JP2011085659A - 定着装置、画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト寄り防止による耐久性向上、ベルト蛇行による画像ズレ防止、紙シワ発生防止する定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】無端状の第１定着ベルト２５１ａと無端状の第２定着ベルト２５１ｂで形成されたニップ内に、トナー像が転写された記録紙を通過させることにより、トナー像を加熱及び加圧して記録紙に定着させる定着装置２５において、ニップ内で前記第１定着ベルト２５１ａと前記第２定着ベルト２５１ｂを圧接するために一対以上に対向するローラを配置し、前記第１定着ベルト２５１ａと前記第２定着ベルト２５１ｂの長手方向端部の内周に沿って寄り止め部材２５９を設け、前記対向するローラの両者の軸受け部によって、前記第１定着ベルト２５１ａの寄り止め部材２５９と前記第２定着ベルト２５１ｂの寄り止め部材２５９がともに所定の食い込み量をもって挟み込まれて圧接されるようにする。
【選択図】 図６

Description

本発明は複写機、ファクシミリ、プリンターなどに適用され、トナーを用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置に関し、特にトナー像を加熱して定着する定着装置及びこれを用いる画像形成装置に関するものである。

近年、クイックスタートや省エネの観点から加熱ベルト定着方式が多く用いられている。ベルト定着装置では、大きな問題として、作動中の回転軸方向のベルトの寄りがあげられる。加熱したトナーに大きな圧力をかけて変形させて紙に定着させ、またトナー表面の光沢を出すために、ベルトには大きな圧力がかかっているので、その回転軸方向のベルトの寄り力も大きなものとなる。

従来のベルト寄り防止方法として、特許文献１では、「無端ベルトと、該無端ベルトの内側に位置し該無端ベルトをルーズに外嵌させた無端ベルト内側部材と、無端ベルトを挟んで無端ベルト内側部材と相互圧接してニップ部を形成する加圧回転体と、を有し、加圧回転体もしくは駆動回転体の回転駆動により無端ベルトがニップ部において無端ベルト内側部材の面を摺動しながら回転され、ニップ部の無端ベルトと加圧回転体の間で被加熱材を挟持搬送して加熱する加熱装置。」が開示されている。これにより、無端ベルトのスリップを防止することができる、加圧回転体の外径変化に影響されることなく被加熱材をほぼ一定速度で搬送できるとしている。

また、特許文献２では、「ベルト幅方向に移動する加熱ベルトからの押圧力を受け、加熱ベルトの幅方向の一方側においてベルトテンションが増大し他方側においてベルトテンションが減少するように前記テンション部材を傾けさせる力に変換する押圧力変換機構を有する定着装置。」が開示されている。すなわち、加熱ベルトが片側に寄ると、ベルトガイド及びスプリングを介して支持部材が押され、支持部材に支持されているユニット全体に回転力が発生する。支持部材が軸を中心にして回転動作をさせて傾けることにより、ベルトが寄った側で加熱ローラの軸が持ち上りベルトテンションが増大し、同時に反対側で加熱ローラの軸は押し下げられてベルトテンションが低減する。その結果、加熱ベルトにはベルトテンションの大きくなった側から小さくなった側に移動させる力が働くため、支持部材が所定の角度だけ回転した後に加熱ベルトは反対側に移動し始める。この動作を所定の移動幅の中で繰り返しながら加熱ベルトの寄りが抑制される。これにより、簡単な構成で低コストに加熱ベルトの片寄りを効果的に抑制することができるとしている。

また、特許文献３では、「回転体のスラスト方向端部を規制する回転体端部規制面を備えた規制部材とを有する像加熱装置において、回転体端部規制面は、回転体の端部において、圧接ニップの圧接ニップラインに平行な直線で回転体の周長を略２等分した際の、圧接ニップ側には設けず、圧接ニップに対向する領域にのみ設けて回転体のスラスト方向を規制する像加熱装置。」が開示されている。ここでは、ベルト端部に突き当て部材を設け、ベルトの寄りを外側から抑える。しかしながら、この像加熱装置では、ベルトが全域に張架されていない、いわゆるフリーベルト方式の場合には、ベルトの微小な揺れが発生する場合に端部とのこすれによって異音が発生し、また、ベルトの端部が経時で疲労破壊しやすくなることから、ベルトの寿命が短くなるという問題があった。

また、特許文献４では、「ローラ間に最内の基体部分が回動可能に張架され、電子写真プロセスを経て形成された未定着トナー像にベルト表面を接触させて該未定着トナー像を定着する定着装置のベルト状定着部材において、前記基体部分のベルト幅方向の両端部内面に前記ローラの外周面と接触する面よりも低くした段差部を全周に亘ってそれぞれ形成し、該段差部に前記ローラの両端面に規制されることによりベルトの斜行を抑える寄り止めガイドを接着剤でそれぞれ接着したベルト状定着部材。」が開示されている。このベルトの端部内周に寄り止めガイドと称するゴムのリングを接着してローラの端部に突き当たるようにしてある程度のところで寄りを防いでいる。ベルトが一定量寄ると、ローラの端部がこの寄り止めガイド部材に突き当たりそれ以上の寄りを止めることができる。しかしながら、経時で寄り止めガイドが削れて段差が少なくなり、結果として寄り止めガイドを乗り越えてベルトが移動してしまう問題が発生する場合がある。また、強い寄り力が発生すると、ガイド部材がローラ端部を乗り越えてしまう問題も発生する場合がある。

上述したように、定着装置における定着ベルトの一方へ移動する寄りが止められないと、最終的には側板に突き当たって、定着ベルトを損傷し、やがては定着ベルトは破損してしまうという問題がある。
そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、上述の従来技術をさらに改良し、１枚又は複数のベルトを使用した定着装置において、定着ベルトの寄り防止により耐久性を向上させ、定着ベルトの蛇行による画像ズレを防止し、紙シワ発生を防止する定着装置を提供することを目的とする。
また、本発明の定着装置を備えることで、画像形成の生産性を向上させ、装置コスト、ランニングコスト、サービスコストを低減させることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下にあげる。
本発明の定着装置は、無端状の第１定着ベルトと無端状の第２定着ベルトで形成されたニップ内に、トナー像が転写された記録紙を通過させることにより、トナー像を加熱及び加圧して記録紙に定着させる定着装置において、前記定着装置は、ニップ内で前記第１定着ベルトと前記第２定着ベルトを圧接するために一対以上に対向するローラを配置し、前記第１定着ベルトと前記第２定着ベルトの長手方向端部の内周に沿って寄り止め部材を設け、前記対向するローラの両者の軸受け部によって、前記第１定着ベルトの寄り止め部材と前記第２定着ベルトの寄り止め部材がともに所定の食い込み量をもって挟み込まれて圧接されることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、前記寄り止め部材と圧接する前記対向するローラの軸受け部が、溝形状になっていることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、前記対向するローラの軸受け部と前記寄り止め部材の食い込み量が、０．２〜１．０ｍｍであることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、無端状の第１定着ベルトと無端状の第２定着ベルトで形成されたニップ内に、トナー像が転写された記録紙を通過させることにより、トナー像を加熱及び加圧して記録紙に定着させる定着装置において、前記定着装置は、ニップ内で前記第１定着ベルトと前記第２定着ベルトを圧接するために一対以上に対向するローラを配置し、前記第１定着ベルトと前記第２定着ベルトの長手方向端部の内周に沿って寄り止め部材を設け、 前記対向するローラの軸部と嵌合する回転体を具備し、前記対向する回転体の両者によって、前記第１定着ベルトの寄り止め部材と前記第２定着ベルトの寄り止め部材がともに所定の食い込み量をもって挟み込まれて圧接されることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、前記寄り止め部材と圧接する前記対向する回転体が、溝形状になっていることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、前記対向する回転体と前記寄り止め部材の食い込み量が、０．２〜１．０ｍｍであることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、定着ローラと熱源を内蔵する加熱ローラとに張架された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して該定着ローラを加圧する加圧ローラとを有し、 該定着ベルトと該加圧ローラとのニップ内に、トナー像が転写された記録紙を通過させることにより、トナー像を加熱及び加圧して記録紙に定着させる定着装置において、前記定着装置は、前記定着ローラが、ローラ部とローラ部よりも細い径の軸受け部と軸部から構成され、
前記加圧ローラが、ローラ部とローラ部よりも細い径の軸部から構成され、前記定着ベルトの長手方向端部の内周に沿って寄り止め部材を設け、前記定着ローラの軸受け部と前記加圧ローラのローラ部によって、前記定着ベルトの寄り止め部材が所定の食い込み量をもって挟み込まれて圧接されることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、前記寄り止め部材と圧接する前記定着ローラの軸受け部が、溝形状になっていることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、前記定着ローラの軸受け部と前記寄り止め部材の食い込み量、及び前記加圧ローラのローラ部と前記寄り止め部材との食い込み量が、０．２〜１．０ｍｍであることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、前記寄り止め部材は弾性部材を用いることを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、静電潜像を形成し、トナーで静電潜像を現像してトナー像として顕像化し、このトナー像を記録紙に転写し、トナー像を記録紙に加熱定着して画像を形成する画像形成装置において、前記画像形成装置は、上記のいずれかに記載の定着装置を用いることを特徴とする。

本発明の定着装置によれば、定着ベルトの寄り防止により耐久性を向上させ、定着ベルトの蛇行による画像のズレの発生を防止し、紙シワの発生を防止することができる。
また、本発明の定着装置によれば、定着装置の耐久性向上により、機械の故障等の障害が少なく、長期にわたって安定した画像形成動作を行うことができる。
また、本発明の定着装置を画像形成装置に備えることで、定着装置の耐久性向上により、機械の故障等の障害が少なく、長期にわたって安定した画像形成動作を行うことができ、装置コスト、ランニングコスト、サービスコストを低減させることができる。

本発明のベルト定着装置を用いる画像形成装置の構成を示す概略図である。 本発明のベルト定着装置の全体を示す斜視図である。 本発明のベルト定着装置の正面の構成を示す断面図である。 寄り止め部材を設けた定着ベルト端部の斜視図である。 図４の寄り止め部材を設けた定着ベルトと、ローラのみを示したベルト定着装置の正面の断面図である。 図５をＸ方向から見た部分断面図で、定着ベルトの寄り止め部材とガイドローラの軸受け部が当接する図である。 図６の変形例であり、定着ベルトの寄り止め部材と当接するガイドローラの軸受け部が溝形状になっている図である。 図６の別の変形例であり、定着ベルトの寄り止め部材と当接するガイドローラの軸受け部が回転体になっている図である。 定着ローラと加熱ローラとに張架された定着ベルトと、加圧ローラとを有する本発明の定着装置を示す概略図である。 図９の部分断面図で、定着ベルトの寄り止め部材と定着ローラの軸受け部が当接する図である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。

図１は、本発明のベルト定着装置を用いる画像形成装置の構成を示す概略図である。ここでは、その一例としてカラー画像形成装置を示している。このカラー画像形成装置１００は中間転写ベルト１１を用いたタンデム型の電子写真装置であり、最下部に給紙テーブル２を、その上方に画像形成部１を、さらにその上部にスキャナ３及び原稿自動給送装置（ＡＤＦ）４をそれぞれ設けてある。
発明の画像形成方法は、図１に示す画像形成装置１００によって、静電潜像形成工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程、定着工程等が行われる。以下に、そのための画像形成装置１００の構成について詳述する。
画像形成部１には、ほぼ中央に無端状の中間転写ベルト１１を備えた１次転写装置９が設けてあり、中間転写ベルト１１は駆動ローラ１４と従動ローラ１５、１６により張架され、回転駆動される。従動ローラ１５の左方には、図示しないベルトクリーニング装置により、画像転写後その表面に残留する残留トナーが除去されて次の画像形成に備える。
駆動ローラ１４と従動ローラ１５との間に架け渡された直線状の中間転写ベルト１１の上方には、その移動方向に沿って、感光体５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｋ（以下、色を特定する必要がない場合には単に感光体５という）を、回転可能に設けてあり、その周りには帯電装置６、現像装置７、感光体クリーニング装置８を設けてある。これらを一つのユニットとして画像形成ユニット１０を形成する。この画像形成ユニット１０の現像装置７によって現像工程が行われる。
また、感光体５には、レーザ光を照射する露光装置２１が設けられている。この露光装置２１で静電潜像形成工程が行われる。
１次転写手段を構成する１次転写ローラ９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋが設けてある。この感光体５の近傍には、画像濃度検出手段２９がそれぞれ設けられている。さらに、感光体５の周りには、そのほかに図示しない除電装置、潤滑剤塗布装置をそれぞれ設けてあり、これらは１つの画像形成ユニット１０を構成している。
一方、中間転写ベルト１１の下側には２次転写手段を構成する２次転写装置２２を設けてある。この２次転写装置２２が中間転写ベルト１１を介して従動ローラ１６に圧接するようになっている。そして、この２次転写装置２２が中間転写ベルト１１との間に送り込まれる記録媒体として用紙Ｐに、中間転写ベルト１１上のトナー画像を一括転写する。
２次転写装置２２の用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐ上に形成されたトナー画像を無端状の定着ベルトに加圧ローラで加熱・圧接するベルト定着装置２５が設けられている。画像転写後の用紙Ｐは、一対のローラ２３、２３間に架け渡された無端状の搬送ベルト２４によってベルト定着装置２５へ搬送される。なお、この２次転写装置２２は転写ローラや非接触のチャージャを用いた転写方式であっても差し支えない。この中間転写ベルト１１を含む１次転写装置９で転写工程が行われる。
そして、この２次転写装置２２の下側には、用紙表裏両面に画像を形成する際に用紙Ｐを反転させる用紙反転装置２８を設けてある。

上記のような構成からなるカラー画像形成装置１でカラーのコピーをとるときは、通常、原稿自動給送装置４の原稿台３０上に原稿をセットするが、手動で原稿をセットする場合には、原稿自動給送装置４を開いてスキャナ３のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、この原稿が原稿自動給送装置４を閉じることによりコンタクトガラス３２へ押圧する。
次に、図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動給送装置４に原稿をセットしたときは原稿が自動でコンタクトガラス３２上に給送され、手動でコンタクトガラス３２上にセットしたときは直ちにスキャナ３が作動し、第１走行体３３及び第２走行体３４が走行を開始する。これにより、第１走行体３３の光源からの光が原稿に向けて照射され、さらに第２走行体３４の一対のミラーにより１８０度方向を変えて結象レンズ３５を通り読取りセンサ３６に入射して原稿の内容が読取られる。
また、上述したスタートスイッチの押下により、中間転写ベルト１１が回動を開始すると同時に各感光体５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｋも回動を開始してそれぞれの感光体上にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各単色画像を形成する。このようにして各感光体上に形成された各単色画像は、図１で時計回り方向に回動する中間転写ベルト１１上に重ね合わせて順次転写されてフルカラーの合成カラー画像が形成される。

一方、給紙テーブル２内の選択された給紙段の給紙ローラ４２が回転し、給紙ユニット４３内の選択された給紙トレイ４４から用紙Ｐが繰り出され、分離ローラ４５により一枚に分離されて搬送ガイド板４８に搬送される。繰り出された用紙Ｐは搬送ローラ４７により画像形成部１に搬送され、レジストローラ４９に当接して一旦停止状態になる。レジストローラ４９は中間転写ベルト１１上のカラー画像に合わせた正確なタイミングで回転を開始し、停止状態にあった用紙Ｐを中間転写ベルト１１と２次転写ローラ２２との間に送り込み、用紙Ｐ上に上記の２次転写装置２２によりカラー画像を転写する。カラー画像が転写された用紙Ｐは、搬送機能も有する２次転写装置２２により、ベルト定着装置２５へ搬送され、加熱・加圧されて転写画像が定着される。このベルト定着装置２５によって定着工程が行われる。
その後、排出側に案内され、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。
なお、両面コピーモードが選択されている場合には、表面に画像を形成した用紙Ｐは用紙反転装置２８側に搬送され、反転して再び２次転写位置２２へ導かれ、裏面に画像が形成された後、排出ローラ５６により排紙トレイ上に排出されてスタックされる。また、ブラック単色画像を中間転写ベルト１１上に形成する場合には、駆動ローラ１４以外の従動ローラ１５、１６を移動させてイエロー、シアン、マゼンタの感光体５Ｙ、５Ｃ、５Ｍを中間転写ベルト１１から離間させるようにしている。なお、図１に示したタンデム型でなく、感光体５が１つしかない所謂１ドラム型の画像形成装置１００にあっては、ファーストコピー速度を早くするために、最初に黒色を作像するのが一般的であり、その後原稿がカラーの場合のみ残りの色の作像を行うようにしている。

図２は、本発明のベルト定着装置の全体を示す斜視図である。
図３は、本発明のベルト定着装置の正面の構成を示す断面図である。
図２及び３に示すように、第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂの両端と、第１ガイドローラ２５２及び第２ガイドローラ２５３と、第１ニップローラ２５４及び第２ニップローラ２５５等の駆動部材は、図２に示すように、寄り止め板２７０、前側側板２８０ａ、後側側板２８０ｂに設けられるギヤ２６１ａ，ｃ，ｄ、軸受け２６２等により支持されている。すなわち、第１ガイドローラ２５２はギヤ２６１ｃで支持され、第２ガイドローラ２５３はギヤ２６１ｄで支持され、第１ニップローラ２５４はギヤ２６１ａで支持され、第２ニップローラ２５５は軸受け２６２で支持される。前側側板２８０ａ、後側側板２８０ｂは、ステー２９０等により支持されている。後側側板２５８ｂの軸受け部では、ギヤ２６１ａ，ｂ，ｃ，ｄ、軸受け２６２等によりベルト定着装置駆動部２６０を構成している。

第１定着ベルト２５１ａと第２定着ベルト２５１ｂは、第１ニップローラ２５４及び第２ニップローラ２５５を回転・駆動させることで、駆動させている。
第１ニップローラ２５４は、図示しない駆動源からギヤ２６１ａを介して駆動される。第２ニップローラ２５５は軸受け２６２で支持され、図示しないバネとてこによる加圧によりベルトを介してそれぞれの摩擦により連れ周りで等速に動く。ここでは第１ニップローラ２５４から第２ニップローラ２５５をギヤで駆動していない。これは、ローラ周長、ゴムのつぶれ具合が全く同じであればギヤ駆動で等速に駆動できるが、実際には部品加工公差によって第１ニップローラ２５４と第２ニップローラ２５５の周長は僅かに誤差があり、ギヤ駆動で逆にずれてしまうためである。このため、連れ周りのほうが結果的に等速で駆動しやすいのである。
第１ニップローラ２５４のギヤ２６１ａは、アイドラギヤであるギヤ２６１ｂを介して、第１ガイドローラ２５２のギヤ２６１ｃと噛み合っており、第１ニップローラ２５４の駆動が第１ガイドローラ２５２に伝達される。ギヤ２６１ｂとギヤ２６１ｃは同歯数で噛み合っている。第２ガイドローラ２５３のギヤ２６１ｄは、ギヤ２６１ｃと同歯数で、ギヤ２６１ｃと噛み合っている。これにより、上下の第１ガイドローラ２５２と第２ガイドローラ２５３はほぼ等速で回転し、上下の第１定着ベルト２５１ａと第２定着ベルト２５１ｂの張力をともに安定させることができる。

図３に示すように、本発明のベルト定着装置２５では、２枚の管状ベルトを用いてフラットニップを形成している。無端状のシームレスベルトである、第１定着ベルト２５１ａは上方に、第２定着ベルト２５１ｂは下方に対向して配置されている。
第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂの内部には、それぞれ第１ガイドローラ２５２及び第２ガイドローラ２５３が、ニップ部Ａの上流に設けられており、上方にある第１定着ベルト２５１ａ及び下方に置かれている第２定着ベルト２５１ｂが接触しているニップ部Ａを形成するためのガイド的な役割を果たしている。これらのガイドローラ軸間は、図示しないバネとてこにより加圧されている。
また、第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂの内部には、それぞれ第１ニップローラ２５４及び第２ニップローラ２５５が、ニップ部Ａの下流に設けられており、同様に加圧されている。
第１ニップローラ２５４及び第２ニップローラ２５５は、金属の芯金の外周に、ゴムを巻いた構成になっている。第１ガイドローラ２５２及び第２ガイドローラ２５３も、金属の芯金に柔らかいゴム又はゴムスポンジの弾性体が設けられている。スポンジは高断熱性により温度の立ち上がりが良く、変形量が多くとれて大きなニップ幅が確保できる点で有利であるが、経時での弾性力の低下などが課題である。
以上のローラによって、第１定着ベルト２５１ａと第２定着ベルト２５１ｂが大きなニップ部Ａを形成する。複数のベルトによる挟み込みであり密着によるニップ部Ａの長さは、ベルトの周長が許す限り任意であり、光沢のある定着画像を得ることが可能になる。

図３に示すように、第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂとの周方向については、ベルトガイド部材である第１ベルトガイド２５６ａと第２ベルトガイド２５６ｂを、ニップ部Ａを除く、第１定着ベルト２５１ａの内周の上半分程度の部分、第２定着ベルト２５１ｂの内周の下半分程度の部分を押さえるように構成されている。第１ベルトガイド２５６ａ及び第２ベルトガイド２５６ｂとで、それぞれ第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂの片寄りを防止し、周回するガイドとしての役割を果たしている。ここで、ニップ部Ａは、円管状の第１ベルトガイド２５６ａと第２ベルトガイド２５６ｂ上の第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂが円形に戻ろうとする反力によって、ある程度のニップ圧が得られる。
第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂとの長手方向については、第１ベルトガイド２５６ａと第２ベルトガイド２５６ｂを、第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂの両端部、すなわち非画像部のみに設け、摺動抵抗及び熱容量を最小限に抑えるようにしている。これによって、第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂとの駆動時の揺れが防止される。
また、ハロゲンヒータ２５７及び反射板２５８は、第１定着ベルト２５１ａの内部に設けられ、内部から、第１定着ベルト２５１ａの上部を集中加熱することによって、熱の逃げるスペースが非常に少なくなり、第１定着ベルト２５１ａの昇温効率を向上させている。

定着ベルトの揺れについて説明する。
第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂは駆動されると、ニップ部Ａ出口では略直線的なニップ部Ａの慣性力によって、図３に示す矢印Ｂ方向に力を受け、ニップ部Ａ以外では第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂ全体がＢ方向に移動しようとする。しかし、ある程度第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂが変形すると静止状態（Ｂ方向と逆方向）に戻ろうとする力も強くなる。第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂの揺れは、Ｂ方向の力と、Ｂ方向と逆方向の力の、両方の力によって発生する。
この揺れによって、第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂの内面と、第１ベルトガイド２５６ａと第２ベルトガイド２５６ｂの表面は摺動し、ベルト磨耗やトルク上昇、騒音の問題が発生するため、第１ベルトガイド２５６ａと第２ベルトガイド２５６ｂの表面にテフロン（登録商標）等の滑りやすい材料で表面処理を施すことで、ベルトの揺れを少なく抑えることができる。

また、図３に示すように、ニップ部Ａの上流側の矢印方向に、未定着画像が転写された用紙Ｐが通紙されると、ニップ部Ａにて、第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂが画像面と接触しトナーが加熱される。ここで、ニップ部Ａ内で、ベルトのたるみ、浮きにより第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂの密着が弱いと、トナーが均一に十分加熱されず、画像ズレ、光沢不足、粒状性の悪いブツブツとした微小ムラのあるいわゆる柚子肌等の画像不良問題が発生する。
この問題は、ギヤ駆動によって第１ニップローラ２５４に対して第１ガイドローラ２５２の外周線速を僅かに落とす方法や、ニップ部Ａの上流部にある第１ガイドローラ２５２又は第２ガイドローラ２５３の回転時の負荷を増大させ、転がり抵抗を増加させることによって、ニップ部Ａ内のベルトの張力を安定させることができ、前記不具合を解決することができる。第１ガイドローラ２５２、第２ガイドローラ２５３の負荷は、ブレーキを付けたり、第１ガイドローラ２５２、第２ガイドローラ２５３同士のニップ圧を上げることによって増やすことができる。

このように、ニップ部Ａの上流部の間でトナー像が紙に対してほぼ動かない最低限の状態に定着される。ここでは第１ガイドローラ２５２と第２ガイドローラ２５３の加圧力により所定の熱量と圧力がトナー画像に与えられる。ニップ部Ａの中間部では、ベルトが密着しているだけで内側からの押圧部材がなく、面圧が弱いために殆どトナーを変形させるほどの力はないが、トナーを定着温度に保温する効果がある。トナー熱して変形させるには加熱時間がある程度長く必要であり、ニップ部Ａの上流部の短い時間だけでは変形しきれない。しかしながら、ニップ部Ａの中間部があることにより十分に加熱時間が確保され、トナーが十分に変形するための熱量が与えられる。そして、ニップ部Ａの下流部では第１ニップローラ２５４と第２ニップローラ２５５の加圧力により、これまでの工程で十分に変形されある程度紙に固定されているトナー画像に、さらに所定の熱量と圧力が与えられる。
ここで、ニップ部Ａの上流部における第１ガイドローラ２５２と第２ガイドローラ２５３がベルトを加圧する加圧力と、ニップ部Ａの下流部における第１ニップローラ２５４と第２ニップローラ２５５がベルトを加圧する加圧力が不十分であると、画像に均一で高い光沢を出すことができない。さらに、凹凸の大きい紙の場合ほど、凹凸面を持った画像面の前面に対して十分に追従して加圧しきれず、光沢に微小ムラのあるいわゆる柚子肌画像が発生してしまう。これらの異常画像が発生しないように前記加圧力が設定されている。

図４は、寄り止め部材を設けた定着ベルト端部の斜視図である。
寄り止め部材２５９は、図４に示すように、定着ベルト２５１の端部の内側に、同様の形状のリング状に設けられたものである。寄り止め部材２５９は、第１定着ベルト２５１ａ及び第２定着ベルト２５１ｂの両側の端部の内側に設ける。寄り止め部材２５９は、四角形又は台形の断面をもつリング状のゴムの弾性部材を使用している。耐熱性ゴムである例えばシリコーンゴムで、凸状に形成した寄り止め部材２５９を定着ベルト２５１に接着剤でそれぞれ接着してもよい。この方法は、製造が容易である。また、寄り止め部材２５９は、定着ベルト２５１の基材であるポリイミド樹脂に、高温に加熱したプレス型で同体に形成することができる。この一体に形成することで、接着剤等で接着することなく、一体であるから、低コストで、耐熱性にも優れている。さらに、構造が簡単で、強度も充分で確実に破損や剥れを防止して耐久性に優れ高寿命で、別部材を使うことが無く、低コストで、定着動作の中断を防止して記録画像を形成することができる。
定着ベルト２５１は駆動時間が経過すると、やがて軸方向の一方に寄ってしまう、いわゆるベルト寄りが発生する。これを放置するとやがては定着ベルト２５１が側板に突き当たり定着ベルト２５１を破損する場合があるので、図４のように、定着ベルト２５１端部内周側に寄り止め部材２５９として、ゴムのリング状部材を接着して、定着ベルト２５１が大きく寄った場合、ローラ端部と寄り止め部材２５９が突き当たってそれ以上の寄りを防いでいる。ところが実際は経時的にやがては寄り止め部材２５９を乗り越えてしまい、定着ベルト２５１を破損してしまう場合が多く、問題となっていた。

そこで、本発明の定着装置では、対向するローラの両者の軸受け部によって、第１定着ベルトの寄り止め部材と前記第２定着ベルトの寄り止め部材がともに所定の食い込み量をもって挟み込まれて圧接されるようにした。
図５は、図４の寄り止め部材を設けた定着ベルトと、ローラのみを示したベルト定着装置の正面の断面図である。
図６は、図５をＸ方向から見た部分断面図で、定着ベルトの寄り止め部材とガイドローラの軸受け部が当接する図である。第１ガイドローラ軸受け部２５２ｃは、第１定着ベルト２５１ａの寄り止め部材２５９と所定の食込み量をもって当接する部分である。同様に、第２ガイドローラ軸受け部２５３ｃは、第２定着ベルト２５１ｂの寄り止め部材２５９と所定の食込み量をもって当接する部分である。つまり、第１ガイドローラ軸受け部２５２ｃと第２ガイドローラ軸受け部２５３ｃが第１定着ベルト２５１ａと第２定着ベルト２５１ｂの寄り止め部材２５９を２つ合わせて挟み込むことによって、ベルトが軸方向Ｃに移動しづらくなり、ベルトの寄りを抑制することができる。さらには、寄り止め部材２５９がローラを乗り上げるのを防止することができる。
図６では、第１ガイドローラ２５２と第２ガイドローラ２５３の両者の軸受け部によって第１定着ベルト２５１ａと第２定着ベルト２５１ｂの寄り止め部材２５９を挟み込む構成にしたが、第１ガイドローラ２５２と第２ガイドローラ２５３に替えて、第１ニップローラ２５４と第２ニップローラ２５５の両者の軸受け部によって第１定着ベルト２５１ａと第２定着ベルト２５１ｂの寄り止め部材２５９を挟み込む構成にしてもよい。また、第１ガイドローラ２５２と第２ガイドローラ２５３、及び第１ニップローラ２５４と第２ニップローラ２５５の両方の、それぞれの軸受け部によって第１定着ベルト２５１ａと第２定着ベルト２５１ｂの寄り止め部材２５９を挟み込む構成にしてもよい。

図７は、図６の変形例であり、定着ベルトの寄り止め部材と当接するガイドローラの軸受け部が溝形状になっている図である。第１定着ベルト２５１ａの寄り止め部材２５９が第１ガイドローラ軸受け部２５２ｃに所定の食込み量をもって当接している。第１ガイドローラ軸受け部２５２ｃは凹状の溝を形成する。この溝に第１ベルトガイド２５６ａが納まるように配置され、ベルトはある程度軸方向に移動しても溝の側壁で止められるので、さらに軸方向Ｃに移動しづらくなる。第２ガイドローラ軸受け部２５３ｃについても全く同様であり、第２定着ベルト２５１ｂの寄り止め部材２５９の、軸方向Ｃの移動を防止する構成となっている。さらに、第１ガイドローラ軸受け部２５２ｃと第２ガイドローラ軸受け部２５３ｃが第１定着ベルト２５１ａと第２定着ベルト２５１ｂの寄り止め部材２５９を２つ合わせて挟み込むことによって、ベルトが軸方向Ｃに移動しづらくなり、ベルトの寄りを抑制することができる。

ここで、実施例の各部材の寸法を以下に示す。
第１及び第２定着ベルト２５１ａ、２５１ｂは、ローラに掛け渡される前の状態で直径４０ｍｍであり、厚さ４０〜８０μｍのポリイミド樹脂で形成された支持体厚さで、さらに、その上に厚さ１００〜３００μｍのシリコンゴムによる弾性層と、更に最外層として厚さ５〜５０μｍの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）がコートされた構成を有している。
第１ガイドローラ２５２と第２ガイドローラ２５３の外径は１５ｍｍ、第１ニップローラ２５４と第２ニップローラ２５５の外径は２３ｍｍである。
定着ベルト２５１ａ、２５１ｂは、１００〜４００ｍｍ／ｓｅｃの線速で走行させている。
定着ベルトの端部には、軸方向の幅が３〜６ｍｍ、厚さが１〜５ｍｍの寄り止め部材２５９が設けられている。
第１ガイドローラ軸受け部２５２ｃ、第２ガイドローラ軸受け部２５３ｃの軸方向の幅は４〜８ｍｍで、寄り止め部材２５９の軸方向の幅より大きくなるようにしている。
第１ガイドローラ軸受け部２５２ｃ、第２ガイドローラ軸受け部２５３ｃと寄り止め部材２５９の食い込み量は、０．２〜１．０ｍｍである。

図８は、図６の別の変形例であり、定着ベルトの寄り止め部材と当接するガイドローラの軸受け部が回転体になっている図である。第１ガイドローラ軸部２５２ｄと第２ガイドローラ軸部２５３ｄには軸周りに軸部と嵌合する回転可能な第１ガイドローラ回転体２５２ｅ及び第２ガイドローラ回転体２５３ｅが設けられている。これらの回転体には例えば転がり軸受けを用い、転がり軸受けの転動体には玉、コロ、円錐のいずれを用いても良い。
第１ガイドローラ回転体２５２ｅに第１定着ベルト２５１ａの寄り止め部材２５９が、第２ガイドローラ回転体２５３ｅに第２定着ベルト２５１ｂの寄り止め部材２５９が当接している。さらに、回転体にはフランジ部が設けられているので、図７の軸受け部が溝形状の場合と同様の効果があるだけでなく、軸に対して回転体が回動するので、軸の周速と、ベルトの寄り止め部材２５９の周速が微妙に異なった場合（食い込みによる寄り止め部材２５９の変形等）でも、ベルトがスムーズに動くことができる。

図９は、定着ローラと加熱ローラとに張架された定着ベルトと、加圧ローラとを有する本発明の定着装置を示す概略図である。１枚の管状の無端状の定着ベルト５０１を、加熱ローラ５０３と定着ローラ５０２にて張架し、定着ベルト５０１を介して定着ローラ５０２に加圧ローラ５０５を加圧することで、ニップ部Ａを形成している。
定着ローラ５０２、加圧ローラ５０５は、ステンレス、アルミニウム等金属製の芯金の外周に、フッ素系ゴム、シリコーンゴム等の耐熱弾性材料からなる弾性層を備える。弾性層の厚みは適宜調整される。また、弾性層の表層には、転写紙及びトナーの離型性を良くするために、フッ素系樹脂等からなる離型層を設ける。芯金内部には、ハロゲンヒータ２５７等のヒータ５０４を設けても良い。
また、ヒータ５０４は、定着ベルト５０１の内側近傍に設けて、直接定着ベルト５０１を加熱するものであってもよい。
また、加圧ローラ５０５は、定着ベルト５０１を挟んで定着ローラ５０２に向けて図示しないバネ等の加圧部材により押圧されており、弾性層を変形させることにより定着ローラ５０２との間で、一定時間トナーを加圧及び加熱できるニップ部Ａを形成する。ニップ部Ａの幅は、定着ローラ５０２と加圧ローラ５０５の直径、弾性層の厚さ、硬度によって所望の値に設定することができる。弾性層に用いる弾性体として、スポンジは高断熱性により温度の立ち上がりが良く、変形量が多くとれて大きなニップ幅が確保できる点で有利である。この例では加圧ローラ５０５が不図示の本体駆動部からギヤ等により駆動され、定着ベルト５０１、定着ローラ５０２、加熱ローラ５０３を従動させる。
また、ニップ部Ａの下流側には、転写紙を加圧ローラ５０５から剥離するための分離爪が、加圧ローラ５０５に対して摺動する構成とすることができる。
また、画像面側である定着ベルト５０１側には、転写紙を定着ベルト５０１から剥離するための分離板が設ける構成とすることができる。

加熱ローラ５０３は、掛け回されている定着ベルト５０１を張架して、さらに、加熱するための部材である。このため、加熱ローラ５０３の内部に、ハロゲンランプ、ニクロム線等の熱源が設けられている。また、加熱ローラ５０３は、アルミ、炭素鋼、ステンレス鋼等の中空金属円筒の薄肉ローラであるが、熱伝導性が良好な厚さ１〜４ｍｍのアルミニウム製円筒を用いることで、軸方向での温度分布を小さくすることができる。さらに、加熱ローラ５０３の表面には、定着ベルト５０１との摩耗を防止するために、アルマイト処理の表面処理が施されている。
定着ベルト５０１を挟んで加熱ローラ５０３の外周面には、熱電対、サーミスタ等からなり、定着ベルト５０１外周面の温度を検知するために、図示しない温度センサが配置されている。温度センサからの検知信号に応じて図示しない温度制御装置により加熱ローラ５０３等の内部におけるヒータの動作を制御する。
さらに、定着ローラ５０２、加圧ローラ５０５等の定着装置５０における部材のヒータを制御するためにサーミスタ等の温度センサを設けてもよい。

定着ベルト５０１の支持体には、耐熱性樹脂や、金属から形成された無端状のベルト状支持体が用いられる。耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられ、金属ベルトの材質としては、ニッケル、アルミニウム、ステンレス等が挙げられる。樹脂と重層を形成しても良く、特に、ポリイミド樹脂にニッケルを電鋳したベルトが強度と弾性を有し、耐久性があるので好ましい。厚さは１００μｍ以下の薄肉のものが望ましい。定着ベルト５０１は、転写紙、トナーと加圧接触するため、高離型性シリコーンゴム等からなる弾性層と離型性の高い樹脂で表面層を構成する。この表面層は、例えば、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、具体的には、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、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（ＰＦＡ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体（ＦＥＰ）などの高分子樹脂が使用される。

図１０は、図９の部分断面図で、定着ベルトの寄り止め部材と定着ローラの軸受け部が当接する図である。図１０は図６の第２定着ベルト２５１ｂがなく、代わりに加圧ローラ５０５となった場合でも、加圧ローラ５０５の加圧ローラ部５０５ａを長くしておくことにより図６の場合と同等の効果が得られる。

以上の、図６、７、８、１０に示した本発明の定着装置のベルトの寄り防止手段は、ベルトの蛇行防止でもあり、画像ズレ防止や、紙のシワ発生防止等に効果がある。
また、本発明の定着装置を複写機やプリンタに用いた場合、ベルトを用いて適度なニップ部Ａを余裕で形成することが可能となり、ニップ幅を広げるためのローラの巨大化やコスト増を押さえることが可能となる。また、定着装置の耐久性向上により、機械の故障等の障害が少なく、長期にわたって安定した画像形成動作を行うことができ、装置コスト、ランニングコスト、サービスコストを低減させることができる。

１ 画像形成部
２ 給紙テーブル
３ スキャナ
４ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
５ 感光体
６ 帯電装置
７ 現像装置
８ クリーニング装置
９ １次転写装置（１次転写ローラ）
１０ 画像形成ユニット
１１ 中間転写ベルト
１４ 駆動ローラ
１５、１６ 従動ローラ
２１ 露光装置
２２ ２次転写装置
２３ ローラ
２４ ２次転写ベルト（搬送ベルト）
２５ ベルト定着装置
２５１ 定着ベルト
２５１ａ 第１定着ベルト
２５１ｂ 第２定着ベルト
２５２ 第１ガイドローラ
２５２ａ ゴム（スポンジ）層
２５２ｂ 第１ガイドローラ部
２５２ｃ 第１ガイドローラ軸受け部
２５２ｄ 第１ガイドローラ軸部
２５２ｅ 第１ガイドローラ回転体
２５２ｆ ストッパーリング
２５３ 第２ガイドローラ
２５２ａ ゴム（スポンジ）層
２５３ｂ 第２ガイドローラ部
２５３ｃ 第２ガイドローラ軸受け部
２５３ｄ 第２ガイドローラ軸部
２５３ｅ 第２ガイドローラ回転体
２５３ｆ ストッパーリング
２５４ 第１ニップローラ
２５４ａ ゴム層
２５５ 第２ニップローラ
２５５ａ ゴム層
２５６ａ 第１ベルトガイド
２５６ｂ 第２ベルトガイド
２５７ ハロゲンヒータ
２５８ 反射板
２５９ 寄り止め部材
２６０ ベルト定着装置駆動部
２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃ、２６１ｂ ギヤ
２６２ 軸受け
２７０ 寄り止め板
２８０ａ 前側側板
２８０ｂ 後側側板
２９０ ステー
２８ 用紙反転装置
２９ 画像濃度検出手段
３０ 原稿台
３２ コンタクトガラス３２
３３ 第１走行体
３４ 第２走行体
３５ 結象レンズ
３６ 読取りセンサ
３７ 画像濃度検出手段
３８ 用紙反転装置
４１ ガイド部
４２ 給紙ローラ
４３ 給紙ユニット（側板）
４４ 給紙トレイ
４５ 分離ローラ
４６ 保持部材
４７ 搬送ローラ
４８ 搬送ガイド板
４９ レジストローラ
５０ 定着装置
５０１ 定着ベルト
５０２ 定着ローラ
５０２ａ 定着ローラ部
５０２ｂ 定着ローラ軸受け部
５０２ｃ 定着ローラ軸部
５０３ 加熱ローラ
５０４ ヒータ
５０５ 加圧ローラ
５０５ａ 加圧ローラ部
５０５ｂ 加圧ローラ軸部
５６ 排出ローラ
５７ 排紙トレイ
１００ 画像形成装置
Ａ ニップ部
Ｂ 力の方向
Ｃ 軸方向
Ｐ 用紙
Ｘ 断面を見る方向

特開２００１−０８３８２２号公報 特開２００５−０１７４８２号公報 特開２００５−２３４２９４号公報 特開２００５−２５８３４１号公報

Claims (11)

1. 無端状の第１定着ベルトと無端状の第２定着ベルトで形成されたニップ内に、トナー像が転写された記録紙を通過させることにより、トナー像を加熱及び加圧して記録紙に定着させる定着装置において、
   前記定着装置は、
   ニップ内で前記第１定着ベルトと前記第２定着ベルトを圧接するために一対以上に対向するローラを配置し、
   前記第１定着ベルトと前記第２定着ベルトの長手方向端部の内周に沿って寄り止め部材を設け、
   前記対向するローラの両者の軸受け部によって、前記第１定着ベルトの寄り止め部材と前記第２定着ベルトの寄り止め部材がともに所定の食い込み量をもって挟み込まれて圧接される
   ことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記寄り止め部材と圧接する前記対向するローラの軸受け部が、溝形状になっている
   ことを特徴とする定着装置。
3. 請求項１又は２に記載の定着装置において、
   前記対向するローラの軸受け部と前記寄り止め部材の食い込み量は、０．２〜１．０ｍｍである
   ことを特徴とする定着装置。
4. 無端状の第１定着ベルトと無端状の第２定着ベルトで形成されたニップ内に、トナー像が転写された記録紙を通過させることにより、トナー像を加熱及び加圧して記録紙に定着させる定着装置において、
   前記定着装置は、
   ニップ内で前記第１定着ベルトと前記第２定着ベルトを圧接するために一対以上に対向するローラを配置し、
   前記第１定着ベルトと前記第２定着ベルトの長手方向端部の内周に沿って寄り止め部材を設け、
   前記対向するローラの軸部と嵌合する回転体を具備し、
   前記対向する回転体の両者によって、前記第１定着ベルトの寄り止め部材と前記第２定着ベルトの寄り止め部材がともに所定の食い込み量をもって挟み込まれて圧接される
   ことを特徴とする定着装置。
5. 請求項４に記載の定着装置において、
   前記寄り止め部材と圧接する前記対向する回転体が、溝形状になっている
   ことを特徴とする定着装置。
6. 請求項４又は５に記載の定着装置において、
   前記対向する回転体と前記寄り止め部材の食い込み量は、０．２〜１．０ｍｍである
   ことを特徴とする定着装置。
7. 定着ローラと熱源を内蔵する加熱ローラとに張架された無端状の定着ベルトと、該定着ベルトを介して該定着ローラを加圧する加圧ローラとを有し、
   該定着ベルトと該加圧ローラとのニップ内に、トナー像が転写された記録紙を通過させることにより、トナー像を加熱及び加圧して記録紙に定着させる定着装置において、
   前記定着装置は、
   前記定着ローラが、ローラ部とローラ部よりも細い径の軸受け部と軸部から構成され、
   前記加圧ローラが、ローラ部とローラ部よりも細い径の軸部から構成され、
   前記定着ベルトの長手方向端部の内周に沿って寄り止め部材を設け、
   前記定着ローラの軸受け部と前記加圧ローラのローラ部によって、前記定着ベルトの寄り止め部材が所定の食い込み量をもって挟み込まれて圧接される
   ことを特徴とする定着装置。
8. 請求項７に記載の定着装置において、
   前記寄り止め部材と圧接する前記定着ローラの軸受け部が、溝形状になっている
   ことを特徴とする定着装置。
9. 請求項７又は８に記載の定着装置において、
   前記定着ローラの軸受け部と前記寄り止め部材の食い込み量、及び前記加圧ローラのローラ部と前記寄り止め部材との食い込み量は、０．２〜１．０ｍｍである
   ことを特徴とする定着装置。
10. 請求項１ないし９のいずれかに記載の定着装置において、
    前記寄り止め部材は弾性部材を用いる
    ことを特徴とする定着装置。
11. 静電潜像を形成し、トナーで静電潜像を現像してトナー像として顕像化し、このトナー像を記録紙に転写し、トナー像を記録紙に加熱定着して画像を形成する画像形成装置において、
    前記画像形成装置は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の定着装置を用いる
    ことを特徴とする画像形成装置。

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