JP4078532B2

JP4078532B2 - 定着装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP4078532B2
Application number: JP2002169699A
Authority: JP
Inventors: 友衛有賀
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2002-06-11
Filing date: 2002-06-11
Publication date: 2008-04-23
Anticipated expiration: 2022-06-11
Also published as: JP2004013055A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、表面に弾性体を被覆して加熱源を内蔵した熱定着ロールと、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及び画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機やプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置において、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な熱定着ロールと、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（特許第３０８４６９２号参照）されている。
【０００３】
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。
【０００４】
また、ロール間に設定した圧力によってロールを撓ませてロールに接するニップ長を形成し、このニップ間に未定着トナー像を担持したシート材を通過させて定着させ、シート材の特性に合わせロールの駆動速度として、第１の速度か第２の速度かを選択して駆動する定着装置（特公平６−４０２３５号公報参照）が提案されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許第３０８４６９２号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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【０００８】
また、上記特公平６−４０２３５号公報のシート材特性に合わせてロールの駆動速度を第１の速度か第２の速度に選択する装置では、ロールの熱容量が大きくてウォーミングアップ時間を長く要して好ましくないばかりでなく、圧力によってロールを撓ませて形成した長ニップ間を通過するシート材は、前者の装置と同様、この圧力によるストレスが大きくてカールや皺などのシート材変形を引き起こす。
【０００９】
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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そのために本発明の請求項１に記載の定着装置は、加熱源を内蔵した熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧される加圧ロールと、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において、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押圧部より前記耐熱ベルトの移動方向上流側に配置されるとともに、前記ベルト張架部材より前記耐熱ベルトの移動方向下流側に配置される軸にその一端が回転自在に嵌合される揺動アームに対してスプリングにより前記加圧ロールと離れる方向に付勢されて連結され、前記耐熱ベルトとの摩擦力により前記軸を中心として前記熱定着ロール方向に揺動可能に支持されていることを特徴とし、
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記軸は、前記加圧ロールの回転軸であることを特徴とし、
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の定着装置において、前記軸は、前記加圧ロールの回転軸とは異なる軸であることを特徴とし、
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の定着装置において、、前記軸は、前記加圧ロールの回転軸の軸心と前記ベルト張架部材の中心とを結ぶ線上に前記軸、前記加圧ロール、前記ベルト張架部材の順で配置したことを特徴とし、
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールから離間して配置したことを特徴とし、
請求項６に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールに軽押圧して配置したことを特徴とし、
請求項７に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルト張架部材は、摺動部材であることを特徴とし、
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載の定着装置において、前記ベルト張架部材は、半月状部材であることを特徴とし、
請求項９に記載の発明は、請求項１〜６のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルト張架部材は、ロール状の回転部材であることを特徴とし、
請求項１０に記載の発明は、請求項１〜９のいずれかに記載の定着装置において、前記加圧ロールと前記耐熱ベルトとの摩擦係数を前記ベルト張架部材と前記耐熱ベルトとの摩擦係数より大きくしたことを特徴とし、
請求項１１に記載の発明は、請求項８又は９に記載の定着装置において、前記加圧ロールと前記耐熱ベルトの巻き付き角より前記ベルト張架部材と前記耐熱ベルトの巻き付き角を小さくしたことを特徴とし、
請求項１２に記載の発明は、請求項９に記載の定着装置において、前記加圧ロールの径より前記ベルト張架部材の径を小さくしたことを特徴とし、
請求項１３に記載の発明は、請求項１〜１２のいずれかに記載の定着装置において、前記熱定着ロールと前記耐熱ベルトとの当接圧力分布は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールが圧接する部分で最高圧になることを特徴とし、
請求項１４に記載の発明は、請求項１〜１３のいずれかに記載の定着装置において、前記加圧ロールは、前記熱定着ロールの表面に被覆した弾性体より硬質な表面を有していることを特徴とし、
請求項１５に記載の発明は、請求項１〜１４のいずれかに記載の定着装置において、前記加圧ロールを駆動し、前記熱定着ロールは前記耐熱ベルトを介して従動されることを特徴とし、
請求項１６に記載の発明は、請求項１〜１５のいずれかに記載の定着装置において、前記熱定着ロールおよび前記加圧ロールを駆動する駆動手段として、第１の回転速度と該第１の回転速度より遅い第２の回転速度を有し、前記シート材特性に応じて選択駆動することを特徴とし、
請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の定着装置において、前記シート材特性を検知する検知手段を有し、前記未定着トナー像を担持したシート材の進行過程で前記シート材特性を検知して、前記シート材特性に応じて選択駆動することを特徴とし、
請求項１８に記載の発明は、請求項１６に記載の定着装置において、前記シート材特性に応じて選択情報が設定される設定手段を有し、前記未定着トナー像を担持したシート材の定着指令過程で前記シート材特性に応じた設定を行い、該設定内容に基づいて選択駆動することを特徴とし、
請求項１９に記載の発明は、請求項１〜１８のいずれかに記載の定着装置において、前記ベルト張架部材は、一端または両端に前記耐熱ベルトが当接して位置規制する突壁を有することを特徴とし、
請求項２０に記載の発明は、請求項１〜１９のいずれかに記載の定着装置において、
また、前記耐熱ベルトの内周面に摺接して前記加圧ロールと前記ベルト張架部材との間にクリーニング部材を配置したことを特徴とし、
請求項２１に記載の発明は、画像形成装置において、請求項１〜２０のいずれかの定着装置を搭載することを特徴とする。
以上
【００１１】
【発明の実施の形態】
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および図２は、本発明の定着装置の１実施形態を示し、図１は図２のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図２は図１のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図であり、Ｘ−Ｘ線から右半分は省略している。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、３は耐熱ベルト、４はベルト張架部材、４ａは凸部、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、Ｌは押圧部接線を示す。
【００１２】
図１および図２において、熱定着ロール１は、外径６０ｍｍ以下、肉厚２ｍｍ以下のパイプ材をロール基材１ｂとして、その外周に２ｍｍ以下の弾性体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ハロゲンランプ１ａを内蔵して回転可能にしたものである。加圧ロール２は、外径６０ｍｍ以下、肉厚２ｍｍ以下のパイプ材で形成し、熱定着ロール１に対向して配置し、熱定着ロール１と所定の圧力Ｆで圧接して図示矢印方向に回転可能にした構造になっている。
【００１３】
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ステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管、ポリイミドやシリコン等の耐熱樹脂管等で構成される。
【００１４】
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。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Ｎを形成する位置に配置した、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）である。ベルト張架部材４は、耐熱ベルト３が熱定着ロール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に巻き付けてニップＮを形成する位置に配置される。そして、ベルト張架部材４は、ニップ初期位置で熱定着ロール１に軽押圧される。突壁４ａは、ベルト張架部材４の一端または両端に突設され、耐熱ベルト３が一方に寄った場合にこの突壁４ａに当接して寄り規制を行うためのものである。
【００１５】
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から回避でき耐熱ベルト３を加圧ロールで安定して駆動することができる。
【００１６】
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。
【００１７】
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押圧部接線Ｌの方向に排出される。
【００１８】
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。なお、図２においては定着装置の左側部のみを示し、右側部を省略しているが、左右対称である。
【００１９】
加圧ロール２の両端の回転軸２ａは、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。
【００２０】
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と共通の軸で所定の角度分、揺動可能に構成しているため、加圧ロール２の回転駆動によって駆動される耐熱ベルト３とベルト張架部材４の摩擦力によって、耐熱ベルト３とベルト張架部材４は、加圧ロール２の回転軸２ａと共通の軸で熱定着ロール１方向に回転移動し、前記摩擦力から生じる回動力Ｐと耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力のバランス状態で停止する。なお、図１において、加圧ロール２の回転軸２ａの軸心とベルト張架部材４の中心を結ぶ線Ｙ−Ｙが左側に傾斜していれば、ベルト張架部材４の自重分に応じた回転モーメントが回動力Ｐに加わることになる。耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力は、耐熱ベルト３とベルト張架部材４の摩擦力の設定と、前記Ｙ−Ｙ線の傾斜角度の設定によって、適切な圧接力を得ることができる。
【００２１】
これにより、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の間を通過する状態であっても、または、シート材５が通過しない状態であっても、さらには、シート材５の厚みが厚くてもまたは薄くても、耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力は均一となり、通過するシート材５へのストレスが均一になるので、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変形を防ぐことができる。
【００２２】
また、ベルト張架部材４として、耐熱ベルト３を摺動させる部材として使用した場合には、回転部材ではないので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。
【００２３】
さらに、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時間の短縮が可能である。
【００２４】
図３は、本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図３（Ａ）は図３（Ｂ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。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。
【００２５】
本実施形態が前記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。
【００２６】
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。
【００２７】
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３の例では回転モーメントを大きくさせる）、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。
【００２８】
なお、図１〜図３の実施形態においては、ベルト張架部材４を半月状のベルト摺動部材で構成しているが、ロール状のベルト摺動部材で構成してもよい。
【００２９】
図４は、本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図４（Ａ）は図４（Ｂ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。図１〜図３に示した実施形態においては、ベルト張架部材４としてベルト摺動部材を使用したが、本実施形態においては、ベルト張架部材４としてロール状の回転部材を使用している。
【００３０】
すなわち、ベルト張架部材４は、ロール部材４ｉの両端に回転軸４ｇを備え、回転軸４ｇはガイド部材４ｈに回転自在に軸支持され、このガイド部材４ｈがスプリング４ｅを介して揺動アーム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。
【００３１】
このように、ベルト張架部材４を回転自在に支持することにより、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して、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ことができる。
【００３２】
図５は、本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図５（Ａ）は図５（Ｂ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。
【００３３】
本実施形態は、図４の実施形態に図３の実施形態を組み合わせたもので、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。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は、ロール部材４ｉの両端に回転軸４ｇを備え、回転軸４ｇはガイド部材４ｈに回転自在に軸支持され、このガイド部材４ｈがスプリング４ｅを介して揺動アーム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。
【００３４】
なお、図４および図５の実施形態においては、ベルト張架部材４は、熱定着ロール１に軽押圧されているのではなく、離間配置されている。つまり、ベルト張架部材４は、ニップ初期位置よりさらに耐熱ベルト３の移動上流側に配置されている。したがって、この場合には、配置をさらに熱定着ロール１寄りに移動させると、ニップ開始位置をさらに上流側に移動させて、ニップ長を長くすることができ、逆にその配置を熱定着ロール１から離れるように移動させると、ニップ長を短くすることができる。
【００３５】
勿論、図１〜図３に示す実施形態においても、同様にベルト張架部材４を熱定着ロール１から離間して配置してもよいし、図４および図５に示す実施形態においてもベルト張架部材４を熱定着ロール１に軽押圧するように配置してもよいことはいうまでもない。このようなベルト張架部材４を熱定着ロール１から離間配置した構成の場合には、ニップ領域において、ニップ初期位置から一定の定着圧力になり、ニップ終了位置で加圧ロール２による押圧で定着圧力が高くなる。
【００３６】
図６は、ニップ通過位置に応じて変化する定着圧力の例を示す図である。ベルト張架部材４を熱定着ロール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するとともに、ベルト張架部材４を熱定着ロール１方向に揺動可能にした場合の、厚めのシート材（点線）、標準厚のシート材（実線）、薄めのシート材（二点鎖線）の定着圧力の変化の様子を示している。熱定着ロール１と耐熱ベルト３との定着圧力（当接圧力分布）は、熱定着ロール１と加圧ロール２が圧接する部分で最高圧になる。未定着トナー像を十分に溶融して安定した定着を可能にし、例えばシート材の表面が凹凸していたり、ＯＨＰシートなどのように表面が極めて平滑で気密性に富んだ材質で溶融したトナー像が浸透しにくい場合には、シート材がニップを通過する最後の段階で溶融したトナーに対して溶融段階より高い圧力を付与すると、溶融したトナーの表面をより平滑にならしめるとともに、シート材への浸透作用を促進して定着画像をさらに安定させることができる。
【００３７】
以上の構成からなる本発明によれば、熱定着ロール１の弾性体１ｃの表面と耐熱ベルト３の表面は、同一の周速度で移動してシート材５の上に形成した未定着トナー像５ａを定着するものであるが、耐熱ベルト３の表面やシート材５の先端部がウェーブ状になっていると、定着開始状態が不安定になる場合がある。そこで、ニップ開始位置で耐熱ベルト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。
【００３８】
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５ａを安定して定着するには、未定着トナー像５ａ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、本発明による構成では、ニップ長を長く構成するために熱定着ロール１の表面に被覆した弾性体１ｃ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１ｃの厚みは薄く構成可能である。しかも、弾性体１ｃ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へのストレスが小さいので、未定着トナー像５ａの定着後に排出されるシート材５に皺発生などのシート材変形が抑制される。
【００３９】
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。
【００４０】
耐熱ベルト３の周長を短縮し、耐熱ベルト３が奪われる熱エネルギーを最小限に抑え、自然放熱による温度低下も少なくするための構成は、耐熱ベルト３と加圧ロール２の巻き付き長さより耐熱ベルト３とベルト張架部材４の巻き付き長さを短くすることである。このことはまた、耐熱ベルト３と加圧ロール２の巻き付き角より耐熱ベルト３とベルト張架部材４の巻き付き角を小さくすることであり、また、加圧ロール２の径よりベルト張架部材４の径を小さくすることである。先に述べたように耐熱ベルト３の周長を短縮して構成し、耐熱ベルト３を必要最小限の経路で移動する構成にすると、熱ロール型定着装置を簡単な構造にして小型で安価にし、熱定着ロール１とのニップ部で加熱された耐熱ベルト３が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、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時間の短縮が可能になるなど、多くの効果が期待できる。
【００４１】
次に、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５の進行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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
本実施形態では、熱定着ロール１の外形φ２５、肉厚０．７ｍｍ、弾性体１ｃの厚み０．５ｍｍ、加圧ロール２の外形φ２５、肉厚０．７ｍｍ、熱定着ロール１と加圧ロール２の圧接力を１０ｋｇ以下の構成でニップ長を１０ｍｍ構成し、加熱源として１０００Ｗの柱状ハロゲンランプ１ａを内蔵してウォーミングアップ時間は３０ｓｅｃを達成した。
【００４５】
本実施形態による構成の定着装置では、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。
【００４６】
加圧ロール２とベルト張架部材４によって張架されて駆動される耐熱ベルト３は、加圧ロール２とベルト張架部材４の平行度や耐熱ベルト３の軸方向周長差などの誤差要因によって蛇行しながら駆動される場合が多い。ベルト張架部材４の端部に設けた突壁４ａは、耐熱ベルト３を当接させてこの寄り規制を行うものであるので、耐熱ベルト３の端面にストレスが発生する。耐熱ベルト３を例えばステンレス管やニッケル電鋳管等の金属管で構成すると、その厚みは０．０３ｍｍ以上、ポリイミドやシリコン等の耐熱樹脂管で構成すると、その厚みは０．０５ｍｍ以上で構成すると十分な耐力が得られる。
【００４７】
突壁４ａをベルト張架部材４の一端部に設ける場合には、加圧ロール２とベルト張架部材４の関係を耐熱ベルト３が一方側へ寄る配置にしてもよいし、耐熱ベルト３の他方側に耐熱ベルト３を一方側へアシストする手段を設けてもよい。また、突壁４ａをベルト張架部材４の両端部に設ける場合には、両端部の凸部間隔の中で耐熱ベルト３の蛇行が生じるが、両端部の凸部間隔と耐熱ベルト３の幅を適正な関係に構成すれば実用上問題はない。
【００４８】
図７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。
【００４９】
図７において、本実施形態の画像形成装置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。
【００５０】
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（イェロー用），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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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、つまり、図７と左右対象に配設してもよい。
【００５５】
画像転写搬送手段の好適な素材としては、ＰＣ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ポリイミド樹脂、ウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリエーテル樹脂、ポリエステル樹脂等があり、当然のことながら、導電性や剛性等、または表面粗度、摩擦係数等を所望の特性に設定する目的で、対応する添加剤などを添加することもよい、また、剛性に関しては、厚さの設定によって所望の剛性に設定することもできる。
【００５６】
実施例では、比較的剛性が小さくて永久歪み、クリープを残さないウレタン樹脂及びポリエーテル樹脂によって画像転写搬送手段を形成し、ロールの付勢力により張力を４０Ｎ、像担持体の巻き付け角度を４°に設定してニップ部に作用する接触圧を約２．８Ｎ（＝４０Ｎ×ｓｉｎ４°）として安定した転写条件を設定した。しかし、上記の素材を勘案すると、ロールの付勢力により張力を１０Ｎ〜１００Ｎ、像担持体の巻き付け角度を０．５°〜１５°のそれぞれの組み合わせを設定すれば、所望の転写条件の設定が可能であることが確認された。
【００５７】
１次転写部材１６は、トナー像を順次重ねて転写して画像を形成する転写バイアス印加手段として、画像転写搬送手段の内側に接する位置に配置しているが、上記のような接触圧の付与により、転写ニップを形成するための押圧力の付与は必要ない。単に画像転写搬送手段への通電を確保可能な手段として接すればよいので、例えば画像転写搬送手段に接して従動回転する導電性ロールやリジッドな接触子、あるいは板バネ等の導電性弾性部材、樹脂等の繊維群によって形成した導電性ブラシ等でも構成可能になる。したがって、画像転写搬送手段との摺動抵抗が少なく、互いの寿命が向上させることができるばかりでなく、安価に構成できる。
【００５８】
上記のように本実施形態の画像形成装置では、複数の像担持体１７を並列配置し、各像担持体１７に対して略同一の巻き付け角度を有する姿勢で可撓性を有する無端スリーブ状の画像転写搬送手段１８を接触配置して少なくとも２本のロール１２、１３に張架して回転駆動し、画像転写搬送手段１８には、いずれかのロール１２、１３によって張力を付与して像担持体１７のトナー像を順次重ねて転写する構造に構成する。このようにすると、略同一の巻き付け角度に応じて像担持体１７と画像転写搬送手段１８との接触部には、容易に略同一のニップが形成され、その接触部の接触圧力も略同一に構成される。
【００５９】
一方、像担持体１７とそれに接触して駆動される画像転写搬送手段１８において、接触部の移動周速度は双方一致しているのが好ましい状態であるが、量産形態の中では、像担持体１７の外径や偏心または駆動手段の偏心等のバラツキ、画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２径、あるいは駆動手段等のバラツキによって完全に等速に設定することは現実的ではない。
【００６０】
そこで、これらのバラツキを勘案したとき、像担持体１７の移動速度に対して画像転写搬送手段１８の移動速度が相対的に速くなったり遅くなったりしてバラツクことになり、転写諸条件を設定する上で好ましくない。むしろ、相対速度は、像担持体１７に対していずれか一方にシフトした相対速度差を設けることが好ましい。しかしながら、極端な速度差を設けると、像担持体１７によって搬送されるトナー像が画像転写搬送手段１８に転写される時にこのトナー像の位置にズレが生じて画像乱れが発生するので、極力小さな速度差を設けることが好ましい。
【００６１】
上記の内容によって生じる速度差を、複数の像担持体１７に対していずれか一方にシフトした相対速度差に設定する場合に量産上からの実力及び画像乱れの限界を勘案すると、その速度差は、像担持体１７の移動速度に対する画像転写搬送手段１８の速度は、±（方向）３±（バラツキ）２％程度に構成することが好ましい。
【００６２】
また、像担持体１７の移動速度と画像転写搬送手段１８の移動速度が等速の場合は、トナー像は転写バイアスの電気エネルギー作用によって転写されるが、上記の速度差を設けた場合には、電気エネルギー作用に加えて機械的なかきとり作用も付加されて転写効率が向上するので、像担持体１７の転写残りトナーをクリーニングする工程を廃止または簡略化することが可能となる。
【００６３】
さらに、像担持体１７の移動速度と画像転写搬送手段１８の移動速度に相対的な速度差を設けると、可撓性を有する画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２間または像担持体１７への当接ニップ間に弛みが発生して好ましくない。そこで、像担持体１７に対して画像転写搬送手段１８の速度を速い方向にシフトする場合には、画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２を下流側に配置し、像担持体１７に対して画像転写搬送手段１８の速度を遅い方向にシフトする場合には画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２を上流側に配置して構成すると、上記弛み発生が防止可能になり、好ましい転写条件設定ができる。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。本実施形態においては、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。
【００７０】
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。
【００７１】
また、本実施形態においては、球形化されたトナーを用いることにより、１次転写効率を高め（略１００％）、各像担持体１７には、１次転写残りトナーを回収するクリーニング手段を設置していない。これにより、３０ｍｍ径以下の感光体ドラムからなる各像担持体１７を近接して配置することが可能となり、装置を小型化することができる。
【００７２】
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。
【００７３】
また、上記実施形態では、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、上記各実施形態と異なるのは、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ことである。
【００７４】
以上のような画像形成装置全体の作動の概要は次の通りである。
（１）図示しないホストコンピュータ等（パーソナルコンピュータ等）からの印字指令信号（画像形成信号）が画像形成装置１０の制御ユニットに入力されると、各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの像担持体１７、現像手段２０の各ロール、および画像転写搬送手段１８が回転駆動される。
（２）像担持体１７の外周面が帯電手段１９によって一様に帯電される。
（３）各画像形成ステーションＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋにおいて一様に帯電した像担持体１７の外周面に、露光ユニットＷによって各色の画像情報に応じた選択的な露光がなされ、各色用の静電潜像が形成される。
（４）それぞれの像担持体１７に形成された静電潜像が現像手段２０によりトナー像が現像される。
（５）画像転写搬送手段１８の１次転写部材１６には、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写電圧が印加され、像担持体１７上に形成されたトナー像が一次転写部において画像転写搬送手段１８の移動に伴って順次、画像転写搬送手段１８上に重ねて転写される。
（７）この１次画像を１次転写した画像転写搬送手段１８の移動に同期して、給紙カセット３５に収納されたシート材が、レジストロール対３７を経て２次転写ロール３９に給送される。
（８）１次転写画像は、２次転写部位でシート材と同期合流し、図示省略した押圧機構によって画像転写搬送手段１８の駆動ロール１２に向かって押圧された２次転写ロール３９で、１次転写画像とは逆極性のバイアスが印加され、画像転写搬送手段１８上に形成された１次転写画像は、同期給送されたシート材に２次転写される。
（９）２次転写に於ける転写残りのトナーは、従動ロール１３方向へと搬送されて、このロール１３に対向して配置したクリーニング手段１５によって掻き取られ、そして、画像転写搬送手段１８はリフレッシュされて再び上記サイクルの繰り返しを可能にされる。
（１０）シート材が定着手段４０を通過することによってシート材上のトナー像が定着し、その後、シート材が所定の位置に向け（両面印刷でない場合には排紙トレイ１０ｃに向け、両面印刷の場合には両面プリント用搬送路４２に向け）搬送される。
【００７５】
図８はベルト張架部材４を２次転写ロール３９で兼用した本発明に係る定着装置の他の実施形態を示す図、図９はベルト張架部材を２次転写ロールで兼用した定着装置を搭載した本発明に係る画像形成装置の他の実施形態を示す図である。
【００７６】
図８、図９において、２次転写ロール３９は、図１〜図５で述べたベルト張架部材４と兼用したものであり、トナー像を担持して搬送するトナー像担持搬送体である画像転写搬送手段１８に耐熱ベルト３を対向配置して構成したものである。耐熱ベルト３は、導電性を有し、ベルト張架部材でもある２次転写ロール３９には、画像転写搬送手段１８からシート材に未定着トナー像を転写するための転写バイアス印加手段を設けている。また、耐熱ベルト３と２次転写ロール３９は、耐熱ベルト３の駆動が停止した時に画像転写搬送手段１８から離れる方向に移動作用する。そのために、例えば２次転写ロール３９は、自重によって熱定着ロール１から離れる方向に移動作用する位置に配置される。なお、図８において、９は２次転写ロール３９が移動したときにこれを受け止めるストッパである。
【００７７】
耐熱ベルト３と画像転写搬送手段１８が接する部位において熱定着ロール１で加熱された耐熱ベルト３の余熱によって、画像転写搬送手段１８への熱影響が少なからず発生するものである。しかし、耐熱ベルト３を厚さ０．０８ｍｍ程度の極めて熱容量の小さな構成にすると、耐熱ベルト３が加圧ロール２によって駆動されてベルト張架部材から更に画像転写搬送手段１８に到達する過程で自然放熱冷却作用があり、実質的に問題の発生しない熱バランスを設定することができる。この場合、ベルト張架部材である 2次転写ロール３９を加圧ロール２の回転軸心と共通の軸心あるいは異なる軸心で所定の角度分回動可能に支持して構成すると、加圧ロール２の回転駆動によって駆動される耐熱ベルト３とベルト張架部材の回転摩擦力等によって耐熱ベルト３とベルト張架部材は、加圧ロール２の回転軸心と共通の軸心を回動軸として画像転写搬送手段１８の圧接する圧接力のバランス状態で停止する。
【００７８】
即ち、未定着トナー像を担持したシート材が画像転写搬送手段１８と耐熱ベルト３との間を通過する状態であっても、また、シート材が通過しない状態であっても、更には、シート材厚みが厚くてもまた薄くても、耐熱ベルト３と画像転写搬送手段１８の圧接する圧接力は、耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力ともバランス均衡して、通過するシート材へのストレスが均一になるので、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形がない。
【００７９】
耐熱ベルト３と熱定着ロール１の圧接する圧接力は、耐熱ベルト３とベルト張架部材である２次転写ロール３９との回転摩擦力等の設定によって適切な値を得ることができるが、画像転写搬送手段１８からシート材にトナー像を転写する場面で圧接力が不足する場合には、圧接力が増加する方向にアシストすればよい。
【００８０】
耐熱ベルト３と２次転写ロール３９は、転写機能を有すると共に、画像転写搬送手段１８を通過したシート材は、耐熱ベルト３に静電吸着されて搬送されるので、搬送と熱定着ロール１へのニップ突入が安定し、シート材が転写部位から定着部位に至る過程でのジャムトラブルがない。
【００８１】
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に張力を付与すると共に、耐熱ベルト３をシート材の進行方向上流側方向に熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成する位置に配置した２次転写ロール３９の配置に関し、２次転写ロール３９は、画像転写搬送手段１８に対向配置し、加圧ロール２は、２次転写ロール３９に対して耐熱ベルト３をシート材の進行方向上流側方向に熱定着ロール１に巻き付けてニップを形成する位置、即ち、２次転写ロール３９の重力作用位置より離れた位置に配置すると、耐熱ベルト３の駆動が停止した時に２次転写ロール３９及び耐熱ベルト３は、耐熱ベルト３の張力作用及び２次転写ロール３９の自重作用によって画像転写搬送手段１８から離れる方向に移動習性が生じ、シート材搬送トラブルのジャム処理が容易になる。
【００８２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、従来公知または周知の技術を必要に応じて置換または付加することが可能である。
【００８３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、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押圧部より前記耐熱ベルトの移動方向上流側に配置されるとともに、前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロール方向に揺動可能に構成しているため、加圧ロールの回転駆動によって駆動される耐熱ベルトとベルト張架部材の摩擦力によって、耐熱ベルトとベルト張架部材は、熱定着ロール方向に移動し、前記摩擦力から生じる回動力と耐熱ベルトと熱定着ロールの圧接する圧接力のバランス状態で停止するため、未定着トナー像を担持したシート材が、熱定着ロールと耐熱ベルトの間を通過する状態であっても、または、シート材が通過しない状態であっても、さらには、シート材の厚みが厚くてもまたは薄くても、耐熱ベルトと熱定着ロールの圧接する圧接力は均一となり、通過するシート材へのストレスが均一になるので、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に皺発生などのシート材変形を防ぐことができる。
【００８４】
また、耐熱ベルトは、加圧ロールとベルト張架部材の協働によって張力が付与されて熱定着ロールに巻き付けて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、ベルト張架部材として、耐熱ベルト摺動部材を使用する場合には、軸受等が不要になり、支持構造が簡単になる。加えてベルト張架部材を半月状とする場合には、加圧ロール側にその半月欠方向を向けて配置し、加圧ロール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。さらに、耐熱ベルトが必要最小限の経路で移動するので、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た耐熱ベルトは、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時間の短縮が可能である。
【００８５】
また、シート材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、本発明による構成では、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が熱定着ロールと耐熱ベルトの間を通過するときに通過するシート材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に皺発生などのシート材変形が抑制される。
【００８６】
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、熱定着ロールの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。
【００８７】
また、耐熱ベルトと加圧ロールの巻き付き角より耐熱ベルトとベルト張架部材の巻き付き角を小さくし、また、加圧ロールの径よりベルト張架部材の径を小さくすることにより、耐熱ベルトと加圧ロールの巻き付き長さより耐熱ベルトとベルト張架部材の巻き付き長さを短くし、耐熱ベルトの周長を短縮して構成し、耐熱ベルトを必要最小限の経路で移動する構成にするので、熱ロール型定着装置を簡単な構造にして小型で安価にし、熱定着ロールとのニップ部で加熱された耐熱ベルトが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、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時間の短縮が可能になるなど、多くの効果が期待できる。
【００８８】
また、シート材特性に応じて熱定着ロール及び加圧ロールを第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、未定着トナー像を担持したシート材が熱定着ロールと耐熱ベルトの間を通過するときに通過するシート材へのストレスには変化がなくて小さいので、未定着トナー像の定着後に排出されるシート材に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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる定着装置の１実施形態を示し、図２のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図である。
【図２】図１のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。
【図３】本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図３（Ａ）は図３（Ｂ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図３（Ｂ）は図３（Ａ）のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。
【図４】本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図４（Ａ）は図４（Ｂ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。
【図５】本発明の定着装置の他の実施形態を示し、図５（Ａ）は図５（Ｂ）のＸ−Ｘ線で切断し矢印方向から見た断面図、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のＹ−Ｙ線で切断し矢印方向から見た断面図である。
【図６】ニップ通過位置に応じて変化する定着圧力の例を示す図である。
【図７】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８】ベルト張架部材を２次転写ロールで兼用した本発明に係る定着装置の他の実施形態を示す図である。
【図９】ベルト張架部材を２次転写ロールで兼用した定着装置を搭載した本発明に係る画像形成装置の他の実施形態を示す図である。
【符号の説明】
１…熱定着ロール
２…加圧ロール
２ａ…回転軸
３…耐熱ベルト
４…ベルト張架部材
５…シート材
７ｂ…異なる軸

Claims

加熱源を内蔵した熱定着ロールと、該熱定着ロールに押圧される加圧ロールと、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において、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押圧部より前記耐熱ベルトの移動方向上流側に配置されるとともに、前記ベルト張架部材より前記耐熱ベルトの移動方向下流側に配置される軸にその一端が回転自在に嵌合される揺動アームに対してスプリングにより前記加圧ロールと離れる方向に付勢されて連結され、前記耐熱ベルトとの摩擦力により前記軸を中心として前記熱定着ロール方向に揺動可能に支持されていることを特徴とする定着装置。
前記軸は、前記加圧ロールの回転軸であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記軸は、前記加圧ロールの回転軸とは異なる軸であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記軸は、前記加圧ロールの回転軸の軸心と前記ベルト張架部材の中心とを結ぶ線上に前記軸、前記加圧ロール、前記ベルト張架部材の順で配置したことを特徴とする請求項３に記載の定着装置。
前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールから離間して配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。
前記ベルト張架部材は、前記熱定着ロールに軽押圧して配置したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の定着装置。
前記ベルト張架部材は、摺動部材である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。
前記ベルト張架部材は、半月状部材であることを特徴とする請求項７載の定着装置。
前記ベルト張架部材は、ロール状の回転部材である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。
前記加圧ロールと前記耐熱ベルトとの摩擦係数を前記ベルト張架部材と前記耐熱ベルトとの摩擦係数より大きくしたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の定着装置。
前記加圧ロールと前記耐熱ベルトの巻き付き角より前記ベルト張架部材と前記耐熱ベルトの巻き付き角を小さくしたことを特徴とする請求項８又は９に記載の定着装置。
前記加圧ロールの径より前記ベルト張架部材の径を小さくしたことを特徴とする請求項９に記載の定着装置。
前記熱定着ロールと前記耐熱ベルトとの当接圧力分布は、前記熱定着ロールと前記加圧ロールが圧接する部分で最高圧になることを特徴とする請求項１乃至１２のいずれかに記載の定着装置。
前記加圧ロールは、前記熱定着ロールの表面に被覆した弾性体より硬質な表面を有していることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれかに記載の定着装置。
前記加圧ロールを駆動し、前記熱定着ロールは前記耐熱ベルトを介して従動されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれかに記載の定着装置。
前記熱定着ロールおよび前記加圧ロールを駆動する駆動手段として、第１の回転速度と該第１の回転速度より遅い第２の回転速度を有し、シート材特性に応じて選択駆動することを特徴とする請求項１乃至１５のいずれかに記載の定着装置。
前記シート材特性を検知する検知手段を有し、前記未定着トナー像を担持したシート材の進行過程で前記シート材特性を検知して、前記シート材特性に応じて選択駆動することを特徴とする請求項１６記載の定着装置。
前記シート材特性に応じて選択情報が設定される設定手段を有し、前記未定着トナー像を担持したシート材の定着指令過程で前記シート材特性に応じた設定を行い、該設定内容に基づいて選択駆動することを特徴とする請求項１６記載の定着装置。
前記ベルト張架部材は、一端または両端に前記耐熱ベルトが当接して位置規制する突壁を有することを特徴とする請求項１乃至１８のいずれかに記載の定着装置。
前記耐熱ベルトの内周面に摺接して前記加圧ロールと前記ベルト張架部材との間にクリーニング部材を配置したことを特徴とする請求項１乃至１９のいずれかに記載の定着装置。
請求項１乃至２０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。