JP2013130754A - 定着装置及びこれを用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着ベルトの端部に設けられた補強部材を介して加熱ロールと加圧ロールが圧接することによる両ロールの少なくとも一方の損傷を抑制することが可能な定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供する。
【解決手段】加熱ロールを含む複数のロール間に架け渡されて循環移動するとともに、移動方向と交差する方向の両端部に補強部材６２を有する無端状の定着ベルト４４と、加熱ロールに定着ベルト４４を介して圧接する加圧ロール４５とを備え、加圧ロール４５が定着ベルト４４を介して加熱ロールに圧接する圧接部の軸方向に沿った長さＬ１を、定着ベルト４４の補強部材６２間の間隔Ｌ２よりも短く、かつ、記録媒体の最大幅Ｌ３より長く設定することにより課題を解決した。
【選択図】図１

Description

この発明は、定着装置及びこれを用いた画像形成装置に関するものである。

従来、上記定着装置としては、無端状の定着ベルトを用いたものがある。無端状の定着ベルトに関連する技術としては、例えば、特開平０５−３４５３６９号公報、特開２００２−０１８９７１号公報、特開２００２−１３９９６０号公報、特開２００８−０１５４０４号公報、特開２００８−１８５６６１号公報等に開示されたものが既に種々提案されている。

特開平０５−３４５３６９号公報に開示された耐熱性シームレスベルトは、シームレスベルトの耐久性を向上するため、有機高分子材料からなるシームレスベルトにおける両端周縁部の外表面及び／又は内表面に耐熱性コート層を設けたものである。

特開２００２−０１８９７１号公報に開示された無端状ベルトは、無端状ベルトの強度を向上させるため、幅方向両側部に、繊維方向が幅方向と直交する周方向に延びる強化用繊維を有し、かつ、前記強化用繊維を有する部分を含めて幅方向両側部の一方から他方までにわたって厚さが均一であるように構成したものである。

特開２００２−１３９９６０号公報に開示されたシームレスベルトは、シームレスベルトに亀裂が生じるのを抑制するため、無端状になったベルト本体の幅方向における少なくとも一方の端部に沿って補強部材が設けられてなるシームレスベルトにおいて、上記の補強部材の強度がベルト本体の幅方向端部側より中央部側で弱くなるように構成したものである。

特開２００８−０１５４０４号公報に開示された画像形成装置は、せん断力による２次転写ローラ樹脂層のクラックの発生を防止するため、２次転写ローラを、芯金と弾性層と弾性層を被覆する少なくとも１層の樹脂層とで構成し、前記２次転写ローラの軸方向長さを前記バックアップローラの軸方向長さよりも短く構成したものである。

特開２００８−１８５６６１号公報に開示されたエンドレスベルトは、ベルトの破断につながる亀裂の発生を防止するため、ベルト本体の片側又は両側の端部に潤滑剤を保持する潤滑剤保持部を備えるように構成したものである。

特開平０５−３４５３６９号公報 特開２００２−０１８９７１号公報 特開２００２−１３９９６０号公報 特開２００８−０１５４０４号公報 特開２００８−１８５６６１号公報

ところで、この発明が解決しようとする課題は、定着ベルトの端部に設けられた補強部材を介して加熱ロールと加圧ロールが圧接することによる両ロールの少なくとも一方の損傷を抑制することが可能な定着装置及びこれを用いた画像形成装置を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載された発明は、加熱ロールを含む複数のロール間に架け渡されて循環移動するとともに、前記移動方向と交差する方向の両端部に補強部材を有する無端状の定着ベルトと、
前記加熱ロールに前記定着ベルトを介して圧接する加圧ロールと、
前記加熱ロールに前記定着ベルトを介して前記加圧ロールを圧接又は離間させる接離手段と、
前記加熱ロール及び前記加圧ロールのうち、前記加熱ロールに設けられる加熱源と、
前記加熱ロールと前記加圧ロールが前記定着ベルトの補強部材を介して圧接するのを回避する圧接回避手段を備え、
定着動作開始前に、前記接離手段によって前記加熱ロールに前記定着ベルトを介して前記加圧ロールを圧接させ、前記加圧ロールを前記加熱源によって加熱される前記加熱ロールからの熱伝導によって加熱する定着装置において、
前記圧接回避手段は、前記加圧ロールが前記定着ベルトを介して前記加熱ロールに圧接する圧接部の軸方向に沿った長さを、前記定着ベルトの補強部材間の間隔よりも短く、かつ、記録媒体の最大幅より長く設定してなることを特徴とする定着装置である。

また、請求項２に記載された発明は、前記圧接回避手段は、前記定着ベルトの記録媒体が通過する領域の厚さを前記補強部材の厚さ以上に設定してなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、トナー像を保持する像保持体と、
前記像保持体に保持されたトナー像を直接又は中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、
前記記録媒体に転写された未定着トナー像を定着する定着手段を備え、
前記定着手段として、前記請求項１又は２のいずれかに記載された定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置である。

請求項１に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、定着ベルトの端部に設けられた補強部材を介して加熱ロールと加圧ロールが圧接することによる両ロールの少なくとも一方の損傷を抑制することができる。

また、請求項１に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、加圧ロールの軸方向に沿った両端部に定着ベルトの補強部材を回避する段差を設けた場合と比較して、加圧ロールの軸方向に沿った両端部の外径変動を抑制することができる。

請求項２に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、加圧ロールの圧接部の軸方向に沿った長さが制約されることなく、定着ベルトの端部に設けられた補強部材を介して加熱ロールと加圧ロールが圧接することによる両ロールの少なくとも一方の損傷を抑制することができる。

請求項３に記載された発明によれば、本構成を有しない場合と比較して、加圧ロールが損傷するのを抑制して画質を向上することができる。

この発明の実施の形態１に係る定着装置の要部を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る定着装置を適用した画像形成装置を示す構成図である。 フォト用紙を示す断面構成図である。 この発明の実施の形態１に係る定着装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る定着装置を示す構成図である。 定着ベルトを示す断面構成図である。 この発明の実施の形態１に係る定着装置の動作を示すタイミングチャートである。 加熱ロール及び加圧ロールの温度を示すグラフである。 加圧ロールの変形量を示す模式図である。 加熱ロール及び加圧ロールの温度を示すグラフである。 この発明の実施の形態２に係る定着装置の定着ベルトを示す断面構成図である。 この発明の実施の形態３に係る定着装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３に係る定着装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態３に係る定着装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４に係る定着装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４に係る定着装置を示す構成図である。 この発明の実施の形態４に係る定着装置を示す構成図である。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る定着装置を適用したタンデム方式のカラーの画像形成装置を示す構成図である。なお、この画像形成装置は、デジタルカメラ等で撮影した画像を写真用のフォト用紙にプリントすることで、通常の銀塩写真と同様に光沢のある画像を形成することが可能となっている。

図２において、１は画像形成装置の本体を示すものであり、この画像形成装置本体１の上方には、原稿の画像を読み取る画像読取装置２が配置されている。上記画像読取装置２によって読み取られた原稿の画像は、例えば、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の画像データとして図示しない画像処理装置に送られ、この画像処理装置では、原稿の画像データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の予め定められた画像処理が施される。また、画像処理装置では、図示しないパーソナルコンピュータ等から送られてくる画像データや、画像形成装置に接続されたデータ読取装置によって読み取られたフラッシュメモリ等の記憶素子に記憶された画像データに対しても、必要に応じて予め定められた画像処理が施される。

そして、上記の如く画像処理装置で予め定められた画像処理が施された画像データは、同じく画像処理装置によって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の画像データに変換され、次に述べるように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成手段としての画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに共通の画像露光装置４に送られ、この画像露光装置４では、各色の画像データに応じてレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋによる画像露光が行われる。

上記画像形成装置本体１の内部には、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋが、一定の間隔を隔てて並列的に配置されている。

これらの４つの画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、使用するトナーの色を除いて同様に構成されており、イエロー（Ｙ）の画像形成ユニット３Ｙを例に説明すると、図２に示すように、大別して、図示しない駆動手段によって矢印Ａ方向に予め定められた速度で回転駆動される像保持体としての感光体ドラム５Ｙと、この感光体ドラム５Ｙの表面を一様に帯電する一次帯電用の帯電ロール６Ｙと、当該感光体ドラム５Ｙの表面に所定の色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する画像露光装置４と、感光体ドラム５Ｙ上に形成された静電潜像を対応する色のトナーで現像する現像装置７Ｙと、感光体ドラム５Ｙの表面を清掃するクリーニング装置８Ｙと、感光体ドラム５Ｙの表面を除電する除電ロール９Ｙとを備えている。

上記感光体ドラム５としては、例えば、直径３０ｍｍのドラム状に形成され、必要に応じて長寿命化のため表面にオーバーコート層を有する有機感光体からなるものが用いられ、図示しない駆動モーターによって所定の回転速度で回転駆動される。

また、この実施の形態では、プロセススピードである感光体ドラム５の回転速度（周速）として、フォト用紙（コート紙）などからなる厚紙に画像を形成する際の低速モードである約５０ｍｍ／ｓｅｃと、普通紙等にフルカラーの画像を形成する際の中速モードである約１２０ｍｍ／ｓｅｃと、普通紙等にモノクロの画像を形成する際の高速モードである約１６０ｍｍ／ｓｅｃの３つの速度が設定されており、図示しないモード切り換え手段や用紙選択手段からの信号に基づいて、後述する制御回路１００によって３段階に切り換え可能となっている。

また、上記帯電ロール６としては、例えば、芯金の表面に合成樹脂やゴムからなり電気抵抗を調整した導電層を被覆したロール状の帯電器が用いられ、この帯電ロール６の芯金には、予め定められた交流バイアス電圧又は直流バイアス電圧が重畳された交流バイアス電圧が印加される。

上記画像露光装置４は、図２に示すように、４つの画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに共通に構成されており、図示しない４つの半導体レーザを各色の画像データに応じて変調して、これらの半導体レーザから４本のレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋを画像データに応じて出射するように構成されている。なお、上記画像露光装置４は、複数の画像形成ユニット毎に個別に構成しても勿論よい。

上記画像処理装置からは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒 （Ｋ）の各色の画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに共通して設けられた画像露光装置４に、各色の画像データが順次出力され、この画像露光装置４から画像データに応じて出射されたレーザ光ＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、帯電ロール６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋによって帯電された対応する感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面に走査露光され、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面に静電潜像が形成される。上記感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に形成された静電潜像は、対応する現像装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として反転現像される。

上記各画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に、順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの上方にわたって配置された中間転写体としての中間転写ベルト１０上に、一次転写手段としての一次転写ロール１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋによって多重に転写される。この中間転写ベルト１０は、駆動ロール１２と、背面支持ロール１３を含む複数のロールの間に予め定められた張力で架け渡されており、定速性に優れた専用の駆動モーターによって回転駆動される駆動ロール１２により、矢印Ｂ方向に所定の移動速度で循環駆動される。上記中間転写ベルト１０としては、例えば、可撓性を有するポリイミドやポリアミド等の合成樹脂フィルムを無端ベルト状に形成したものが用いられる。

上記中間転写ベルト１０上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、背面支持ロール１３に圧接する二次転写手段としての二次転写ロール１４によって、圧接力及び静電気力で記録媒体としての記録用紙１５上に二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された記録用紙１５は、上方に位置する一次定着装置１６へと搬送される。上記二次転写ロール１４は、背面支持ロール１３の側方に圧接しており、下方から上方に向けて搬送される記録用紙１５上に、各色のトナー像を一括して二次転写するようになっている。そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙１５は、普通紙の場合、一次定着装置１６によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、切り替えゲート１７によって搬送経路が図中左側に切り替えられ、排出ロール１８によって画像形成装置体本１の左側面に設けられた第１の排出トレイ１９上に排出される。

また、上記各色のトナー像が転写された記録用紙１５は、フォト用紙である場合、一次定着装置１６によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、切り替えゲート１７によって搬送経路が図中右側に切り替えられ、排出ロール２０によって画像形成装置体本１と画像読取装置２との間の空間２１に配置された後述する二次定着装置２２によって二次定着処理を受けるとともに、必要に応じて切断装置２３によって予め定められたサイズに切断されて、画像形成装置本体１の上部に配置された第２の排出トレイ２４上に排出される。

上記記録用紙１５は、図２に示すように、画像形成装置本体１内の下部に配置された複数の給紙トレイ２５、２６のうち、いずれかの給紙トレイから例えばＬ版サイズ（８９×１２７ｍｍ）のフォト用紙を含む所望のサイズ及び材質のものが、給紙ロール２７及び用紙分離搬送用のロール対２８により１枚ずつ分離された状態で給紙され、用紙搬送路２９に配置された搬送ロール３０によってレジストロール３１まで一旦搬送され、停止される。上記給紙トレイ２５、２６から供給された記録用紙１５は、所定のタイミングで回転するレジストロール３１によって中間転写ベルト１０上のトナー像と同期をとって中間転写ベルト１０の二次転写位置へ送り出される。

図２中、３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の現像装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋに、対応する色のトナーを供給するトナーカートリッジをそれぞれ示している。

なお、トナー像の転写工程が終了した後の感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、クリーニング装置８Ｙ、８Ｍ、８Ｃ、８Ｋによって残留トナーや紙粉等が除去された後、除電ロール９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋによって除電されて、次の画像形成プロセスに備える。

また、トナー像の転写工程が終了した後の中間転写ベルト１０の表面は、図２に示すように、駆動ロール１２に対応した位置に配置されたクリーニング装置３３によって残留トナーや紙粉等が除去されて、次の画像形成プロセスに備える。

ところで、この実施の形態に係る画像形成装置は、デジタルカメラ等で撮影した画像を写真用のフォト用紙１５にプリントすることで、通常の銀塩写真と同様に光沢のある画像を形成することが可能となっている。フォト用紙１５としては、例えば、図３に示すように、用紙基材１５ａの表面に透明樹脂等からなる受像層１５ｂをコーティングしたものが用いられるが、これに限定されるものではなく、任意の材質や層構成のものを用いることができる。画像形成装置は、図２に示すように、画像形成装置本体１と画像読取装置２との間に設けられた空間２１に、フォト用紙１５にデジタルカメラで撮影した画像などのフルカラーやモノクロの画像を光沢性を付与した状態で二次定着する二次定着装置２２と、必要に応じて二次定着されたフォト用紙１５を予め定められたサイズに切断する切断装置２３とが配置されている。切断装置２３は、二次定着装置２２から排出されるフォト用紙１５の縦方向及び横方向に沿った両端縁を回転するカッター刃によって切断するものである。

図４はこの発明の実施の形態１に係る定着装置として上記画像形成装置に使用される二次定着装置を示す構成図である。

この二次定着装置２２は、図４に示すように、大別して、加熱ロール４１と、加熱ロール４１を含む複数のロール４２、４３に架け渡された無端状の定着ベルト４４と、加熱ロール４１に定着ベルト４４を介して圧接する加圧ロール４５と、加熱ロール４１及び加圧ロール４５によって定着された記録用紙１５を定着ベルト４４を介して冷却する冷却手段としてのヒートシンク４６から構成されている。なお、図４中、符号４７、４８は記録用紙１５を定着ベルト４４を介してヒートシンク４６に圧接させる圧接ロールを示している。

加熱ロール４１は、図４に示すように、アルミニウムやステンレス等の金属によって円筒形状に形成された芯金４６と、芯金４６の表面に予め定められた厚さに被覆されたシリコンゴム等の耐熱弾性体からなる弾性体層４７と、弾性体層４７の表面に被覆されたＰＦＡ等からなる離型層４８とから構成されている。また、加熱ロール４１の内部には、当該加熱ロール４１の表面を予め定められた温度に加熱する加熱源としてのハロゲンランプ４９、４９が複数本（図示例では２本）配置されている。さらに、加熱ロール４１の表面には、当該加熱ロール４１の表面温度を検知する第１の温度センサ５９が接触配置されている。

また、加圧ロール４５は、図４に示すように、アルミニウムやステンレス等の金属によって円筒形状又は円柱形状に形成された芯金５０と、芯金５０の表面に加熱ロール４１の弾性体層４７よりも厚い予め定められた厚さに被覆されたシリコンゴム等の耐熱弾性体からなる弾性体層５１と、弾性体層５１の表面に被覆されたＰＦＡ等からなる離型層５２とから構成されている。なお、加圧ロール４５は、加熱ロール４１と異なり、内部に加熱源を備えておらず、後述するように、加熱ロール４１からの熱伝導のみによって加熱される形態と、内部に加熱源を備えている形態がある。さらに、加圧ロール４５の表面には、当該加圧ロール４５の表面温度を検知する第２の温度センサ６０が接触配置されている。

加圧ロール４５は、図４に示すように、接離手段５３によって定着ベルト４４を介して加熱ロール４１に予め定められたタイミングで圧接又は離間される。加圧ロール４５は、例えば、芯金５０の両端部に設けられた回転軸５４がアーム部材５５の一端部５５ａに回転自在に支持されており、アーム部材５５は、支点５６を中心にして回動自在となっている。アーム部材５５の他端部５５ｂは、偏心カム５７によって上下方向へ移動可能となっているとともに、偏心カム５７と対向する側面は、圧縮スプリング等からなる圧接解除部材５８によって常時下方に向けた荷重が付与されている。そして、接離手段５３は、図４に示すように、偏心カム５７を回転させることによって圧縮スプリング等からなる圧接解除部材５８の荷重に抗してアーム部材５５の他端部５５ｂを上方へ回動させることによって、加圧ロール４５が定着ベルト４４を介して加熱ロール４１に予め定められた圧力で圧接される。

また、加圧ロール４５は、図５に示すように、偏心カム５７を回動させて圧縮スプリング等からなる圧接解除部材５８の荷重によって偏心カム５７が回動した距離だけアーム部材５５の他端部５５ｂを下方へ移動させることによって、加熱ロール４１から離間される。

定着ベルト４４は、図６に示すように、ポリイミドやポリアミド、ポリアミドイミド等の耐熱性を有する合成樹脂等からなるベルト基材６１と、ベルト基材６１の移動方向と交差する方向（幅方向）の両端部の表面に設けられた補強部材としての補強テープ６２と、ベルト基材６１の表面に予め定められた厚さに被覆された表面層６３とから無端状に形成されている。上記表面層６３としては、層形成後の平面性に優れた種々の材質のものを使用することが可能であるが、例えば、加熱すると硬化して弾性体となる耐熱性に優れたフッ素系エラストマーであるＳＩＦＥＬ（サイフェル：信越化学株式会社製、商品名）が用いられる。定着ベルト４４は、図示しない駆動モーターによって回転駆動される加熱ロール４１と、剥離ロール４２と、従動ロール４３との間に、予め定められた張力で循環移動するように架け渡されている。定着ベルト４４の移動速度は、例えば、低速モードである約５０ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。なお、定着ベルト４４を架け渡すロールとしては、加熱ロール４１と、剥離ロール４２と、従動ロール４３に限らず、他のロールを含むものであっても勿論良い。

また、上記補強テープ６２は、例えば、定着ベルト４４のベルト基材と同じ材質であるポリイミドやポリアミド、ポリアミドイミド等の合成樹脂からなり、予め定められた幅及び厚さを有するテープ状に形成されている。補強テープ６２は、例えば、接着剤を介した接着等の手段によって、定着ベルト４４表面の端縁に対応した位置（加圧ロール側）の表面に設けられている。図示の実施例では、図６に示すように、表面層６３の一部が補強テープ６２を覆うように形成されている。なお、補強テープ６２は、図６（ｂ）に示すように、一層に限らず、二層以上設けても良い。

複数のロールに架け渡された定着ベルト４４のうち、加熱ロール４１と剥離ロール４２との間に位置する定着ベルト４４の裏面（内面）には、図４に示すように、加熱ロール４１と定着ベルト４４との間に形成される定着ニップ部６４によって加熱加圧されて定着処理が施された記録媒体１５を冷却するためヒートシンク４６が設けられている。ヒートシンク４６は、定着ニップ部６４を通過した定着ベルト４４の熱を裏面側から吸熱することによって定着ベルト４４を介して記録媒体１５を冷却し、フォト用紙１５の受像層１５ｂ及びトナー像を固化させるものである。

ところで、この実施の形態では、図１に示すように、加熱ロール４１と加圧ロール４５が定着ベルト４４の補強部材６２を介して圧接するのを回避する圧接回避手段７０が設けられている。この圧接回避手段７０は、加圧ロール４５が定着ベルト４４を介して加熱ロール４１に圧接する圧接部である弾性体層５１の軸方向に沿った長さＬ１を、定着ベルト４４の補強部材６２間の間隔Ｌ２よりも短く、かつ、記録媒体１５の最大幅Ｌ３より長く設定することによって構成されている。

更に説明すると、加圧ロール４１は、芯金５０の表面に被覆された弾性体層５１の軸方向に沿った長さＬ１が、定着ベルト４４の補強部材６２間の間隔Ｌ２よりも短く、かつ、記録媒体１５の最大幅Ｌ３としてＬ版のフォト用紙１５の相対的に長さが短い辺の長さである８９ｍｍよりも長く設定されている。そのため、加圧ロール４５は、定着ベルト４４を介して加熱ロール４１に圧接する際に、加圧ロール４５の弾性体層５１は、定着ベルト４４の補強テープ６２と接触することがなく、補強テープ６２の領域を除いた定着ベルト４４のベルト基材６１及び表面層６３を介して加熱ロール４１と圧接される。

以上の構成において、この実施の形態に係る定着装置を適用した画像形成装置では、次のようにして、定着ベルトの端部に設けられた補強部材を介して加熱ロールと加圧ロールが圧接することによる両ロールの少なくとも一方の損傷を抑制することが可能となっている。

すなわち、この実施の形態に係る画像形成装置では、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に対応する色のトナー像が形成され、これらの各画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に形成されたトナー像は、中間転写ベルト１０上に多重に一次転写された後、二次転写位置において中間転写ベルト１０上から記録用紙１５上に一括して二次転写される。

そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙１５は、図２に示すように、普通紙である場合、一次定着装置１６によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、切り替えゲート１７によって搬送経路が図中左側に切り替えられ、排出ロール１８によって画像形成装置体本１の左側面に設けられた第１の排出トレイ１９上に排出される。

また、上記各色のトナー像が転写された記録用紙１５は、図２に示すように、フォト用紙である場合、一次定着装置１６によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、切り替えゲート１７によって搬送経路が図中右側に切り替えられ、排出ロール２０によって画像形成装置体本１と画像読取装置２との間の空間２１に配置された後述する二次定着装置２２によって二次定着処理を受けた後、必要に応じて切断装置２３によって予め定められたサイズに切断されて、画像形成装置本体１の上部に配置された第２の排出トレイ２４上に排出される。

その際、上記二次定着装置２１は、図５に示すように、プリントボタンが押される前の状態において、接離手段５３によって加圧ロール４５が加熱ロール４１から離間した位置に移動しているとともに、加熱ロール４１の加熱源４９、４９には通電されておらず、加熱ロール４１及び加圧ロール４５は、室温と略等しい温度となっている。

そして、上記画像形成装置では、図７に示すように、フォト用紙１５に画像を形成する写真モードでプリントボタンが押されると、図４に示すように、接離手段５３によって加圧ロール４５が加熱ロール４１に圧接されるとともに、加熱ロール４１の加熱源４９、４９に通電され、加熱ロール４１の加熱が開始される。

その後、上記二次定着装置２１では、図７に示すように、加熱ロール４１の表面温度が予め定められた第１の温度である駆動開始温度Ｔ₁に達したことが第１の温度センサ５９によって検知されると、加熱ロール４１を回転駆動することにより定着ベルト４４を循環移動させ、加熱ロール４１の表面温度が予め定められた第２の温度である定着準備温度Ｔ₂に達したことが検知されると、加熱ロール４１表面の目標温度が予め定められた目標温度より＋α（℃）だけ高い温度となるように加熱源４９、４９への通電が制御回路１００によってＳＳＲ１０１を介して制御される。

定着準備温度Ｔ₂に達した時点で記録用紙１５の給紙が開始されるとともに、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋにおいて形成された各色のトナー像が記録用紙１５上に二次転写された後、一次定着装置１６によって一次定着される。

その後、上記二次定着装置２２には、図４に示すように、一次定着装置１６によって一次定着された記録用紙１５が導入され、定着ニップ部６４において二次定着処理が施され、プリント終了ボタンを押下した場合又は離間動作温度Ｔ₄に到達した時点で、図７に示すように、加圧ロール４５が加熱ロール４１から離間され、プリント動作が終了する。なお、複数枚のフォト用紙１５にフルカラーのトナー像を定着する場合には、加圧ロール４５を加熱ロール４１に圧接したままの状態で、プリント動作が継続される。

図１０は複数枚のフォト用紙１５に連続してプリントした場合の加熱ロール４１及び加圧ロール４５の表面温度の変化を示すグラフである。

その際、上記二次定着装置２２では、記録用紙１５が加熱ロール４１と加圧ロール４５の定着ニップ部６４に通紙されて、一次定着装置１６によって記録用紙１５上に一次定着されたフルカラー等のトナー像が、定着ベルト４４を介して加熱ロール４１及び加圧ロール４５によって再度加熱・加圧されて溶融されるとともに、フォト用紙１５の表面にコーティングされた受像層１５ｂが溶融乃至軟化される。

そして、フォト用紙１５の受像層１５ｂの表面は、鏡面状態となるように平滑に形成された定着ベルト４４の表面層６３に倣って鏡面状態となり、光沢が付与された状態となる。その後、上記フォト用紙１５は、図４に示すように、定着ベルト４４によって搬送される間にヒートシンク４６の吸熱作用で冷却され、剥離ロール４２によって定着ベルト４４から剥離され、搬送ガイド６４、６５を介して排出ロール６６によって切断装置２３へと搬送される。

このように、上記二次定着装置２２では、図１に示すように、加圧ロール４５の弾性体層５１が定着ベルト４４の補強テープ６２と接触することがなく、補強テープ６２の領域を除いた定着ベルト３のベルト基材６１及び表面層６３を介して加熱ロール４１の弾性体層４７と圧接される。そのため、上記加圧ロール４５は、定着ベルト４４を介して加熱ロール４１に圧接される際に、弾性体層５１が定着ベルト４４の補強テープ６２と接触することが回避されるので、加圧ロール４１の弾性体層５１が定着ベルト４４の補強テープ６２による段差によって座屈荷重を受けることがないので、弾性体層５１が芯金５０から剥離することなどにより損傷するのを回避することができる。

また、上記二次定着装置２２では、図７に示すように、フォト用紙１５に画像を形成する写真モードでプリントボタンが押されると、図４に示すように、接離手段５３によって加圧ロール４５を加熱ロール４１に圧接させるとともに、加熱ロール４１の加熱源４９、４９に通電し、加熱ロール４１の加熱を開始するように構成されている。

そのため、本実施の形態に係る二次定着装置２２では、図８に破線で示したように、従来の二次定着装置２２の如く、加熱ロール４１及び加圧ロール４５の双方に加熱源を備え、フォト用紙１５に画像を形成する写真モード以外の画像形成モード及び休止状態であっても、常時、加熱ロール４１及び加熱ロール４１の加熱源に通電して予め定められた温度に加熱していた場合と比較して、待機時の消費電力を大幅に低減することができる。

一方、本実施の形態の二次定着装置２２では、図７に示すように、フォト用紙１５に画像を形成する写真モードでプリントボタンが押されると、接離手段５３によって加圧ロール４５を定着ベルト４４を介して加熱ロール４１に圧接させ、加熱ロール４１の表面温度が駆動開始温度Ｔ₁に達すると、加熱ロール４１を回転駆動することにより定着ベルト４４を介して加圧ロール４５の表面を熱伝導によって加熱するように構成されている。

そのため、本実施の形態の二次定着装置２２では、図７に示すように、フォト用紙１５の給紙に同期して加圧ロール４５を定着ベルト４４を介して加熱ロール４１に圧接させていた従来の二次定着装置２２に比較して、加圧ロール４５が定着ベルト４４を介して加熱ロール４１に圧接された状態で回転駆動される時間が相対的に長くなる。

その結果、従来の二次定着装置２２においては、加圧ロール４５の弾性体層５１が定着ベルト４４の両端部に設けられた補強テープ６２を介して加熱ロール４１に圧接することになる。

図９は、従来の二次定着装置２２において加圧ロール４５の弾性体層５１の端部に発生する外径変動と定着ベルト４４の補強部材６２による段差との関係を実測した結果を示すグラフである。

この図９から明らかなように従来の二次定着装置２２では、定着ベルト４４の補強テープ６２による段差の位置において加圧ロール４５の弾性体層５１端部の外径変動が生じており、この外径変動が原因で弾性体層５１の変形によって芯金５０から剥離することにより損傷が発生していることが判る。

これに対して、本実施の形態に係る二次定着装置２２では、上述したように、加圧ロール４５の弾性体層５１が定着ベルト４４の補強テープ６２と接触することがなく、補強テープ６２の領域を除いた定着ベルト３のベルト基材６１及び表面層６３を介して加熱ロール４１の弾性体層４７と圧接される。そのため、上記加圧ロール４５は、定着ベルト４４を介して加熱ロール４１に圧接して相対的に長い時間にわたって回転駆動された場合でも、加圧ロール４１の弾性体層５１が定着ベルト４４の補強テープ６２による段差によって座屈荷重を受けることがないので、弾性体層５１が芯金から剥離することにより損傷するのを回避することができる。

実施の形態２
図１１はこの発明の実施の形態２を示すものであり、前記実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態２は、圧接回避手段が、定着ベルトの記録媒体が通過する領域の厚さを補強部材の厚さ以上に設定してなるものである。

すなわち、この実施の形態２に係る定着装置２２は、図１１に示すように、定着ベルト４４の記録媒体１５が通過する領域の厚さが補強テープ６２の厚さよりも厚くなるように設定されている。この定着ベルト４４では、図 に示すように、ベルト基材６１の表面に積層される表面層６３が、補強テープ６２の厚さよりも厚くなるように積層されている。

また、これに限定されるものではなく、上記定着ベルト４４としては、ベルト基材６１の記録媒体１５が通過する領域の厚さが補強テープ６２の厚さよりも厚くなるように、定着ベルト４４の補強テーウ６２が設けられる領域よりも厚く設定しても良い。

なお、この実施の形態では、加圧ロール４１は、芯金５０の表面に被覆された弾性体層５１の軸方向に沿った長さＬ１を、定着ベルト４４の補強部材６０間の間隔Ｌ２よりも短く設定する必要はない。

このように、上記実施の形態２では、して、加圧ロール４５の圧接部の軸方向に沿った長さが制約されることなく、定着ベルト４４の端部に設けられた補強テープ６２を介して加熱ロール４１と加圧ロール４５が圧接することによる両ロールの少なくとも一方の損傷を抑制することができる。

その他の構成及び作用は前記実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態３
図１２乃至図１４はこの発明の実施の形態３を示すものであり、前記実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態３は、前記加熱ロールの熱が前記定着ベルトの補強部材を介して前記加圧ロールに伝導されるのを抑制する熱伝導抑制手段を設けるように構成されている。

すなわち、この実施の形態３に係る二次定着装置２２は、図１２乃至図１４に示すように、加圧ロール４５が定着ベルト４４を介して加熱ロール４１に圧接される構成において、定着ベルト４４の補強テープ６２を介した加熱ロール４１から加圧ロール４５への熱伝導性が、補強テープ６２が設けられていないベルト基材６１及び表面層６３を介した加熱ロール４１から加圧ロール４５への熱伝導性よりも小さくなるように構成されている。

そのため、この実施の形態３では、補強テープ６２の材質としてベルト基材６１と同じ材質ではなく、ベルト基材６１よりも熱伝導性が低い、例えば、ＰＣＴＦＥ（三フッ化塩化エチレン）、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン）等の材料が充填されたものが用いられている。

また、この実施の形態３では、補強テープ６２の表面に非熱伝導性または熱伝導性が低い材量を塗布するように構成しても良い。補強テープ６２の表面に塗布される不非熱伝導性または熱伝導性が低い材量としては、例えば、ＰＦＡ（四フッ化エチレンパーフルオロアルコキシエチレン共重合体）等の材料が用いられている。

さらに、この実施の形態３では、補強テープ６２をベルト着材６１の表面に設ける際に、非熱伝導性または熱伝導性が低い接着剤又は粘着テープを用いるように構成しても良い。非熱伝導性または熱伝導性が低い接着剤又は粘着テープとしては、例えば、ＰＣＴＦＥ（三フッ化塩化エチレン）等の材料が用いられている。

このように、上記実施の形態３では、加圧ロール４５が定着ベルト４４を介して加熱ロール４１に圧接される際に、定着ベルト４４の両端部に設けられた補強テープ６２を介して加熱ロール４１から加圧ロール４５に伝わる熱量Ｑ₁が他の部分の熱量Ｑ₀に比較して相対的に多くなることを抑制することができ、定着ベルト４４の補強テープ６２に対応した加圧ロール４５の両端部が熱的に損傷を受け、表面の離型層５２の皴や弾性体層５１の剥離などが発生するのを抑制することができる。

その他の構成及び作用は前記実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

実施の形態４
図１５乃至１７はこの発明の実施の形態４を示すものであり、前記実施の形態と同一の部分には同一の符号を付して説明すると、この実施の形態４では、前記定着ベルトと加圧ロールとの間に生じる単位面積あたりの摩擦力のうち、前記定着ベルトの両端部に設けられた補強部材の領域の摩擦力が、補強部材が設けられていない領域の摩擦力よりも小さくなるように設定されている。

すなわち、この実施の形態４に係る二次定着装置２２は、図１５乃至図１７に示すように、定着ベルト４４の幅方向に沿った両端部に補強テープ６２が設けられており、定着ベルト４４と加圧ロール４５との間に生じる単位面積あたりの摩擦力Ｆのうち、定着ベルト４４の両端部に設けられた補強テープ６２の領域の摩擦力Ｆ₁が、補強テープ６２が設けられていないベルト基材６１及び表面層６３の領域の摩擦力Ｆ₀よりも小さくなるように設定されている（Ｆ₁＜Ｆ₀）。

上記二次定着装置２２では、図１５に示すように、加圧ロール４５を定着ベルト４４を介して加熱ロール４１に荷重Ｎで圧接させ、加熱ロール４１によって定着ベルト４４を循環移動するように駆動するとともに、加圧ロール４５を定着ベルト４４との間に生じる摩擦力によって従動回転するように構成されている。

その際、上記定着ベルト４４には、図１６及び図１７に示すように、その幅方向に沿った両端部に補強テープ６２が設けられているため、当該補強テープ６２の厚さに相当する分だけ、加圧ロール４５と定着ベルト４４との間に作用する荷重Ｎが、補強テープ６２が設けられていないベルト基材６１及び表面層６３の領域よりも大きくなる。そのため、何らかの対策を講じない場合には、補強テープ６２が設けられている領域の荷重Ｎ₁が、補強テープ６２が設けられていない領域の荷重Ｆ₀よりも過大となり、加圧ロール４５と定着ベルト４４との間に作用する摩擦力Ｆ₁（＝μ₁Ｎ₁）が、補強テープ６２が設けられていない領域の摩擦力Ｆ₀よりも大きくなる。なお、μは加圧ロール４５と定着ベルト４４との間の摩擦係数である。その結果、加圧ロール４５の弾性体層５１及び離型層５２には、補強テープ６２に対応した領域に離型層５２の皴や弾性体層５１の剥離などが発生する虞れがある。

そこで、この実施の形態では、図１４に示すように、補強テープ６２をベルト基材６１と同じ材量から構成するとともに、補強テープ６２表面の表面粗さＲ_zを表面層６３の表面粗さＲ_z’よりも小さく設定することにより（Ｒ_z＜Ｒ_z’）、補強テープ６２表面の摩擦係数μ₁を補強テープ６２が設けられていない領域の摩擦係数μ₀よりも小さく設定するように構成されている（μ₁＜μ₀）。

また、この実施の形態では、補強テープ６２の表面に潤滑層を設けることにより、補強テープ６２表面の摩擦係数μ₁を補強テープ６２が設けられていない領域の摩擦係数μ₀よりも小さく設定するように構成しても良い。

さらに、この実施の形態では、加圧ロール４５の補強テープ６２に相当する領域の外径Ｄを、補強テープ６２の厚さに相当する分ΔＤだけ小径となるように構成することにより、加圧ロール４５と定着ベルト４４との間に作用する荷重Ｎ₁そのものが、補強テープ６２が設けられていない領域の荷重Ｎ₀よりも小さくなるように構成しても良い。

また、この実施の形態では、加圧ロール４５の補強テープ６２に相当する領域の表面を構成する素材を、補強テープ６２が設けられていない領域と異ならせることにより、補強テープ６２との間の摩擦係数μ₁が補強テープ６２が設けられていない領域の摩擦係数μ₀よりも小さくなるように構成しても良い。

このように、上記実施の形態４では、加圧ロール４５が定着ベルト４４を介して加熱ロール４１に圧接される際に、定着ベルト４４の両端部に設けられた補強テープ６２を介して加熱ロール４１と加圧ロール４５とが圧接する際に、補強テープ６２が設けられている領域の荷重Ｎ₁を、補強テープ６２が設けられていない領域の荷重Ｎ₀よりも小さくすることができ、定着ベルト４４の補強テープ６２に対応した加圧ロール４５の両端部が過大な摩擦力により損傷を受け、表面の離型層５２の皴や弾性体層５１の剥離などが発生するのを抑制することができる。

その他の構成及び作用は前記実施の形態と同様であるので、その説明を省略する。

２２：二次定着装置、４１：加熱ロール、４４：定着ベルト、４５：加圧ロール、Ｌ１：加圧ロールの弾性体層の長さ、Ｌ２：定着ベルトの補強部材間の間隔、Ｌ３：記録媒体の最大幅。

Claims (3)

1. 加熱ロールを含む複数のロール間に架け渡されて循環移動するとともに、前記移動方向と交差する方向の両端部に補強部材を有する無端状の定着ベルトと、
   前記加熱ロールに前記定着ベルトを介して圧接する加圧ロールと、
   前記加熱ロールに前記定着ベルトを介して前記加圧ロールを圧接又は離間させる接離手段と、
   前記加熱ロール及び前記加圧ロールのうち、前記加熱ロールに設けられる加熱源と、
   前記加熱ロールと前記加圧ロールが前記定着ベルトの補強部材を介して圧接するのを回避する圧接回避手段を備え、
   定着動作開始前に、前記接離手段によって前記加熱ロールに前記定着ベルトを介して前記加圧ロールを圧接させ、前記加圧ロールを前記加熱源によって加熱される前記加熱ロールからの熱伝導によって加熱する定着装置において、
   前記圧接回避手段は、前記加圧ロールが前記定着ベルトを介して前記加熱ロールに圧接する圧接部の軸方向に沿った長さを、前記定着ベルトの補強部材間の間隔よりも短く、かつ、記録媒体の最大幅より長く設定してなることを特徴とする定着装置。
2. 前記圧接回避手段は、前記定着ベルトの記録媒体が通過する領域の厚さを前記補強部材の厚さ以上に設定してなることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
3. トナー像を保持する像保持体と、
   前記像保持体に保持されたトナー像を直接又は中間転写体を介して記録媒体に転写する転写手段と、
   前記記録媒体に転写された未定着トナー像を定着する定着手段を備え、
   前記定着手段として、前記請求項１又は２のいずれかに記載された定着装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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