JP2016031453A - ベルト定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数と組付工数を増大することなく、ベルト支持部材の平行度のズレ、軸受倒れ及び定着ベルトの耐久性の低下を防止し、定着ベルトの長寿命化を図る。
【解決手段】定着装置６の定着ベルト６５は複数の支持部材に掛け渡された状態で表面移動する。支持部材の一つは軸受部材７０によって回転可能に支持された加熱ローラ６２で構成されている。当該軸受部材７０を周方向一部に切欠き部を有する弾性材で構成する。軸受部材７０を加熱ローラ６２の両端軸部６２ａに圧嵌めする。加熱ローラ６２の被駆動ギヤと駆動ギヤとの噛み合い位置を基準として、切欠き部を噛み合い位置の接線方向上流方向に円周角で２０°以上の角度で離間して配置する。
【選択図】図４

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置及びこれに使用される定着装置に係り、詳しくは、複数の支持部材に掛け渡されて表面移動する定着ベルトを備えたベルト定着装置、及び当該ベルト定着装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、定着装置として複数の支持部材としての支持ローラに掛け渡されて表面移動する定着ベルトを備えたベルト定着装置がよく知られている。このベルト定着装置はウォームアップ時間が短く、省エネ性に優れている反面、ベルトの寄り防止が課題となっている。

すなわち、部品の寸法公差の積み上がりやベルト駆動力の偏り等によって、定着ベルトを掛け渡した複数の支持ローラ間の平行度にズレが生じることがある。この平行度のズレはもちろん小さいほど好ましいが、当該ズレを完全に無くすことは困難である。

支持ローラ間の平行度にズレがある状態で定着ベルトを表面移動させると、支持ローラの軸方向の一方に定着ベルトが寄ろうとする力（以下「寄り力」と呼称する）が生じる。定着ベルトに寄り力が生じると、定着ベルトが支持ローラの軸方向に移動する。この移動量がある程度以上大きくなると、記録媒体の搬送性が悪くなり、記録媒体に皺が発生したり、ジャムが発生したりすることがある。

また、定着ベルトの軸方向移動により、定着ベルトの端部が支持ローラから外れたり、支持ローラの軸部を支持する側板と接触したりする恐れがある。定着ベルトの端部が側板と接触すると、定着ベルトが摺擦されて損傷し、定着ベルトの寿命が低下することがある。

ところで、前記平行度に関係する部品の一つに加熱ローラの軸受部材がある。当該軸受部材の内径と加熱ローラの両端軸部外径との間の隙間が開いていると（例えば０．０５から０．１ｍｍ）、前記平行度のズレや軸受部材が傾く軸受倒れが発生しやすい。また当該隙間に定着ベルトの端部が侵入してベルト端部が破損する場合もある。

特許文献１（特開２００６−２０１５１２号公報）に記載の定着装置では、支持ローラの軸受部材の軸受倒れを防止するため、軸受部材に接触することで当該軸受部材が軸方向に外れることを防止する外れ防止部材を配設している。しかしながら、このような外れ防止部材を別途設けると部品点数と組付工数が増えてコスト高になる。また、特許文献２（特開平８−１１９４８４号公報）に記載の定着装置では、部品点数と組付工数を低減可能なＣ形状の軸受部材を使用してローラを支持している。しかし、このようなＣ形状の軸受部材はローラに対してギヤの噛み合いにより駆動力が作用する場合は、噛み合い位置によっては、駆動ギヤによる引き込み回転力によってＣ形状の軸受部材の切欠き部が拡大してローラの支持状態が不安定化するおそれがある。

本発明は以上の課題に鑑みなされたものである。本発明の目的とするところは、部品点数と組付工数を増大することなくベルト支持部材の平行度のズレ及び軸受倒れを防止可能なベルト定着装置と画像形成装置を提供することにある。また、当該平行度のズレ及び軸受倒れを防止することで、定着ベルトの耐久性の低下を防止し、定着ベルトの長寿命化を図ることにある。さらに、加熱ローラの駆動ギヤによる引き込み回転力によって軸受部材の切欠き部が拡大してローラの支持状態が不安定化するのを防止することにある。

前記課題を解決するため、本発明は、加熱ローラを含む複数の支持部材に掛け渡された状態で表面移動する定着ベルトと、該定着ベルトの外周面に当接して当該外周面との間に定着ニップを形成する加圧ローラと、前記加熱ローラと前記加圧ローラを駆動する駆動手段と、前記加熱ローラを加熱する加熱手段とを有し、前記加熱ローラは固定側に配設された一対の軸受部材によって回転可能に支持され、前記定着ニップに未定着画像を担持した記録媒体を通すことで前記記録媒体上に画像を定着させ、前記定着ベルトの端縁部が前記軸受部材に当接することにより前記定着ベルトの幅方向の寄りが規制されるようにしたベルト定着装置において、前記軸受部材を周方向一部に切欠き部を有する弾性材の軸受部材で構成すると共に、当該軸受部材の内径を前記加熱ローラの両端軸部外径よりも小径に形成し、前記加熱ローラの両端軸部を前記軸受部材に圧嵌状態で回転自在に支持し、前記加熱ローラの一方の軸部に被駆動ギヤを取り付け、当該被駆動ギヤに前記駆動手段からの駆動力を伝達する駆動ギヤを噛み合わせて前記加熱ローラが回転するように構成し、前記被駆動ギヤと駆動ギヤとの噛み合い位置を基準として、前記切欠き部を当該噛み合い位置の接線方向上流方向に円周角で２０°以上の角度で離間して配置したことを特徴とするベルト定着装置である。

本発明によれば、加熱ローラの軸受部材の内径を加熱ローラの両端軸部外径よりも小径に形成して当該軸受部材により加熱ローラの両端軸部を圧嵌状態で回転自在に支持したので、部品点数と組付工数を増大することなくベルト支持部材の平行度を維持すると共に軸受倒れを防止し、かつ、軸受部材の隙間にベルトが侵入するのを防止することでベルトの損傷防止と長寿命化を図り、併せてベルトの安定駆動により装置の省エネ性を高めることが出来る。また、加熱ローラの被駆動ギヤと駆動ギヤとの噛み合い位置を基準として、加熱ローラの軸受部材の切欠き部を当該噛み合い位置の接線方向上流方向に円周角で２０°以上の角度で離間して配置したので、駆動ギヤによる引き込み回転力によって当該切欠き部が拡大するのを防止することができる。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の概略側面図である。 本発明の第１実施形態に係るベルト定着装置の概略側面図である。 ベルト定着装置の駆動系の概略側面図である。 本発明の第１実施形態に係るベルト定着装置の一端部の概略平面図である。 本発明の第１実施形態に係るベルト定着装置の軸受支持構造を示す概略側面図である。 本発明の第１実施形態に係るベルト定着装置に使用する軸受部材の種類を示す図である。 本発明の第１実施形態に係るベルト定着装置のギヤと軸受部材の位置関係を示す図である。 加熱ローラ、加圧ローラ及び定着ベルトの周速関係を示す図である。 本発明の第２実施形態に係るベルト定着装置を示すものであって、（ａ）は定着装置の一端部の概略平面図、（ｂ）は（ａ）のｂ−ｂ線矢視断面図、（ｃ）は軸受部材の切欠き部の拡大図である。 本発明の第３実施形態に係るベルト定着装置に使用する軸受部材の図である。

（画像形成装置）
以下、図１から図７を参照して本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の一例を示す概略構成図である。なお、本実施形態では、画像形成装置がプリンタである場合について説明するが、本発明は、プリンタ以外の、複写機、ファクシミリ装置、複合機などの他の画像形成装置にも適用出来る。

図１において、本実施形態に係る画像形成装置は、一般的な電子写真方式の作像プロセスに従って画像を形成するタンデム型の電子写真方式のカラー画像形成装置である。この画像形成装置は、光書込手段（露光手段）としての書込装置１と、互いに異なる４色（ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー）のトナーが封入された画像形成部としてのプロセスカートリッジ２とを備えている。トナーとしては、例えば外添剤としてオイル含有シリカを含むトナーを用いることが出来る。これにより、定着装置の省エネ性を向上することが出来る。

この画像形成装置は更に、一次転写手段としての一次転写装置３、記録媒体供給手段としての給紙装置４、二次転写手段としての二次転写装置５、定着手段としての定着装置６、記録媒体排出手段としての排紙ローラ７などを備えている。

定着装置６は画像形成装置としてのプリンタに対して、脱着可能もしくは脱着不能に備えることが出来る。定着装置６を着脱可能とすることでメインテナンス性を高めることが出来る。また定着装置６を脱着不能とすることで低コスト・コンパクト化を図ることが出来る。

一次転写装置３は、プロセスカートリッジ２で形成されたトナー像を中間転写体としての中間転写ベルト上に重ね合わせる。二次転写装置５は、一次転写装置３で転写された中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体としての用紙に転写する。給紙装置４は用紙を積載するとともに、二次転写装置５による転写位置に用紙を供給する。

定着装置６は用紙上のトナー像を定着させ、排紙ローラ７はトナー像の定着後の用紙を排出する。一次転写装置３、給紙装置４、二次転写装置５及び定着装置６は、それぞれ装置本体に対して着脱可能なユニットとして構成されている。このため、これら装置は一次転写ユニット、給紙ユニット、二次転写ユニット及び定着ユニットとも呼ばれる。

（定着装置）
図２Ａは、本発明の第１実施形態に係る定着装置６の主要部の概略構成を示す断面図である。定着装置６は、第１支持部材としての定着パッド６３と、第２支持部材としての加熱ローラ６２と、定着パッド６３を支持する定着ステー６４と、加熱ローラ６２と定着パッド６３との間に掛け渡された定着ベルト６５と、加圧ローラ６６とを備えている。加熱ローラ６２と加圧ローラ６６は、定着ベルト６５が定着パッド６３との摩擦力でスリップしないように、図示しない駆動手段によってそれぞれ駆動されるようになっている。駆動速度の詳細は図５で後述するが、加圧ローラ６６に対する加熱ローラ６２の周速比を１００％をやや超える大きさにすることで確実にスリップを防止する。

定着ステー６４は、加圧ローラ６６と対向する方向に沿って定着パッド６３を進退移動可能に保持し、定着パッド６３からの力による変形を防止するため所定の剛性を有する。

加熱ローラ６２は、加圧ローラ６６と定着ベルト６５との間に形成される定着ニップを加熱する熱を発生する加熱手段としてのヒータ６１を内包している。定着ベルト６５の表面温度は、図示しないサーミスタと制御手段によって検知・制御されるようになっている。

そして、定着ベルト６５を所定の表面温度に加熱した状態で未定着画像を担持した記録媒体を定着ニップに通すことで、当該記録媒体上に画像を定着させるようにしている。なお、本実施形態では定着ベルト６５は、耐熱性（２００℃以上）の高いＰＩ（ポリイミド）を基体とし、シリコーンゴム（ゴム硬度は２５°程度）を弾性層とし、フッ素樹脂を離型層とする３層構造を成している。

加圧ローラ６６は、中空もしくは中実の金属ローラに例えばシリコーンゴム層などの熱的に安定な弾性層が設けられたものである。本実施形態では加圧ローラ６６の弾性材の厚みを６ｍｍとしている。そして加圧ローラ６６の外表面に離型性を得るために離型層（ＰＦＡ樹脂層またはＰＴＦＥ樹脂層）が設けられている。

また、加圧ローラ６６は、その軸方向における一方の端部に、画像形成装置に設けられたモータなどの駆動源からギヤ列などを介して駆動力が伝達される。加圧ローラ６６はこの駆動力によって、定着ベルト６５を挟んで定着パッド６３と圧接した状態で回転駆動される。

定着ベルト６５は、加熱ローラ６２及び定着パッド６３を内包し、加圧ローラ６６との間に用紙が通過する定着ニップを形成するように、定着パッド６３及び加熱ローラ６２に回転可能に支持されている。

図２Ａの定着装置６において、加圧ローラ６６を矢印Ａ方向に回転駆動させることにより、定着ベルト６５は定着パッド６３と摺擦しながら矢印Ｂ方向に従動回転する。なお、定着パッド６３には、定着ベルト６５との摺動性を向上させるために低摩擦係数の摺動シート６３ａを取り付けてもよい。

定着パッド６３は、シリコーンゴム、フッ素ゴムなどの弾性体もしくは耐熱性の樹脂、金属から構成されており、それらの部材が直接又は摺動シートもしくは摺動性の高いコーティング層等を介して定着ベルト６５の内面と接触する。本実施形態では定着パッド６３を樹脂パッドと摺動シートで構成している。また定着ベルト６５の内面と摺動シートとの間にはグリースもしくはシリコーンオイル等の潤滑剤を介してベルト６５を摺動させる。

（定着装置の駆動系）
図２Ｂは、加圧ローラ６６及び加熱ローラ６２を駆動する駆動系の説明図である。図示しない装置本体側の駆動ギヤから伝達されてくる回転駆動力により、中継ギヤとしてのアイドラギヤ６９１を介して被駆動ギヤとしての加圧ギヤ６６２が駆動される。

加熱ローラ６２及び加圧ローラ６６は、装置本体側に設けられたモータなどの駆動源からギヤ列などを介して駆動力が伝達され回転駆動される。図２Ｂは、加熱ローラ及び加圧ローラを駆動する駆動伝達系を説明する説明図である。図２Ｂに示すように、加圧ローラ６６の軸６６ａと同軸上にある被駆動ギヤとしての加圧ギヤ６６２は、装置本体側の駆動ギヤから伝達されてくる駆動ギヤにより、中継ギヤとしてのアイドラギヤ６９１を介して駆動される。

また加熱ローラ６２の軸部６２ａと同軸上にある被駆動ギヤとしての加熱ギヤ６２１は、アイドラギヤ６９１、６９２を介して駆動される。なお、これらギヤ列は、加圧ローラ６６及び加熱ローラ６２の周速を互いに異なる値に変更可能な構成となっている。

加圧ローラ６６が図示しない駆動源により前記ギヤ列を介して回転し、定着ニップで定着ベルト６５に駆動力が伝達されることによって定着ベルト６５が回転する。定着ベルト６５は、定着ニップにおいて定着パッドと加圧ローラ６６とで挟み込まれて回転するが、定着ニップ以外では定着パッド６３に移送ガイドされている。

定着ベルト６５は、定着ニップにおいて定着パッド６３と加圧ローラ６６とで挟み込まれて回転するが、定着ニップ以外では定着パッド６３に移送ガイドされている。加圧ローラ６６が定着ベルト６５を押す加圧力は、定着ベルト６５、摺動シート６３ａ、定着パッド６３へと伝わり、定着パッド６３ないし定着ステー６４若しくは加熱ローラ６２で受け止められる。

図２Ｃは定着装置６の片側の平面図である。加熱ローラ６２の軸受部材７０は片側のみ示し反対側は省略しているが、軸受部材７０は対称に配置されている。また、加熱ローラ６２の軸部６２ａには軸受部材７０の外側に位置する抜止めリング８０が装着されている。この抜止めリング８０も加熱ローラ６２の両端軸部６２ａに対称に配置されている。

図２Ｄは、定着装置６における加熱ローラ６２、定着ステー６４及び加圧ローラ６６それぞれの両端における保持機構を示す説明図である。図２Ｄにおいて、定着ステー６４は、定着装置６のフレーム（以下「定着フレーム」という。）６７に設けられたステー保持穴６７１により一義的に固定される。

加圧ローラ６６は、加圧ローラ軸受６６１を介して加圧保持穴６７２に保持される。加圧ローラ軸受６６１としては、Ｃ字型のすべり軸受が好ましい。加圧ローラ軸受６６１は、加圧保持穴内を矢印Ｃの方向に進退移動可能となっている。

定着装置６のフレーム６７に配設された支点６８１を中心に、回転可能な加圧レバー６８が配設されている。加圧レバー６８は、加圧バネ６８２によって加圧ローラ軸受６６１と当接し、当該加圧ローラ軸受６６１を左方向に付勢している。

これにより、加圧ローラ６６から定着パッド６３に対して定着荷重が付与される。加圧ローラ６６はゴム層を有しており、定着パッド６３に圧接して当該ゴム層が所定量変形して加圧ローラ６６の位置が決まる。

一方、加熱ローラ６２は、加熱ローラ６２の軸受部材７０を介して加熱保持穴６７３に保持される。加熱ローラ６２の軸受部材７０としては、後述するようにＣ字型のすべり軸受を使用する。

加熱ローラ６２の軸受部材７０は、加熱保持穴６７３内を矢印Ｄ方向に移動可能になっている。軸受部材７０と定着ステー６４との間にはベルトテンションバネ６８２１が設けられ、加熱ローラ６２を介して所定のベルトテンションを定着ベルト６５に付与する。

（軸受部材とその切欠き端縁形状）
図３は、加熱ローラ６２のＣ字型のすべり軸受で構成される軸受部材７０と、その切欠き部を構成する切欠き端縁形状を示したものである。軸受部材７０の切欠き端縁形状は任意であり特に制約はない。

典型的形状としては（ｂ）の水平タイプの切欠き端縁７０ａである。また、斜めタイプの切欠き端縁として（ｃ）と（ｄ）の２種類の切欠き端縁７０ｂ、７０ｃがある。

斜めタイプの切欠き端縁７０ｂと切欠き端縁７０ｃの違いは、一点鎖線で示す軸線方向水平線に軸受部材７０の一部が接触するかしないかの違いである。すなわち、切欠き端縁７０ｂは周方向において切欠き端縁７０ｂ同士がまったく重複しないのに対し、切欠き端縁７０ｃは周方向において切欠き端縁７０ｃ同士が重複する。

軸受部材７０と加熱ローラ６２の軸部６２ａとの間の摺動部にグリースが塗布される。グリースは定着温度＋αである３００℃に対して、状態変化しない安定したものであれば良い。粘度も特に規定はないが、低粘度で枯渇するようなものは望ましくはない、低粘度のグリースやオイルを用いる際は、オイル溜まり、グリース溜まりを併用する必要がある。軸受部材７０は定着装置６のフレーム６７に取り付け、当該軸受部材７０に、定着ベルト６５を掛け渡した加熱ローラ６２の軸部６２ａを圧嵌めする。

（軸受部材、加熱ローラ、加圧ローラ、定着ベルトの詳細）
以下、本実施形態で使用する加熱ローラ６２の軸受部材７０、加熱ローラ６２、加圧ローラ６６及び定着ベルト６５の詳細について順に説明する。
［軸受部材］
軸受部材７０の材質は、加熱ローラ６２の温度に耐えることの出来る耐熱性樹脂であり、少なくともＰＰＳ、液晶ポリマー、ＰＡＩが挙げられる。

軸受部材７０の内径は、加熱ローラ６２の軸部６２ａ外径に対して圧嵌めにするため、加熱ローラ６２の軸部６２ａの外径よりも若干小さめとする。具体的には０．０１ｍｍ以上０．０５ｍｍ以下の範囲で小径（圧嵌め）にする。

本実施形態では０．０３ｍｍの圧嵌めとした。０．０５ｍｍ超の強い圧嵌めにすると、本体のフレーム６７に定着装置６を取り付けた際に締め付け力が大きくなり過ぎ、回転時に駆動トルクが過大になり、場合によっては、加熱ローラ６２もしくは軸受部材７０が削れてしまう。

また０．０１ｍｍ未満の弱い圧嵌めにすると、軸部６２ａに対する締め付け力が弱くなり、軸受部材７０の切欠き部が広がりやすく、それにより加熱ローラ６２と定着パッド６３との平行度のズレや、定着ベルト６５の片寄りといった不具合が生じる。

軸受部材７０の内径は、前述した圧嵌めのため加熱ローラ６２の両端軸部６２ａ外径より小さい。したがって、両者間の隙間は基本的にゼロになる。加熱ローラ６２の軸部６２ａと軸受部材７０との間の隙間がなくなることで、軸受部材７０の取り付け位置と定着ステー６４の取り付け位置とにより、加熱ローラ６２と定着ステー６４の平行度が理想的に定まる。この理想的平行度で定着ベルト６５の片寄り性向が低減される。

［加圧ローラ］
加圧ローラ６６は加圧バネ６８２により定着ベルト６５側に押し付けられており、加圧ローラ６６のゴム層が押し潰されて変形することにより、定着ニップにおいて用紙搬送方向に所定のニップ幅が形成される。本実施形態のニップ幅は５ｍｍに設定されている。加圧ローラ６６の内部には必要に応じてハロゲンヒータなどの加熱手段を設けてもよい。

本実施形態ではハロゲンヒータは加熱ローラ６２の内部のみである。加圧ローラ６６におけるシリコーンゴム層は、ソリッドゴムもしくは発泡状のスポンジゴムでよい。なお、スポンジゴムを用いると断熱性が高まり、定着ベルト６５の熱が加圧ローラ６６に伝導し難くなるため望ましい。

［定着ベルト］
定着ベルト６５の基材は、ポリイミド、ポリアミド、フッ素樹脂などの樹脂材料を用いることが出来、無端ベルト（もしくはフィルム）とする。本実施形態ではポリイミドを用いた。

定着ベルト６５の表層はＰＦＡ樹脂層またはＰＴＦＥ樹脂などの離型層を有し、記録媒体上のトナーが付着しないように離型性をもたせている。また、定着ベルト６５の基材とＰＦＡ樹脂層（またはＰＴＦＥ樹脂）との間には、シリコーンゴム層などの弾性層を例えば５００μｍ以下の厚さで形成するようにしてもよい。本実施形態では１８０μｍ厚の弾性材と最表層に２０μｍ厚のＰＦＡチューブを被覆した。

シリコーンゴム層がない場合は熱容量が小さくなり、昇温性が向上するが、未定着トナー画像を均一に押し潰すことが出来ず、定着の際に画像のベタ部にベルトの表面や紙の表面の微妙な凹凸に応じたユズ肌の光沢ムラ（ユズ肌画像）が残るという不具合が生じる。これを改善するには、シリコーンゴム層を１００μｍ以上の厚みで設ける必要がある。シリコーンゴム層が変形することで微妙な凹凸が吸収され、前記ユズ肌画像が改善される。

定着ベルト６５の内面には押圧部材との摺動摩擦を軽減するために、シリコーンオイルやフッ素グリ−スなどを潤滑剤として塗布している。そのため、加熱ローラ６２と定着ベルト６５との間に潤滑剤が介在している場合がある。

［加熱ローラ］
中空の加熱ローラ６２は材質としてアルミ、鉄、ステンレスなどのパイプ状金属を用いる。本実施形態では鉄を採用する。本実施形態の加熱ローラ６２は、加熱手段の見かけ直径よりもさらに１ｍｍ大きい直径の円形としている。加熱ローラ６２の内部には、加熱手段としてのハロゲンヒータなどからの輻射熱を吸収しやすくするために、黒色の塗装を内面に施している。本実施形態では加熱手段として５５０ｗのハロゲンヒータを用いた。

また、加熱ローラ６２を昇温させる加熱手段はハロゲンランプ以外も可能である。当該加熱手段は、加熱ローラ６２との間の空隙が小さく、加熱ローラ６２の端部にもほとんど隙間がなければ、抵抗発熱体やカーボンヒータなどであっても良い。

また、加熱ローラ６２は定着ベルト６５を搬送させる目的があるため、駆動力を伝達するために、加熱ローラ６２の表面を少し粗くして潤滑剤を保持しやすくしている。加熱ローラ６２の表面粗さは、例えばＲａ１０以下とする。加熱ローラ６２に掛ける荷重は１００−２５０Ｎ以下／Ａ４サイズとする。

加熱ローラ６２の表面を粗らす方法としては、サンドブラストのように物理的に粗らす方法や、エッチングのように化学的に粗らす方法、あるいは、小径ビーズを混ぜた塗料を塗布する方法などあるが、何れの方法も採用可能である。

［加熱ローラ・加圧ローラの周速］
前記定着装置６において、定着ベルト６５の搬送は加圧ローラ６６からの駆動力が支配的とされている。すなわち、加圧ローラ６６による定着ベルト６５の連れ送り搬送が基本となっている。しかし、上述したように、用紙が定着ベルト６５と加圧ローラ６６との間に介在する場合、すなわち定着ニップに用紙を送り込む印字時に、定着ベルト６５のベルト搬送性が一時的に低下することがある。

そこで、本実施形態に係る定着装置６において、ベルト搬送性が不安定な場合には、加熱ローラ６２の表面移動速度（以下、周速という）を加圧ローラ６６の周速よりも大きくしている。これにより、定着ニップに用紙が介在する場合でも、定着ベルト６５の搬送性が低下せず、定着ニップにおいて定着ベルト６５や用紙のスリップが発生しにくくなる。これと異なり、もし加熱ローラ６２を定着ベルト６５の移動方向と同方向に同速で回転駆動させると、定着ニップに用紙が介在して用紙のスリップが発生した場合に搬送性が低下してしまう。

次に、加熱ローラ６２の表面移動速度（以下、周速という）を加圧ローラ６６の周速よりも大きくする場合の具体例について説明する。なお定着ベルト６５の搬送は、加圧ローラ６６からの連れ送りが支配的であることが原則である。

定着ベルト６５の搬送性は、定着ニップに用紙が介在したときが最も不安定になる。あくまでも、この最も不安定な時にのみ加熱ローラ６２の周速を加圧ローラ６６の周側よりも若干早めることで、ベルトの搬送性を安定化する。

本実施形態では、加熱ローラ６２の周速を、加圧ローラ６６の周速より１−１０％速めるようにしている。下限の１％は、誤差条件を含めて＋１％以上速めることとしたものである。なお、１１％以上速めたとしても、少なくとも初期的にはまったく問題は発生しない。

しかし、長期間の使用では１１％以上の速度差によりベルト裏面の磨耗が促進される可能性がある。したがって、ベルトの搬送性が不安定化するおそれがある場合に加熱ローラ６２の周速を加圧ローラ６６の周速より１−１０％速める制御を行う。なお、このように周速を速める制御を行った場合の検証について図５により後述する。

［定着ベルトの架け渡し］
ベルト支持部材を設置して定着ベルトにテンションを掛ける。ベルト内径がφ２５以下であれば、ポリイミド基材で５０μの厚みにおいて定着ベルト自体が持つ強度を利用して自然状態で楕円形状にするだけでもよい。

定着ベルト６５と加熱ローラ６２との密着力が弱いと、加熱ローラ６２の駆動力が定着ベルト６５に伝わらないので、定着ベルト６５のスリップが発生する。定着ベルト６５と加熱ローラ６２との密着力が強過ぎると、樹脂製定着パッド６３の角部で定着ベルト６５が折れ曲がり、スリップが発生する。

このため樹脂製定着パッド６３の隅ＲがＲ１以下は使用不可である。このように定着ベルト６５の密着力は適切に管理・設定する必要がある。

実際に密着力は測定出来ないので、所定の固定値でのテンション管理を行う。本実施形態では０．５Ｎ／ｍから１０Ｎ／ｍにすることで前記のような不具合が発生することなく良好にテンション設定が出来る。

［定着ベルトの密着力］
定着ベルト６５の密着力は、定着ベルト６５の内部、外部から作用するテンション力もしくはベルト内部応力で影響される。テンション力は板バネやクリーニングローラ等を使用してベルトに押し付け力を作用させることで得られる。

ベルト基材のポリイミドの裏面粗さ（加熱ローラ６２と接触する面の粗さ）はＲａ５以下とするのがよい。ベルト内面にはシリコーンオイルもしくはグリースを塗布するのがよい。トナーは粉砕トナー、重合トナーのどちらでもよく、トナー１００部に対して、疎水シリカ ＲＹ５０（アエロジル製）を２部添加し、２０Ｌヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃ、５分間の混合処理を行なう。その後、目開き７５ミクロンの篩を用いてトナーを得る。

図４は加熱ローラ６２のギヤ部分を示すものである。図示するように、加熱ローラ６２の一端の軸部の外周に被駆動ギヤ９０が形成されている。また、当該被駆動ギヤ９０に駆動ギヤ９１が噛み合わされている。図では両ギヤ９０、９１の歯先ピッチ円のみを表示している。

図４では駆動ギヤ９１が反時計周りに回転している。この場合、加熱ローラ６２は時計回りに回転し、同時に被駆動ギヤ９０との噛み合い接線（一点鎖線の直線）の右上方２０度方向に噛み合い部に引き込む回転力（角度θ₁の方向）が作用する。

当該右上方２０度方向の近辺に軸受部材７０の切欠き部を形成する切欠き端縁７０ａがあると、当該引き込み回転力によって切欠き端縁７０ａが拡大する。そこで、切欠き端縁７０ａが引き込み回転力によって開かないように、切欠き端縁７０ａを噛み合い位置の接線方向上流方向に円周角θ₂（望ましくはθ₂≧２０°）の角度で離間して配置する必要がある。

また、軸受部材７０は加熱ローラ６２の軸部６２ａの回転に連れ回りしないように、図示しないが適当な回転止め部を設けるとよい。軸受部材７０が連れ回り回転すると、その切欠き端縁７０ａが前記引き込み回転力の影響を受ける位置に移動する場合がある。

そうすると、当該引き込み回転力で切欠き端縁７０ａが拡大し、加熱ローラ６２の軸部６２ａの周囲に隙間が出来て、加熱ローラ６２の軸心が移動したり軸受倒れが発生したりする。軸心移動が発生すると、定着ステー６４と加熱ローラ６２との平行度がズレて、定着ベルト６５の片寄りが発生する。回転止め部を設けることで定着ベルト６５の片寄りと軸受倒れを防止することが出来、またベルトの安定駆動によりその駆動エネルギ低減による省エネも図ることが出来る。

［定着ベルトの搬送性の検証実験］
次に、図５を参照して、定着ニップに用紙が介在する場合と介在しない場合とで、定着ベルト６５の搬送性がどのように変わるかについて調べた実験結果について説明する。図５は、加圧ローラ６６に対する加熱ローラの周速比と、加圧ローラ６６に対する定着ベルトの周速比との関係を示す特性図である。

本実験では、トナー１００重量部に対して、疎水シリカ（商品名ＲＹ５０；アエロジル製）を２重量部添加し、２０Ｌヘンシェルミキサーで周速４０ｍ／ｓｅｃ、５分間の混合処理を行った。その後目開き７５ミクロンの篩を用いてトナーを得た。

加熱ローラ６２と加圧ローラ６６の周速は、回転数と半径から算出した。定着ベルト６５の周速は、定着ベルト６５上のマーキングを１回転毎に計測し、経過時間とベルト外径から算出した。用紙には、普通紙（表面がなめらかな薄紙）を用いた。

本実験では、加圧ローラ６６の周速に対する定着ベルト６５の周速比［（定着ベルトの周速／加圧ローラの周速）×１００］が１００％のときを、ベルト搬送性が良好であると判断している。図５に示す結果から分かるように、加圧ローラ６６に対する加熱ローラ６２の周速比［（加熱ローラの周速／加圧ローラの周速）×１００］が１００％以上であれば、定着ニップでの用紙の有無にかかわらずベルト搬送性が良好であることが分かる。また、実験の結果、加圧ローラ６６に対する加熱ローラ６２の周速比が１００％となるときよりも、１００％を超えた時の方が、より確実にスリップを防止することが出来ることが確認された。

これに対し、加圧ローラ６６に対する加熱ローラ６２の周速比が９０％以下であると、定着ニップでの用紙の有無にかかわらず定着ベルト６５のスリップが確認された。また、加圧ローラ６６に対する加熱ローラ６２の周速比が１１０％を超えると、初期的にはまったく問題は発生しないが、長期的な使用で速度差により定着ベルト６５の裏面の摩耗が促進されることが確認された。

定着ベルト６５のベルト搬送性を良好に保ち、用紙のスリップを確実に防止するには、加熱ローラ６２の周速を加圧ローラ６６の周速よりも大きくし、１０１％以上１１０％以下とすることが好ましい。加熱ローラ６２の周速を加圧ローラ６６の周速に対して１００％に設定しても、ローラ外径や回転数のばらつきを考慮する必要がある。よって、誤差条件を含めて、本実施形態では、加熱ローラ６２の周速を加圧ローラ６６の周速に対して１０２．５±１．５％のように設定した。

（第２実施形態）
図６は本発明の第２実施形態を示すものである。この図６は定着ベルト６５の片側のみを示しているが、加熱ローラ６２の軸受部材７０等はすべて左右対称に配置されている。図６において定着ベルト６５が右側に片寄った際、当該定着ベルト６５は加熱ローラ６２の軸受部材７０にて片寄りを規制される。

その際、定着ベルト６５と軸受部材７０とが互いに接触する面は、摩擦低減のために離型性を付与しておくのがよい。当該離型性は、離型性部材もしくは離型性コーティングにより付与可能である。具体的には、フッ素系のコーティングやテーピング等が挙げられる。

これにより、定着ベルト６５と軸受部材７０が長期間にわたり接触した場合でも、接触面が磨耗により破損するのを防止することが出来る。また、軸受部材７０の内径隙間にベルトが食い込むのを防止することが出来る。

軸受部材７０の切欠き端縁７０ｂは定着ベルト６５と接触させないことが望ましい。しかし、部品の構成上当該接触が不可避の場合、定着ベルト６５の破損防止のため、定着ベルト６５の回転方向上流側は切欠き端縁７０ｂに接触させるが、下流側は切欠き端縁７０ｂに接触させないようにする。

すなわち、図６（ｃ）のように下流側に位置する傾斜切欠き端縁７０ｂの端部を角度θ₃で軸線方向に外側にずらすのである（軸線方向でオフセット）。これにより、定着ベルト６５の上流側が切欠き端縁７０ｂに接触するのに対して、定着ベルト６５の下流側は切欠き端縁７０ｂに接触しないように出来る。なお、傾斜切欠き端縁７０ｂの鋭角側が外側、鈍角側が内側に位置するようにする。

このようなオフセット変形を軸受部材７０に対して予め付与しておくことで、定着ベルト６５が軸受部材７０に接触しても定着ベルト６５の破損を防止することが出来る。なお、使用する軸受部材７０の傾斜切欠き端縁７０ｂは必要不可欠ではなく、図３の（ｂ）又は（ｄ）の切欠き部形状でも使用可能である。

（第３実施形態）
図７は加熱ローラ６２の軸受部材７０の第３実施形態に係る側面図である。この第３実施形態は切欠き部形状が異なる例を示している。即ち図示するように、切欠き端縁７０ｄと７０ｅが凸部と凹部の関係になっており、当該凸部と凹部が若干の隙間を開けて嵌合するようになっている。

したがって、軸受部材７０の切欠き部が拡張しても前記嵌合状態が維持され、切欠き端縁７０ｄと７０ｅが加熱ローラ６２の軸方向にズレるのを防止することが出来る。また切欠き部の端縁７０ｄ又は７０ｅの下流側に位置する方が上流側に位置する方よりも先にベルト６５に当接する事態が防止され、ベルト６５の損傷を防止することが出来る。なお、凹状の端縁７０ｅを上流側に配置し、凸状の端縁７０ｄを下流側に配置するのが望ましい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で種々変更可能であることは言うまでもない。例えば前記実施形態ではベルト支持部材としての加熱ローラ６２の軸受部材７０に本発明を適用したが、本発明は加熱ローラ６２の軸受部材７０にのみ限定適用されるものではなく、ベルト支持部材の軸受部材であれば適用可能である。したがって、ベルトを支持する形態であれば定着ローラや加圧ローラの軸受部材に本発明を適用することも可能である。

１：書込装置 ２：プロセスカートリッジ
３：一次転写装置 ４：給紙装置
５：二次転写装置 ６：定着装置
７：排紙ローラ ６１：ヒータ
６２：加熱ローラ ６２ａ：軸部
６３：定着パッド ６３：樹脂製定着パッド
６３ａ：摺動シート ６４：定着ステー
６５：定着ベルト ６６：加圧ローラ
６７：フレーム ６８：加圧レバー
７０：軸受部材 ７０ａ〜７０ｅ：切欠き端縁
８０：抜止めリング ９０：被駆動ギヤ
９１：駆動ギヤ ６２１：加熱ギヤ
６６１：加圧ローラ軸受 ６６２：加圧ギヤ
６７１：ステー保持穴 ６７２：加圧保持穴
６７３：加熱保持穴 ６８１：支点
６８２：加圧バネ ６９１：アイドラギヤ
６８２１：ベルトテンションバネ

特開２００６−２０１５１２号公報 特開平８−１１９４８４号公報

Claims (7)

1. 加熱ローラを含む複数の支持部材に掛け渡された状態で表面移動する定着ベルトと、
   該定着ベルトの外周面に当接して当該外周面との間に定着ニップを形成する加圧ローラと、
   前記加熱ローラと前記加圧ローラを駆動する駆動手段と、
   前記加熱ローラを加熱する加熱手段とを有し、
   前記加熱ローラは固定側に配設された一対の軸受部材によって回転可能に支持され、
   前記定着ニップに未定着画像を担持した記録媒体を通すことで前記記録媒体上に画像を定着させ、前記定着ベルトの端縁部が前記軸受部材に当接することにより前記定着ベルトの幅方向の寄りが規制されるようにしたベルト定着装置において、
   前記軸受部材を周方向一部に切欠き部を有する弾性材の軸受部材で構成すると共に、当該軸受部材の内径を前記加熱ローラの両端軸部外径よりも小径に形成し、前記加熱ローラの両端軸部を前記軸受部材に圧嵌状態で回転自在に支持し、
   前記加熱ローラの一方の軸部に被駆動ギヤを取り付け、当該被駆動ギヤに前記駆動手段からの駆動力を伝達する駆動ギヤを噛み合わせて前記加熱ローラが回転するように構成し、
   前記被駆動ギヤと駆動ギヤとの噛み合い位置を基準として、前記切欠き部を当該噛み合い位置の接線方向上流方向に円周角で２０°以上の角度で離間して配置した
   ことを特徴とするベルト定着装置。
2. 前記軸受部材の内径が前記加熱ローラの両端軸部外径より０．０１ｍｍから０．０５ｍｍ小さいことを特徴とする請求項１のベルト定着装置。
3. 前記定着ベルトの端縁部及び／又は前記軸受部材の相手側と接触する部分に、離型性部材もしくは離型性コーティングを施していることを特徴とする請求項１又は２のベルト定着装置。
4. 前記定着ベルトの端縁部が接触する前記軸受部材の切欠き部において、当該切欠き部を挟んで互いに対向した一対の切欠き端縁を当該軸受部材の軸線方向でオフセットさせ、前記定着ベルトの上流側が前記切欠き端縁に接触するのに対して、前記定着ベルトの下流側は前記切欠き端縁に接触しないことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項のベルト定着装置。
5. 加熱ローラの軸受部材に回転止めが設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項のベルト定着装置。
6. 外添剤としてオイル含有シリカを含むトナーを用いていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項の定着装置。
7. 請求項１から６のいずれか１項の定着装置を有することを特徴とする画像形成装置。

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