐熱ベルト３に熱定着ロール１とのニップ部接線方向の張力を付与して耐熱ベルト３を張架すると共に、耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付け定着ニップを形成することにより、耐熱ベルト３を回転駆動すると、ベルト張架部材４と耐熱ベルト３との間の摩擦力によってベルト張架部材４を熱定着ロール１に押し付ける回動力が発生する。

回動支点Ｏの位置を観察すると、その位置が、熱定着ロール１と加圧ロール２のニップ部接線ＬＮ１に対して、例えば図３に示すように熱定着ロール１側にある構成とした場合には、耐熱ベルト３からの回動力を受けてベルト張架部材４が熱定着ロール１から離れる方向に回動力が発生し好ましくない。また、ベルト張架部材４が加圧ロール２から離れる方向に回動すると、ベルト張力が増加し、ベルト張力が増加すると、ベルトの乗り上げの発生やベルトの座屈、破断をもたらすため好ましくない。

そこで、回動支点Ｏの位置を、熱定着ロール１と加圧ロール２のニップ部接線ＬＮ１に対して、図４に示すように加圧ロール２側にある構成にすると、ベルト張架部材４を熱定着ロール１に押し付ける回動力が発生する。揺動アーム４ｂが回転する加圧ロール２の回転軸２ａをベルト張架部材４の回動支点Ｏとする上記実施形態は、この構成である。回動支点Ｏの位置をニップ部接線ＬＮ１に対して加圧ロール２側に設定した場合、ベルト張架部材４は加圧ロール２から離れる方向には回動されず、ベルト張力が増加することもない。さらに、図５に示すようにベルト張架部材４の回動支点Ｏの位置を、熱定着ロール１と加圧ロール２のニップ部接線ＬＮ１に対して、加圧ロール２側でかつ、熱定着ロール１と加圧ロール２のニップ部最上流部と加圧ロール２の回転中心とを結ぶ線ＬＯ１に対してベルト張架部材４と反対側にあるのが好ましい。あるいはこれと逆に、熱定着ロール１と加圧ロール２とのニップ部接線ＬＮ１より熱定着ロール１側で、熱定着ロール１の回転中心からベルト張架部材４とのニップ部を結ぶ線上より加圧ロール２と反対側に設定してもよい。

ベルト張架部材４がほぼ均等に熱定着ロール１に押し当てられるようにすると、ベルト張架部材４より耐熱ベルト３を介してシート材をほぼ均一な圧力で熱定着ロール１に押し当てることができ、トナーの溶融が安定するので好ましい。シート材５の厚みが変わってもその厚みに応じて揺動によりベルト張架部材４を変動させ、ほぼ均一な圧力でシート材５を熱定着ロール１に押し当てるようにベルト張架部材４を回動（揺動）させるには、基本的にベルト張架部材４と熱定着ロール１とのニップ部の中央位置において、そのニップ部接線に対して直交する方向、つまり熱定着ロール１の回転中心方向に揺動可能なベルト張架部材４を回動する回動支点Ｏの位置を設定することである。この回動支点Ｏの位置がニップ部接線上あるいはその近傍にあるときである。

本実施形態においては、ベルト張架部材４として、耐熱ベルト３を摺動させる非回転部材を使用するので、回転部材ではなく軸受等が不要であり、支持構造が簡単になる。加えてベルト張架部材４を略半月状とすることにより、加圧ロール２側にその半月欠方向を向けて配置し、加圧ロール２に対して極限まで接近した配置が可能になる。このことによりまた、耐熱ベルト３の周長を短縮して構成することが可能になる。したがって、熱ロール型定着装置を簡単な構造にして小型で安価にすることができる。しかも、耐熱ベルト３が必要最小限の経路で移動するので、耐熱ベルト３は、加熱源を内蔵して回転可能な熱定着ロール１とのニップ部で加熱され、所定の経路で移動する時に奪われる熱エネルギーを最小限に抑えることができると共に、周長が短いので、自然放熱による温度低下も少なく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。さらに、耐熱ベルト３は、加圧ロール２とベルト張架部材４の協働によって張力が付与されて熱定着ロール１に巻き付けて定着ニップを形成しているので、容易にニップ長を長く構成することができ、構造が簡単になり小型で安価にすることができる。

また、シート材５の上に形成した未定着トナー像を安定して定着するには、未定着トナー像を十分に溶融して定着することが必須であり、所望の温度と溶融時間を必要とするが、本実施形態による構成では、ニップ長を長く構成するために熱定着ロールの表面に被覆した弾性体を大きく歪ませてニップ長を長くするような手段は必要ないので、弾性体の厚みは薄く構成可能である。しかも、弾性体を歪ませるために加圧ロール２の圧接圧力を大きく設定する必要もなく、未定着トナー像を担持したシート材５が熱定着ロール１と耐熱ベルト３の間を通過するときに通過するシート材５へのストレスが小さいので、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材５に皺発生などのシート材５の変形が抑制される。

したがって、熱ロール型定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、熱定着ロール１の薄肉厚化が可能であり、加熱源から耐熱ベルト３を加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロール２も同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量を小さく構成できるので、耐熱ベルト３からの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。

本実施形態においては、図１に示すように、揺動付勢手段としてアシストするスプリング９をベルト張架部材４の揺動支点から離れた熱定着ロール１と加圧ロール２との押圧部より耐熱ベルト３の移動方向上流側に配置している。熱定着ロール１または加圧ロール２の一方を駆動すると耐熱ベルト３が駆動され、この駆動力と耐熱ベルト３とベルト張架部材４の摺動摩擦力によってベルト張架部材４は熱定着ロール１方向に揺動するが、この揺動移動力のみではシート材５上に形成した未定着トナー像を定着する定着圧力が不足する場合がある。そこで、この揺動移動力をアシストして所望の定着圧力に設定すると極めて安定した未定着トナー像の定着が可能となる。

図６〜図８は、図１に示す定着装置の詳細構造を示し、図６は図１に示す定着装置のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向に見た断面図、図７は図１に示す定着装置で耐熱ベルトを除去した一部拡大断面図、図８は図７に耐熱ベルト３を装着したシート材の通過時の状態を示す図である。

ベルト張架部材４は、図６および図７に示すように熱定着ロール１の軸方向両端で突壁４ａが熱定着ロール摺動面４ｇで熱定着ロール１の両端部に当接して摺動し位置決めし、突壁４ａの熱定着ロール摺動面４ｇ及びベルト摺動面４ｈは定着ロール１と同心円状に形成される。そして、突壁４ａは、熱定着ロール１の端部から熱を逃がして端部の温度上昇を防ぐ温度ならし部材として働き、また、耐熱ベルト３が摺動するベルト張架部材４のベルト摺動面４ｈと熱定着ロール１との間のギャップＧを調整するギャップ調整部材として働く。さらに、熱定着ロール摺動面４ｇより耐熱ベルト３の上流側を含めて耐熱ベルト３が一方に寄った場合にこの突壁４ａに当接して耐熱ベルト３の寄り規制を行うベルト寄り規制部材として働く。

ギャップＧは、熱定着ロール１に対向して耐熱ベルト３が摺動しシート材５が進入するベルト摺動面４ｈに対し、突壁４ａの熱定着ロール摺接面４ｇを耐熱ベルト３の厚みより高く、かつ耐熱ベルト３の厚みにシート材５の最小厚みを加えた厚みより低くして形成する。例えば耐熱ベルト３が８０μｍ程度の厚みで構成されている場合、ギャップＧの高さを１１０μｍ程度にして段差を構成すると、６０μｍの厚みを有するシート材でも安定した定着が可能であり、シート材とシート材の間の、所謂紙間で熱定着ロール摺動面４ｇを熱定着ロール１に摺接させて熱定着ロール１の両端部から熱を効率よく逃がして、両端部の温度上昇を防ぐことができる。

耐熱ベルト３を装着したシート材５通過時は、図８に示すように耐熱ベルト３とシート材５が熱定着ロール１と加圧ロール２間のニップ部に圧接されると共に、その上流側でベルト張架部材４により耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付けてニップ初期位置で耐熱ベルト３を介してシート材５が熱定着ロール１に軽押圧される。

定着工程の前工程でシート材５上に未定着トナー像を形成するプロセス工程の速度と、定着工程の速度を完全に一致させることは、量産上の種々の部品寸法のバラツキを考慮すると現実的ではない。そこで、このバラツキを考慮してシート材５上に未定着トナー像を形成するプロセス工程の速度に比較して定着工程の速度を早くするか遅くするか、いずれか一方側に設定して前後工程の速度バランスを構築するが、定着ニップにシート材５が進入する初期位置でシート材５を確実にグリップしてシート材５の進入速度を明確にする必要があり、上記のように構成すると、この目的が達成される。

また、熱定着ロール１の弾性体表面と耐熱ベルト３の表面は同一の周速度で移動してシート材５上に形成した未定着トナー像を定着するものであるが、耐熱ベルト３表面がウエーブ状になっていたりシート材５先端部がウエーブ状になっていたりすると、定着開始状態が不安定になる場合がある。そこで、ニップ初期位置で耐熱ベルト３を熱定着ロール１に軽押圧する構成にすると、双方の合流状態が安定するので、極めて安定した未定着トナー像の定着が可能になる。

本実施形態においては、シート材５が非通過のこの状態では、耐熱ベルト３とベルト張架部材４との間にギャップＧが形成されているので、ウォーミングアップ時には、前記ギャップＧの空隙が断熱層となって熱定着ロール１から耐熱ベルト３を介して奪い取る熱量が小さくなり、熱ロスが減少し、ウォーミングアップ時間の短縮を図ることができる。

また、ギャップＧの存在のため、ベルト張架部材４が熱定着ロール１から加熱されて蓄熱する熱量が少ないので、シート材５が定着ニップに進入したときにシート材５上に形成された未定着トナー像５ａの反対側の面は、熱容量の小さな耐熱ベルト３を冷却するが、ベルト張架部材４側から加熱される熱量は少ない構成となっている。そのため、シート材５上の第１面に形成した未定着トナー像を定着した後に再び反対側の第２面に未定着トナー像を定着する両面画像定着の場合には、第２面を定着するときに先に定着した第１面の画像を必要以上に加熱して画像を乱すことがない。しかも、ベルト張架部材４は、定着ニップ上流側で熱定着ロール１の端部の熱を耐熱ベルト３に伝えるので、耐熱ベルト３を介して定着前のシート材を予熱し、シート材への熱伝達効率を向上させ省エネを図ることができる。

図９は図１に示す定着装置の他の実施形態を示し、図９（Ａ）は断面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図である。なお、以下の説明において、前述の実施形態と同一の構成については同一番号を付して説明を省略する。

本実施形態が図１に示す実施形態と比較して相違する点は、図１に示す実施形態においては、ベルト張架部材４を加圧ロール２の回転軸２ａと共通の軸で所定の角度分、揺動可能に構成しているのに対して、本実施形態においては、ベルト張架部材４を加圧ロール２の回転軸２ａとは異なる軸７ｂで所定の角度分、揺動可能に構成している点である。

すなわち、回転軸２ａの軸心とは異なる位置に配置した軸７ｂの両側には、揺動アーム４ｂが回転自在に嵌合され、この揺動アーム４ｂのベルト張架部材４側にはガイド溝４ｃが形成されている。一方、ベルト張架部材４の両端には、加圧ロール２側に延設されたガイド部４ｄが形成されており、このガイド部４ｄがスプリング４ｅを介して前記揺動アーム４ｂのガイド溝４ｃ内に嵌挿されている。これにより、ベルト張架部材４は、スプリング４ｅにより加圧ロール２から離れる方向に付勢され耐熱ベルト３に張力ｆが付与される構造になっている。

これにより、ベルト張架部材４に作用する回転モーメントを変化させることができ（図９に示す実施形態では回転モーメントを大きくさせる）、軸７ｂの位置により耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力を調整することができる。なお、本実施形態においても、図６に示すように、耐熱ベルト３、シート材を挟んで熱定着ロール１に対向するベルト摺動面４ｈに対し、耐熱ベルト３の厚みより高く、かつ耐熱ベルト３の厚みにシート材５の最小厚みを加えた厚みよりベルト張架部材４の摺動面４ｇを低くすることによりギャップ（段差）Ｇを設けている。

図１０は図１に示す定着装置の他の実施形態を示す断面図である。本実施形態においては、ベルト張架部材４をロール状の非回転部材としている。なお、本実施形態においても、図６に示すように熱定着ロール１に対向して耐熱ベルト３が摺動しシート材５が進入するベルト摺動面４ｈに対し、耐熱ベルト３の厚みより高く、かつ耐熱ベルト３の厚みにシート材５の最小厚みを加えた厚みよりベルト張架部材４の摺動面４ｇを低くすることによりギャップ（段差）Ｇを設けている。

図１１〜図１２は本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図１１（Ａ）は断面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図、図１２はシート材非通過時の状態を示し、図１２（Ａ）は図１１（Ａ）の一部拡大断面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向に見た断面図である。なお、前記実施形態と同一の構成については同一番号を付けて説明を省略する。

前記実施形態がベルト張架部材４を熱定着ロール１と加圧ロール２の押圧部よりもシート材５の搬送方向上流側に配設したのに対して、本実施形態は、図１１に示すように、ベルト張架部材４を熱定着ロール１と加圧ロール２の押圧部よりもシート材５の搬送方向下流側に、加圧ロール２の回転軸２ａを中心として矢印Ｐ方向に揺動可能に配設している。このベルト張架部材４は、耐熱ベルト３の内周に嵌挿して加圧ロール２と協働して耐熱ベルト３に張力ｆを付与すると共に、耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成する位置に配置した、半月状のベルト摺動部材である。ベルト張架部材４は、耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成するニップ終了位置で熱定着ロール１の接線Ｌに接する位置に配置される。シート材５は、ベルト張架部材４が熱定着ロール１に圧接する位置をニップ初期位置として耐熱ベルト３と熱定着ロール１との間を通過することで未定着トナー像５ａが定着され、ニップ終了位置で押圧部接線Ｌの方向に搬送される。

ベルト張架部材４の突壁４ａは、図１２に示すように熱定着ロール１に摺動面４ｇで摺接し位置決めされ、熱定着ロール摺動面４ｇ及びベルト摺動面４ｈは熱定着ロール１と同心円状に形成されている。突壁４ａの熱定着ロール摺動面４ｇは、耐熱ベルト３、シート材を挟んで熱定着ロール１に対向するベルト摺動面４ｈに対して、耐熱ベルト３の厚みより高く、かつ耐熱ベルト３の厚みにシート材５の最小厚みを加えた厚みよりベルト張架部材４の摺動面４ｇを低くすることによりギャップ（段差）Ｇを設けている。具体的には、例えば耐熱ベルト３が８０μｍ程度の厚みで構成されている場合、ギャップＧの高さを１１０μｍ程度にして段差を構成すると、６０μｍの厚みを有するシート材でも安定した定着が可能であり、シート材とシート材の間の、所謂紙間で熱定着ロール摺動面４ｇを熱定着ロール１に摺接させて熱定着ロール１の両端部から熱を効率よく逃がして、両端部の温度上昇を防ぐことができる。

耐熱ベルト３は、熱定着ロール１と加圧ロール２間のニップ部に圧接され、ベルト張架部材４は、その下流側で耐熱ベルト３を熱定着ロール１に巻き付けてニップ終了位置で熱定着ロール摺動面４ｇを熱定着ロール１に押圧している。そして、本実施形態においても、シート材５が非通過のこの状態で、耐熱ベルト３とベルト張架部材４との間にギャップＧが形成されているので、ウォーミングアップ時には、前記ギャップＧの空隙が断熱層となって熱定着ロール１から耐熱ベルト３を介して奪い取る熱量が小さくなり、熱ロスが減少し、ウォーミングアップ時間の短縮を図ることができる。

また、ギャップＧの存在のため、ベルト張架部材４が熱定着ロール１から加熱されて蓄熱する熱量が少ないので、シート材５が定着ニップに進入したときにシート材５上に形成された未定着トナー像５ａの反対側の面は、熱容量の小さな耐熱ベルト３を冷却するが、ベルト張架部材４側から加熱される熱量は少ない構成となっている。そのため、シート材５上の第１面に形成した未定着トナー像を定着した後に再び反対側の第２面に未定着トナー像を定着する両面画像定着の場合には、第２面を定着するときに先に定着した第１面の画像を必要以上に加熱して画像を乱すことがない。しかも、ベルト張架部材４は、定着ニップ下流側で熱定着ロール１の端部の熱を耐熱ベルト３に伝えるので、耐熱ベルト３を介して定着前のシート材を予熱し、シート材への熱伝達効率を向上させ省エネを図ることができる。

図１３は図１１に示す定着装置の他の実施形態を示し、図１３（Ａ）は断面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図である。本実施形態が図１１に示す実施形態と比較して相違する点は、前記実施形態において、ベルト張架部材４を加圧ロール２の回転軸２ａと共通の軸で所定の角度分、揺動可能に構成しているのに対して、本実施形態においては、ベルト張架部材４を加圧ロール２の回転軸２ａとは異なる軸７ｂで所定の角度分、揺動可能に構成している点である。

すなわち、回転軸２ａの軸心とは異なる位置に配置した軸７ｂの両側には、揺動アーム４ｂが回転自在に嵌合され、この揺動アーム４ｂのベルト張架部材４側にはガイド溝４ｃが形成されている。一方、ベルト張架部材４の両端には、加圧ロール２側に延設されたガイド部４ｄが形成されており、このガイド部４ｄがスプリング４ｅを介して前記揺動アーム４ｂのガイド溝４ｃ内に嵌挿されている。これにより、ベルト張架部材４は、スプリング４ｅにより加圧ロール２から離れる方向に付勢され耐熱ベルト３に張力ｆが付与される構造になっている。これにより、ベルト張架部材４に作用する回転モーメントを変化させることができ（図１３に示す実施形態では回転モーメントを大きくさせる）、軸７ｂの位置により耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力を調整することができる。

本実施形態においては、熱定着ロールまたは加圧ロールが駆動ロールとなるが、この場合、安定な駆動を実現するには、硬い方のロールを駆動側とし、柔らかい方のロールを従動側とするのが好適である。加圧ロール２は、その外周に耐熱ベルト３を捲着して熱定着ロール１の表面に被覆した弾性体１ｃに対して耐熱ベルト３を圧接して駆動し、熱定着ロール１は従動する構成となる。加圧ロール２は、耐熱ベルト３、即ち、未定着トナー像５ａを担持したシート材５の搬送スピードを決定付けるので、少なくとも熱定着ロール１の表面に被覆した弾性体１ｃより硬質な表面を有した構成とする。このことにより変形することなく搬送スピードを安定して駆動することができる。

本実施形態においては、上記した構造に加えて、回転速度の選択を組み合わせることもできる。その駆動速度の制御について説明する。駆動手段は、熱定着ロール１及び加圧ロール２を駆動するために２つの回転速度を有し、シート材特性に応じて熱定着ロール１及び加圧ロール２を第１の回転速度とそれより遅い第２の回転速度で選択駆動する。この回転速度は、シート材特性を検知する検知手段を配置すると共に、予めシート材特性に応じた回転速度などの選択情報を設定する設定手段を設け、未定着トナー像５ａを担持したシート材６の搬送過程でシート材特性を検知すると、未定着トナー像５ａを担持したシート材５の定着指令過程でシート材特性に応じた設定をして、その設定内容に応じ回転速度が選択され駆動される。設定手段としては、定着指令に先立って熱ロール型定着装置に連動する部位をマニュアル操作したり、電気的な信号等によって遠隔操作してもよい。

未定着トナー像５ａを担持したシート材５は、紙等の一般的なシート材、熱容量の大きな厚めのシート材、透明なシート材（ＯＨＰシート材）等の多様な用途への適用が必須である。一般的なシート材に比べて、特に、熱容量の大きな厚めのシート材や封筒等の積層されたシート材、透明なシート材（ＯＨＰシート材）等においては、未定着トナー像５ａを十分溶融してシート材に定着するために、所望の溶融時間を要する。このような場合、シート材特性に応じて熱定着ロール１及び加圧ロール２を第１の回転速度とそれより遅い第２の回転速度で選択駆動することにより、未定着トナー像５ａの溶融が適正化され、所望の定着が達成できる。

そして、第１の回転速度または第２の回転速度で選択的に駆動しても、未定着トナー像５ａを担持したシート材５が熱定着ロール１と耐熱ベルト３の間を通過するときに通過するシート材５へのストレスには変化がなくて小さいので、未定着トナー像５ａの定着後に排出されるシート材５に対し皺発生などのシート材変形が抑制される。したがって、熱ロール型定着装置の機械的剛性アップは不要であるばかりでなく、熱定着ロール薄肉厚化が可能であり、加熱源から耐熱ベルトを加熱する加熱速度が向上する。また、加圧ロール２も同様に薄肉厚化が可能であり、熱容量が小さく達成できるので、耐熱ベルト３からの熱エネルギー吸収が小さく、電源オン時から所望の温度に到達して定着可能になるまでの所謂ウォーミングアップ時間の短縮が可能である。なお、選択的に駆動する選択手段としては、例えば駆動モータの回転数を選択的に可変する等の手段が好適である。

図１４は本発明に係る画像形成装置の１実施形態を示す全体構成の模式的断面図である。図中、１０は画像形成装置、１０ａはハウジング、１０ｂは扉体、１１は紙搬送ユニット、１５はクリーニング手段、１７は像担持体、１８は画像転写搬送手段、２０は現像手段、２１はスキャナ手段、３０は給紙ユニット、４０は定着手段、Ｗは露光ユニット、Ｄは画像形成ユニットを示す。

図１４において、画像形成装置１０は、ハウジング１０ａと、ハウジング１０ａの上部に形成された排紙トレイ１０ｃと、ハウジング１０ａの前面に開閉自在に装着された扉体１０ｂを有し、ハウジング１０ａ内には、露光ユニット（露光手段）Ｗ、画像形成ユニットＤ、画像転写搬送手段１８を有する転写ベルトユニット２９、給紙ユニット３０が配設され、扉体１０ｂ内には紙搬送ユニット１１が配設されている。各ユニットは、本体に対して着脱可能な構成であり、メンテナンス時等には一体的に取り外して修理または交換を行うことが可能な構成になっている。

画像形成ユニットＤは、複数（本実施形態では４つ）の異なる色の画像を形成する画像形成ステーションＹ（イエロー用），Ｍ（マゼンタ用），Ｃ（シアン用），Ｋ（ブラック用）を備えている。そして、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋには、それぞれ、感光ドラムからなる像担持体１７と、像担持体１７の周囲に配設された、コロナ帯電手段からなる帯電手段１９および現像手段２０を有する。これら各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、転写ベルトユニット２９の下側に斜めアーチ状のラインに沿って像担持体１７が上向きになるように並列配置されている。なお、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの配置順序は任意である。

転写ベルトユニット２９は、ハウジング１０ａの下側に配設され図示しない駆動源により回転駆動される駆動ロール１２と、駆動ロール１２の斜め上方に配設される従動ロール１３と、テンションロール１４と、これら３本、少なくとも２本のロール間に張架されて図示矢印方向へ循環駆動される中間転写ベルトからなる画像転写搬送手段１８と、画像転写搬送手段１８の表面に当接するクリーニング手段１５とを備えている。従動ロール１３、テンションロール１４および画像転写搬送手段１８は、駆動ロール１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設され、これにより画像転写搬送手段１８駆動時のベルト搬送方向が下向きになるベルト面１８ａが下方に位置し、搬送方向が上向きになるベルト面１８ｂが上方に位置するようにされている。

したがって、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ロール１２に対して図で左側に傾斜する方向に配設されることになる。そして、像担持体１７は、アーチ状のラインに沿って画像転写搬送手段１８の搬送方向下向きのベルト面１８ａに接触され、図示矢印に示すように画像転写搬送手段１８の搬送方向に回転駆動される。可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段１８は、像担持体１７に対して上側から被せるように略同一の巻き付け角度で接触させるため、像担持体１７と画像転写搬送手段１８との間の接触圧やニップ幅は、テンションロール１４により画像転写搬送手段１８に付与される張力、像担持体１７の配置間隔、巻き付け角度（アーチの曲率）などを制御することにより調整することができる。

駆動ロール１２は、２次転写ロール３９のバックアップロールを兼ねている。駆動ロール１２の周面には、例えば厚さ３ｍｍ程度、体積抵抗率が１０⁵ Ω・ｃｍ以下のゴム層が形成されており、金属製の軸を介して接地することにより、２次転写ロール３９を介して供給される２次転写バイアスの導電経路としている。このように駆動ロール１２に高摩擦かつ衝撃吸収性を有するゴム層を設けることにより、２次転写部へシート材が進入する際の衝撃が画像転写搬送手段１８に伝達しにくく、画質の劣化を防止することができる。また、駆動ロール１２は、その径を従動ロール１３、バックアップロール１４の径より小さくすることにより、２次転写後のシート材がシート材自身の弾性力で剥離し易くすることができる。また、従動ロール１３を後述するクリーニング手段１５のバックアップロールとして兼用させている。

なお、画像転写搬送手段１８を駆動ロール１２に対して図で右側に傾斜する方向に配設し、これに対応して各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋも駆動ロール１２に対して図で右側に傾斜する方向に斜めアーチ状に沿って配設してもよい。

クリーニング手段１５は、搬送方向下向きのベルト面１８ａ側に設けられ、二次転写後に画像転写搬送手段１８の表面に残留しているトナーを除去するクリーニングブレード１５ａと、回収したトナーを搬送するトナー搬送部材１５ｂを備えている。クリーニングブレード１５ａは、従動ロール１３への画像転写搬送手段１８の巻きかけ部において画像転写搬送手段１８に当接されている。また、画像転写搬送手段１８の裏面には、後述する各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に対向して１次転写部材１６が当接され、１次転写部材１６には転写バイアスが印加されている。

露光手段Ｗは、斜め方向に配設された画像形成ユニットＤの斜め下方に形成された空間に配設されている。また、露光手段Ｗの下部でハウジング１０ａの底部には給紙ユニット３０が配設されている。露光手段Ｗは、全体がケースに収納され、ケースは、搬送方向下向きのベルト面の斜め下方に形成される空間に配設されている。ケースの底部には、ポリゴンミラーモータ２１ａ、ポリゴンミラー（回転多面鏡）２１ｂからなる単一のスキャナ手段２１を水平に配設されるとともに、各色の画像信号により変調される複数のレーザ光源２３からのレーザビームをポリゴンミラー２１ｂで反射させ各像担持体上に偏向走査する光学系Ｂには、単一のｆ−θレンズ２２および各色の走査光路が像担持体１７にそれぞれ非平行になって折り返すように複数の反射ミラー２４が配設されている。

上記構成からなる露光手段Ｗにおいては、ポリゴンミラー２１ｂから各色に対応した画像信号が、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成されたレーザビームで射出され、ｆ−θレンズ２２、反射ミラー２４を経て、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７に照射され、潜像が形成される。反射ミラー２４を設けることにより走査光路を屈曲させ、ケースの高さを低くすることが可能となり光学系のコンパクト化が可能となる。しかも、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７への走査光路長は同一の長さになるように反射ミラー２４が配置されている。このように各画像形成ユニットＤに対する露光手段Ｗのポリゴンミラー２１ｂから像担持体１７までの光路の長さ（光路長）が略同一の長さになるように構成することにより、各光路で走査された光ビームの走査幅も略同一になり、画像信号の形成にも特別な構成を必要としない。したがって、レーザ光源は、それぞれ異なる画像信号によってそれぞれ異なった色の画像に対応して変調されるにも関わらず、共通のデータクロック周波数に基づいて変調形成可能であり、共通の反射面を用いるため副走査方向の相対差から生じる色ずれを防止し、構造が簡単で安価なカラー画像形成装置を構成できる。

また、本実施形態においては、装置下方に走査光学系を配置することにより、画像形成手段の駆動系が装置を支持するフレームへ与える振動による走査光学系の振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。とくに、スキャナ手段２１をケースの底部に配置することにより、ポリゴンモータ２１ａ自身がケース全体に与える振動を最小限にすることができ、画質の劣化を防止することができる。また、振動源であるポリゴンモータ２１ａの数を一つにすることによりケース全体に与える振動を最小限にすることができる。

給紙ユニット３０は、シート材が積層保持されている給紙カセット３５と、給紙カセット３５からシート材を一枚ずつ給送するピックアップロール３６を備えている。紙搬送ユニット１１は、二次転写部へのシート材の給紙タイミングを規定するゲートロール対３７（一方のロールはハウジング１０ａ側に設けられている）と、駆動ロール１２および画像転写搬送手段１８に圧接される二次転写手段としての二次転写ロール３９と、主記録媒体搬送路３８と、定着手段４０と、排紙ロール対４１と、両面プリント用搬送路４２を備えている。

シート材に２次転写された２次画像（未定着トナー像）は、定着手段４０の形成するニップ部で所定の温度で定着される。本例においては、転写ベルトの搬送方向上向きのベルト面１８ｂの斜め上方に形成される空間、換言すれば、転写ベルトに対して画像形成ステーションと反対側の空間に定着手段４０を配設することが可能になり、露光手段Ｗ、画像転写搬送手段１８、画像形成手段への熱伝達を低減することができ、各色の色ずれ補正動作を行う頻度を少なくすることができる。特に、露光手段Ｗは、定着手段４０から最も離れた位置にあり、走査光学系部品の熱による変位を最小限にすることができ、色ズレを防ぐことができる。 本実施形態においては、画像転写搬送手段１８を駆動ロール１２に対して傾斜する方向に配設しているため、図で右側空間に広いスペースが生じその空間に定着手段４０を配設することができ、コンパクト化を実現することができると共に、定着手段４０で発生する熱が、左側に位置する露光ユニットＷ、画像転写搬送手段１８および各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋへ伝達されるのを防止することができる。また、画像形成ユニットＤの左側下部の空間に露光ユニットＷを配置することができるため、画像形成手段の駆動系がハウジング１０ａへ与える振動による、露光ユニットＷの走査光学系の振動を最小限に抑えることができ、画質の劣化を防止することができる。

また、クリーニング手段を設置しないことに伴い、帯電手段としてはコロナ帯電手段１９を採用している。帯電手段がロールである場合は、微量ではあるが像担持体１７上に存在する１次転写残りトナーがロール上に堆積して帯電不良が発生するが、非接触帯電手段であるコロナ帯電手段１９はトナーが付着しにくく、帯電不良の発生を防ぐことができる。

また、本実施形態では、中間転写ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としたが、表面にシート材を吸着して搬送移動し、該シート材の表面にトナー像を順次重ねて転写して画像を形成搬送するシート材搬送ベルトを画像転写搬送手段１８として像担持体１７に接触させる構成としてもよい。この場合、画像転写搬送手段１８であるシート材搬送ベルトのベルト搬送方向が像担持体１７に接触する下面で逆方向の上向きになる。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば上記実施形態において、耐熱ベルト３が摺動するベルト張架部材４のベルト摺動面４ｈと熱定着ロール１との間のギャップＧをベルト摺動面４ｈに対し、突壁４ａの熱定着ロール摺接面４ｇを耐熱ベルト３の厚みより高く、かつ耐熱ベルト３の厚みにシート材５の最小厚みを加えた厚みより低くして形成したが、ベルト摺動面４ｈに対し、突壁４ａの熱定着ロール摺接面４ｇを耐熱ベルト３の厚みにシート材５の最大厚みを加えた厚みより高くして常時定着時もベルト張架部材４を突壁４ａの熱定着ロール摺接面４ｇで熱定着ロール１に摺接させることにより、熱定着ロール１の端部から熱をより効率よく逃がして端部温度の上昇を防ぐようにしてもよい。また、突壁４ａによりギャップＧを形成するように構成したが、ギャップコロを用いて構成してもよい。

本発明に係る定着装置の１実施形態を示す断面図である。 図１に示す定着装置のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図である。 ベルト張架部材の回動支点を熱定着ロール側に設定した例を示す図である。 ベルト張架部材の回動支点を加圧ロール側に設定した例を示す図である。 ベルト張架部材の回動支点を加圧ロール側で、かつベルト張架部材の定着ニップ部最近接部と加圧ロール回転中心とを結ぶ線よりも定着ニップ側に設定した例を示す図である。 図１に示す定着装置の詳細構造を示し、Ｘ−Ｘ線で切断し矢印方向に見た断面図である。 図１に示す定着装置で耐熱ベルトを除去した一部拡大断面図である。 図７に耐熱ベルト３を装着したシート材の通過時の状態を示す図である。 図１に示す定着装置の他の実施形態を示し、図９（Ａ）は断面図、図９（Ｂ）は図９（Ａ）に示す定着装置のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図である。 図１に示す定着装置の他の実施形態を示す断面図である。 本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図１１（Ａ）は断面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図である。 図１１においてシート材非通過時の状態を示し、図１２（Ａ）は図１１（Ａ）の一部拡大断面図、図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向に見た断面図である。 図１１に示す定着装置の他の実施形態を示し、図１３（Ａ）は断面図、図１３（Ｂ）は図１３（Ａ）のＹ−Ｙ線に沿って矢印方向に見た断面図である。 本発明に係る画像形成装置の１実施形態を示す模式的断面図である。

符号の説明

１…熱定着ロール、１ａ…ハロゲンランプ、１ｂ…ロール基材、１ｃ…弾性体、２…加圧ロール、２ａ…回転軸、２ｂ…ロール基材、２ｃ…弾性体、３…耐熱ベルト、４…ベルト張架部材、４ａ…突壁、５…シート材、５ａ…未定着トナー像、６…クリーニング部材、７…フレーム、８…シート材案内部材、９…スプリング、Ｌ…押圧部接線

Claims (11)

1. 熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧する加圧ロールと、該加圧ロールの外周に捲着され前記熱定着ロールとの間に挟持されて移動する耐熱ベルトと、該耐熱ベルトを張架するベルト張架部材とを備え、シート材上に形成した未定着トナー像を定着する定着装置であって、前記ベルト張架部材は、前記加圧ロールの上流側に配設し前記加圧ロールとの間で張力を付与し前記耐熱ベルトを前記熱定着ロールに巻き付けて定着ニップを形成し、前記定着ニップに進入するシート材の厚みに応じ前記熱定着ロールと前記ベルト張架部材とのギャップを変えるように構成したことを特徴とする定着装置。
2. 前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロール方向に軽押圧する押圧手段を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. 前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールとのニップ部接線方向に張力を付与する張力付与手段を有することを特徴とする請求項１乃至２のいずれかに記載の定着装置。
4. 前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールとのニップ部接線より前記加圧ロール側で、前記熱定着ロールの回転中心から前記ベルト張架部材とのニップ部を結ぶ線上より前記加圧ロール側に回動支点を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。
5. 前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールとのニップ部接線より前記熱定着ロール側で、前記熱定着ロールの回転中心から前記ベルト張架部材とのニップ部を結ぶ線上より前記加圧ロールと反対側に回動支点を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。
6. 前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールと前記ベルト張架部材とのニップ部接線近傍に回動支点を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の定着装置。
7. 前記ベルト張架部材は、両端に前記熱定着ベルトに当接する当接部を有し、該当接部を前記耐熱ベルトを挟持する面に対して前記耐熱ベルトの厚みより高く、前記耐熱ベルトの厚みに前記シート材の最小厚みを加えた厚みより低くしたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の定着装置。
8. 前記当接部は、前記ベルト張架部材と一体的に形成し、前記耐熱ベルトよりも熱伝導率のよい部材を用いたことを特徴とする請求項７に記載の定着装置。
9. 前記ベルト張架部材は、前記当接部が前記熱定着ロールの外周に沿って所定の長さ当接して摺動する摺動面を形成することを特徴とする請求項７乃至８のいずれかに記載の定着装置。
10. 前記ベルト張架部材は、前記当接部及び前記熱定着ロールに対向する前記耐熱ベルトの摺動面を前記熱定着ロールと同心円状に形成したことを特徴とする請求項７乃至９のいずれかに記載の定着装置。
11. 請求項１乃至１０のいずれかに記載の定着装置を搭載したことを特徴とする画像形成装置。

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