JP4493418B2 - ベルト定着装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸ等の画像形成装置に用いられるベルト定着装置に関するものである。

一般的にフルカラー用の定着装置は白黒用の定着装置とは異なり、複数のカラートナーを十分に溶融させることで発色性を向上させ、定着後のトナー表面を所定の光沢度に調整し、ＯＨＰシートで十分な透過性を得るために、ニップ時間を４０〜５０ms以上確保するのが一般的である。

その場合に、ローラ定着方式では広いニップ幅を確保しようとすると定着ローラや加圧ローラが大径化し、しかも圧力を上げなければならないため強度確保としてローラ芯金肉厚や弾性層肉厚を厚くしなければならず、その結果として立ち上り時間が長くなってしまっていた。

そこで、フルカラー対応であってしかも立ち上り時間を短縮できる定着方式として、ベルト定着方式が近年数多く提案されている（例えば、特許文献１参照。）。ベルト定着方式としては、低熱容量でありしかも広いニップ幅が確保できるように、定着ベルトを加圧ローラに対して巻き付ける構成や、加圧ベルトを定着ローラに対して巻き付ける構成等がある。

ところで、特許文献１においては、複数の支持ローラに定着ベルトが懸架されているとともに、複数の加圧ローラが定着ベルトの内側及び外側にあり、定着ベルトを挟持する位置で互いに所定の角度だけ傾いて圧接されている。そして加圧ローラが圧接されている場合は、加圧ローラにより定着ベルトが駆動され、加圧ローラが解除されている場合には、複数の支持ローラにより定着ベルトが駆動される構成になっている。また、特許文献１においては、定着ベルトの駆動速度を加圧ローラの周速度よりも大きくしており、その目的は、加圧ローラの圧接により駆動される場合には定着ベルトと加圧ローラの速度はほぼ同一になると考えられ、支持ローラで駆動される定着ベルトの駆動速度を速くすることで、ニップの入口付近において定着ベルトのたるみを発生することができニップ圧力が低減しないという効果を狙っているものである。

広いニップ幅を有するベルト定着方式においては、記録シートをニップ部で搬送する過程で、トナー画像側にある定着ベルトの線速と非画像側にある加圧ローラの周速度を完全に一致させることは難しく、一致しない場合には「画像ずれ」という不具合が発生することが知られている。この原因としては、定着ベルトと記録シート及び記録シートと加圧ローラの界面における摩擦力の差によって発生するスリップ、ニップ内部に曲率を有する場合に発生する線速差、定着ベルトの内部にある駆動ローラや加圧ローラが弾性層を有する場合に、その弾性層の歪みにより発生する線速差、等の幾つかの原因が考えられる。

特開平２００２−２５８６６０号公報（第２頁、図１）

そこで本発明は、前記従来の問題点を解決でき、加熱及び加圧工程を行うニップ部において発生するスリップ、或いは線速差を解消することにより、ベルト定着方式において懸念される異常画像である「画像ずれ」を防止することができるベルト定着装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、無端状の定着ベルトと、この定着ベルトの内部にあって定着ニップを形成するための押圧部材と、前記定着ベルトの内部にあって該定着ベルトを駆動するための駆動ローラと、前記定着ベルトを挟んで押圧部材及び駆動ローラと対向した位置に設けられた加圧ローラとを備え、前記押圧部材から駆動ローラまでの領域で構成される定着ニップで記録媒体上のトナー像を定着するベルト定着装置において、前記押圧部材は、弾性体により構成された固定パッドを有し、この固定パッドが、記録媒体搬送方向において前記駆動ローラの上流側で前記定着ベルト内面と接触して押圧することで前記加圧ローラとの間に前記定着ニップが形成され、前記駆動ローラは、前記加圧ローラの軸を中心として揺動可能なレバーに軸支され、該レバーが付勢手段で付勢されることにより、前記駆動ローラが前記加圧ローラの外周に沿って前記定着ベルト外側に向け揺動し、前記定着ベルトに所定のテンションを付与するよう構成されており、前記定着ベルト内面と前記駆動ローラ表面の摩擦係数は、前記定着ベルト表面と前記加圧ローラ表面の摩擦係数より大きく設定され、前記駆動ローラの線速は、前記加圧ローラの線速に対して、前記定着ニップにおいて前記記録媒体の裏面と前記加圧ローラ表面とがスリップし、トナーの粘性によって前記記録媒体が前記定着ベルトとほぼ同速で搬送される範囲内で、速く設定されていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１において、定着ベルトの厚みは、３００μｍ以下であり、定着ベルトの線速は、加圧ローラの周速に対して０〜＋３．４％の範囲内において速く設定されている。請求項３に記載の発明は、請求項１又は２において、内部に熱源を有して定着ベルトを加熱する加熱ローラが、定着ベルト内部の定着ニップに面しない位置に設けられている。請求項４に記載の発明は、請求項１ないし３のいずれかにおいて、駆動ローラと加圧ローラとは、少なくともいずれか一方の端部に駆動伝達手段を備え、駆動を伝達されることによって定着ベルトを駆動する。

請求項５に記載の発明は、請求項４において、駆動ローラ側が主駆動であり、駆動ローラから駆動伝達手段により加圧ローラが従駆動されることにより、定着ベルトが摩擦駆動される。請求項６に記載の発明は、請求項４において、加圧ローラ側が主駆動であり、加圧ローラから駆動伝達手段により駆動ローラが従駆動されることにより、定着ベルトが摩擦駆動される。

請求項７に記載の発明は、請求項４ないし６のいずれかにおいて、駆動伝達手段は、駆動ローラ及び加圧ローラの端部に設けられたギヤである。請求項８に記載の発明は、請求項７において、加圧ローラのギヤ歯数と駆動ローラのギヤ歯数との比は、加圧ローラの外径と駆動ローラの外径との比よりも、大きく設定されている。請求項９に記載の発明は、請求項４ないし６のいずれかにおいて、駆動伝達手段は、駆動ローラ及び加圧ローラの端部に設けられた高摩擦部材である。

請求項１０に記載の発明は、請求項４において、駆動ローラ側が主駆動であり、定着ベルト及び加圧ローラが摩擦駆動される。

この発明は、前記のような構成であるから、加圧ローラの周速に対して駆動ローラの周速を速く設定することにより、定着ベルトが少なくとも加圧ローラより速い線速で駆動され、定着ベルトと記録シートのトナー画像面がずれ無く確実に搬送され、異常画像である「画像乱れ」の発生を防止することができるという優れた効果がある。

本発明の実施の形態を、添付図面を参照して説明する。図１は実施の形態のベルト定着装置を用いたカラー画像形成装置の全体図を示す。なお、画像形成装置は複写機、ファクシミリ、プリンタ等の周知のものであり、本発明を適用した定着装置を用いることができるタイプの画像形成装置であればどのようなものでも良い。

すなわち、ここで示した画像形成装置は、色分解に対応した色の画像を形成可能な感光体を複数備え、各感光体上で形成されたトナー像を中間転写体に重畳転写した画像を記録用紙などのシートに対して一括転写することで多色画像を形成可能なカラー複写機を一例として載せたものである。本発明における画像形成装置としては、カラー複写機に限らず、カラープリンタ、ファクシミリ装置および印刷機なども含まれることは勿論であり、白黒トナーを用いた複写機等にも同様に使える技術であることは言うまでもない。

カラー画像形成装置１は、画像形成部１Ａが縦方向の中央部に位置し、その下方には給紙部１Ｂが、さらに画像形成部１Ａの上方には原稿載置台１Ｃ１を備えた原稿走査部１Ｃがそれぞれ配置されている。画像形成部１Ａには、水平方向に展張面を有する中間転写ベルト２が配置されており、中間転写ベルト２の上位には、色分解色と補色関係にある色の画像を形成するための構成が設けられている。

画像形成部１Ａには、補色関係にある色のトナー（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）による画像を担持可能な感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂが中間転写ベルト２の展張面に沿って並置されている。各感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂは、それぞれ同じ方向（図１では反時計方向）に回転可能なドラムで構成されており、その周辺には、回転過程において画像形成処理を実行する帯電装置４、書き込み装置５、現像装置６、１次転写装置７、およびクリーニング装置８が配置されている（図１では便宜上、感光体３Ｙを対象として、各装置の符号にＹを付して示してある）。

中間転写ベルト２は、複数のローラ２Ａ〜２Ｃに掛け回されて感光体との対峙位置において同方向に移動可能な構成を備え、展張面を構成するローラ２Ａ、２Ｂとは別のローラ２Ｃは、中間転写ベルト２を挟んで２次転写装置９に対峙している。なお、図１中、符号１０は、中間転写ベルト２を対象とした中間転写ベルトクリーニング装置を示している。

２次転写装置９は、帯電駆動ローラ９Ａおよび従動ローラ９Ｂに掛け回されて２次転写装置９が位置する２次転写位置において中間転写ベルト２と同方向に移動可能な転写ベルト９Ｃを備えており、転写ベルト９Ｃを帯電駆動ローラ９Ａにより帯電させることで中間転写ベルト２に重畳された多色画像あるいは担持されている単一色の画像をシートに転写することができる。

２次転写位置には給紙部１Ｂからシートが給送されるようになっている。給紙部１Ｂは、複数の給紙カセット１Ｂ１と、給紙カセット１Ｂ１から繰り出されるシートの搬送路に配置された複数の搬送ローラ１Ｂ２と、２次転写位置前方に位置するレジストローラ１Ｂ３とを備えている。本実施の形態では、給紙部１Ｂには、給紙トレイ１Ｂ１から繰り出されるシートの搬送路に加えて給紙カセット１Ｂ１内に収容されていない種類のシートを２次転写位置に向け給送できる構成が備えられており、この構成は、画像形成部１Ａの壁面の一部を起倒可能に設けた手差しトレイ１Ａ１と繰り出しコロ１Ａ２とを備えている。給紙カセット１Ｂ１からレジストローラ１Ｂ３に向けたシートの搬送路途中には、手差しトレイ１Ａ１から繰り出されたシートの搬送路が合流し、いずれの搬送路から給送されるシートもレジストローラ１Ｂ３によってレジストタイミングが設定されるようになっている。

書き込み装置５は、原稿走査部１Ｃに有する原稿載置台１Ｃ１上の原稿を走査することにより得られる画像情報あるいは図示しないコンピュータから出力される画像情報により書き込み光が制御されて感光体３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｂに対して画像情報に応じた書き込み光を出射して静電潜像を形成するようになっている。

原稿走査部１Ｃには、原稿載置台１Ｃ１上の原稿を露光走査するスキャナ１Ｃ２が備えられており、さらに原稿載置台１Ｃ１の上面には、自動原稿給送装置１Ｃ３が配置されている。自動原稿給送装置１Ｃ３は、原稿載置台１Ｃ１上に繰り出される原稿を反転可能な構成を備え、原稿の表裏各面での走査が行えるようになっている。

書き込み装置５により形成された感光体３上の静電潜像は現像装置６によって可視像処理され、中間転写ベルト２に１次転写される。中間転写ベルト２に対して各色毎のトナー像が重畳転写されると、２次転写装置９によりシートに対して一括して２次転写される。２次転写されたシートは、表面に担持している未定着画像を定着装置１１によって定着される。

定着装置１１を通過したシートは、定着装置１１の後方に配置されている搬送路切り換え爪１２によって搬送方向が切り換えられるようになっており、排紙トレイ１３に向けた搬送路と、反転搬送路ＲＰとに搬送方向が選択される。なお、定着装置１１に関しては後で詳しく説明する。

以上のような構成を備えた画像形成装置１では、原稿載置台１Ｃ１上に載置された原稿を露光走査することにより、あるいはコンピュータからの画像情報により、一様帯電された感光体３に対して静電潜像が形成され、静電潜像が現像装置６によって可視像処理された後、トナー像が中間転写ベルト２に１次転写される。中間転写ベルト２に転写されたトナー像は、単一色画像の場合にはそのまま給紙部１Ｂから繰り出されたシートに対して転写され、多色画像の場合には１次転写が繰り返されることにより重畳された後、シートに対して一括して２次転写される。２次転写後のシートは定着装置１１により未定着画像を定着された後、排紙トレイ１３あるいは、反転されて再度レジストローラ１Ｂ３に向けて給送される。

定着装置１１前後の記録シートの動きを詳細に述べると、２次転写部から未定着像を表面に載せた状態で定着装置１１に侵入してきた記録シートは、入口ガイド板２１ａによりやや上方に持ち上げられて、定着ベルト２２を間に介して押圧部材２４と加圧ローラ２５の圧接により構成される定着ニップ部に挟み込まれて、熱と加圧の作用により記録シート上にトナー像が定着される。記録シートは、記録シート上面の未定着像が定着ベルト２２側を向き、記録シート裏面が加圧ローラ２５側を向いた状態で定着ベルト２２と加圧ローラ２５の間で搬送及び定着が行われる。２１ｂは排紙ガイド板である。

前記したベルト定着装置１１によって、トナーを記録シート上に定着させる工程について説明する。

トナーは押圧部材２４（固定パッド）及び定着ベルト２２により粘性が低い状態まで加熱され、更に加圧ローラ２５の加圧力の作用により記録シートの繊維中に浸透していく。その後トナーが冷えて固まったときにトナーと紙繊維同士は強固に定着される。但し、このときに定着ベルト２２から分離する時点でのトナー層の温度が軟化温度Ｔs以下であると、トナーの樹脂は十分に軟化せず、従って記録シートの繊維中にも浸透していかないため十分な定着強度が得られない。また一方、定着ベルト２２から分離する時点でのトナー層表面温度が流出開始温度Ｔf以上であると、トナーの樹脂粘度が低くなりすぎ、記録シートの繊維中には十分浸透していくものの、定着ベルト２２の離型層との間の離型性が悪化してしまい、定着ベルト２２へのトナーオフセットや定着ベルト２２への記録シート巻き付きといった不具合になってしまうので、定着後のトナー層表面温度がＴsからＴfの範囲になるように定着温度の制御温度を決めており、望ましくはその中央に近い領域で温度偏差（リップル）が小さい制御システムであることが望ましい。

従来のカラートナーを用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ等のＯＡ機器のベルト定着装置においては、定着ベルトの材質として一般的にトナーに対して離型性が良く、耐熱性と弾性を併せ持ったシリコーンゴムが用いられ、更にシリコーンゴム上には離型性確保と耐久性向上の点から離型剤としてシリコーンオイルが塗布されていた。

それに対して、定着ベルト２２は樹脂母材内部に離型剤としてのＷＡＸを内包分散させたオイルレストナーを用いている。定着ベルト２２の構成としては耐熱性と機械的強度を併せ持ったポリイミド等の樹脂チューブの周囲に、耐熱性と弾性を併せ持ったシリコーンゴム等の材料を成型加工され、更にシリコーンゴムの表層には強度と離型性を併せ持った耐熱性樹脂が離型層として構成されている。離型層としては、耐熱性があり表面エネルギーの小さい材料が使用され、例えばシリコーン樹脂、フッ素樹脂例えば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)などの高分子樹脂などが離型層の材料として使用される。

[実施の形態１]
図２、及び図３〜図５により定着装置の実施の形態１を詳細に説明する。定着ベルト２２には、加熱ローラ２６と、駆動ローラ２３と、固定パッド２７及び樹脂ホルダ２８により構成された固定部材２９と、定着ベルト２２をニップにガイドするためのベルトガイド３０が内包されている。固定部材２９とベルトガイド３０とで定着ニップ部を形成する押圧部材２４を構成している。

定着ベルト２２の基材としては、50〜90μｍの厚みに成型されたポリイミド等の耐熱性樹脂ベルトや、30〜50μｍの厚みのNi電鋳、或いはSUS等からなる金属ベルトが用いられる。表面にはオイルレストナーとの離型性を確保するためにPFA或いはPTFE等からなる耐熱性樹脂離型層を有する。またカラー画像形成装置に用いるベルト定着装置の場合には、種々の表面性の記録シートに対して定着後の画像表面が十分な平滑性を維持するように、基材と離型層の間に弾性層としてシリコーンゴム等の耐熱性ゴム層を100〜400μｍ程度の厚みの範囲で適宜設けた構成が一般的である。

加熱ローラ２６は、アルミ等の熱伝導性の良好な金属製で中空薄肉円筒形状の金属ローラにより構成され、加熱ローラ２６の中には熱源としてのハロゲンヒータ３２を持ち、このハロゲンヒータ３２から加熱ローラ２６を介して定着ベルト２２に対して熱を伝達し供給する構成になっている。また加熱ローラ２６の内面には耐熱性の黒色塗装が施されており、ハロゲンヒータ３２の輻射熱を効率的に受熱し吸収しやすくしている。加熱ローラ２６を介して定着ベルト２２の表面にはサーミスタ３３が接触しており、定着ベルト２２の表面を所定の温度に制御している。加熱ローラ２６は側板に対して図示しないベアリング等を介して回転支持されるとともに回転中心は位置固定され、定着ベルト２２により摩擦駆動回転されている。

固定パッド２７は、シリコーンゴム或いは発泡シリコーンゴム等の弾性体により構成されており、耐熱性樹脂からなる樹脂ホルダ２８に対して耐熱性接着剤等により接着されている。樹脂ホルダ２８にはベルトガイド３０が取付けられており、大きな半径で定着ベルト２２をニップ部の入口へ導く構成になっている。ニップ部において、駆動ローラ２３の回転駆動によって定着ベルト２２には引張られる力が働くが、ベルトガイド３０の半径が小さいと定着ベルト２２にとって負荷抵抗が過大になるので、駆動ローラ２３に対する定着ベルト２２のスリップやユニット負荷トルクの増大といった不具合が発生する可能性があるためである。ベルトガイド３０と定着ベルト２２の接触面及び固定パッド２７と定着ベルト２２の接触面には、いずれも図示しない低摩擦化部材を設けた構成としており、摺動抵抗を極力低減するようになっている。

加圧ローラ２５は、芯金がアルミや鉄等の金属ローラからなっており、表面には両面時にオイルレストナーとの離型性を確保するためにPFA或いはPTFE等からなる離型層を有する。カラー画像形成装置に用いるベルト定着装置の場合には、種々の表面性の記録シートに対して定着後の画像表面が十分な平滑性を維持するように加圧ローラ２５の芯金と離型層の間に弾性層としてシリコーンゴム等の耐熱性ゴム層を0.2〜1.0mmの厚み範囲で適宜設けた構成が一般的である。設計仕様としてのゴムの厚みは、立ち上り時間の仕様により熱容量の上限厚み以下にしなければならないため、画質と立ち上り時間の重み付けにより決定される。

加圧ローラ２５の中には熱源としてのハロゲンヒータ３５を持ち、加圧ローラ２５の表面には、サーミスタ３６が接触しており、定着ベルト２２の表面を所定の温度に制御している。また加圧ローラ２５の内面には耐熱性の黒色塗装が施されており、ハロゲンヒータ３５の輻射熱を効率的に吸収しやすいようになっている。加圧ローラ２５は側板に対して図示しないベアリング等を介して回転支持されるとともに回転中心は位置固定され、図示しない本体駆動からのギヤ系列より駆動回転されている。

駆動ローラ２３は、芯金がアルミや鉄等の金属ローラからなっており、その表面にシリコーンゴム或いは発泡シリコーンゴム等の弾性層が成型された構成になっている。弾性層の厚みやゴム硬度は、定着装置の立ち上り時間からの制約から決まる熱容量の仕様と、カラー画像の表面平滑性が不充分な場合に問題となる梨地画像或いは柚肌画像を解消するために大きな圧力が必要となる場合には、弾性層の厚みを薄くするとともにゴム硬度を高くしなければならない。駆動ローラ２３のゴム層の厚みは、望ましくは1〜5mmの範囲であり、ゴム硬度はアスカＣ硬度で50〜90Hsの範囲に設計される。立ち上り時間の速いマシンの場合に、一般的に加圧ローラ２５には発泡シリコーンゴム等の熱伝導性の悪い材料が用いられる。

駆動ローラ２３は、加圧ローラ２５に対して軸間距離が固定された状態で所定の食込み量で圧接されており、互いの弾性層でニップを形成している。軸間固定で所定のニップ幅を確保するためには、定着可能温度における互いのローラの熱膨張を考慮して食込み量を決める必要がある。

図３により駆動ローラ２３と加圧ローラ２５の駆動部の構成について説明する。加圧ローラ２５の軸中心４１及び駆動ローラ２３の軸中心４２は、単一部材のレバー４３上に設けられてレバー４３により位置が決められており、レバー４３は加圧ローラ２５の軸中心４１を揺動中心にして揺動可能に設けられている。また加圧ローラ２５の駆動側端部には加圧ローラギヤ４４が、駆動ローラ２３の駆動側端部には駆動ローラギヤ４５がそれぞれ設けられ、これらの加圧ローラギヤ４４および駆動ローラギヤ４５は、互いに噛み合っている。駆動ローラギヤ４５には本体駆動ギヤ４６が噛合され、駆動ローラギヤ４５は本体駆動ギヤ４６から回転駆動力が伝達されて回転駆動されており、駆動ローラギヤ４５により加圧ローラギヤ４４が回転駆動されている。すなわち、駆動ローラ２３の一端には、この駆動ローラ２３に同軸上に駆動ローラギヤ４５が接続され、この駆動ローラギヤ４５に、図示しない装置本体側からの回転駆動力の出力ギヤである本体駆動ギヤ４６が噛合され、まず駆動ローラ２３に装置本体側から回転駆動力が伝達される構成となっている。レバー４３のスプリングフック４７にはテンションスプリング４８が掛けられており、ほぼレバー４３に対して垂直方向にテンション（引っ張り力）を掛けることにより、定着ベルト２２に近づく方向にレバー４３を揺動させるように付勢している。このため、駆動ローラ２３の駆動力が効果的に定着ベルト２２に伝達されるとともに、テンションを掛けても駆動ローラ２３と加圧ローラ２５の軸間距離は変化しないため、相互のローラ２３，２５間のニップ幅と圧接力は常に安定して得られる構成になっている。

駆動ローラ２３の表面と定着ベルト２２の内面との間の摩擦係数は、加圧ローラ２５の表面と定着ベルト２２の表面との間の摩擦係数よりも大きい設定になっており、駆動ローラ２３が定着ベルト２２をスリップ無く搬送できるようにしている。

加圧ローラ２５の外径及び駆動ローラ２３の外径は、以下のように、設定されている。また、加圧ローラ２５の外径と駆動ローラ２３の外径との比よりも、加圧ローラギヤ４４の歯数と駆動ローラギヤ４５の歯数との比を、大きく設定している。すなわち、加圧ローラのギヤ歯数と駆動ローラのギヤ歯数との比は、加圧ローラの外径と駆動ローラの外径との比よりも、大きく設定している。換言すれば、加圧ローラのギヤ歯数に対する駆動ローラのギヤ歯数の比率が、加圧ローラの外径に対する駆動ローラの外径の比率よりも、大きくなるように設定されている。たとえば具体的には、定着ベルト２２として基層70μｍ、弾性層200μｍ、離型層30μｍの層構成で総厚300μｍのものを使って、加圧ローラ２５の外径をφ39.8〜φ40.0とし、駆動ローラ２３の外径をφ23.9〜φ24.1とするとともに、加圧ローラギヤ４４の歯数４０枚で駆動ローラギヤ４５の歯数２４とする。

より詳細には、常温時の条件下でのローラ外径および線速として、加圧ローラ２５の外径がφ39.6のときにその線速が199.0mm/secであるとすると、駆動ローラ２３の外径をφ23.8とすれば、駆動ローラ２３の線速は199.3mm/secとなり、常温時および熱膨張時のいずれでも、所定に加圧ローラ線速＜駆動ローラ線速の関係を維持する。他方、熱膨張時の条件下でのローラ外径および線速として、加圧ローラ２５の外径がφ39.8のときにその線速が200.0mm/secであるとすると、駆動ローラ２３の外径をφ23.9とすれば、駆動ローラ２３の線速は200.1mm/secとなる。なお、前記の熱膨張時とは、定着装置として所定の定着温度に立ち上がって、この定着温度による熱的な影響を受けて膨張した状態のことである。

熱膨張時の条件下での他の組合わせ例としては、以下に示す３例がある。
〔例１〕加圧ローラ：φ39.8（200.0mm/sec）＜駆動ローラ：φ23.9（200.1mm/sec）
〔例２〕加圧ローラ：φ39.9（200.5mm/sec）＜駆動ローラ：φ24.0（201.0mm/sec）
〔例３〕加圧ローラ：φ40.0（201.0mm/sec）＜駆動ローラ：φ24.1（201.8mm/sec）
すなわち、これらの〔例１〕〜〔例３〕では、ローラ：外径（線速）と併記して示したが、これらのいずれでも、所定の関係を確保した加圧ローラ線速＜駆動ローラ線速の関係が、具体的な数値で示されている。
このように、前記の構成にすることで、定着ベルト２２の線速は加圧ローラ２５の周速度に対して、±0〜+1.3%の範囲に収まる。

また、熱膨張後の駆動ローラ２３の外径をφ24.0〜φ24.2とするとともに、加圧ローラギヤ４４の歯数を４０枚で駆動ローラギヤ４５の歯数を２４とする。前記の構成にすることで、定着ベルト２２の線速は加圧ローラ２５の周速度に対して、+1.3〜+2.6%の範囲に収まる。
結局、この発明の実施の形態では、前提としてベルトの厚みが、0〜300μｍの範囲の定着ベルト２２であれば、定着ベルト２２の線速は加圧ローラ２５の周速度に対して、0〜+3.4%の範囲に収まれば良く、両者２２，２５の間の線速の大小関係が前記の数値範囲内に収まれば、加圧ローラ２５の線速は、定着ニップ部でベルト線速と同等であると言える。

定着設定温度が定着可能温度範囲にあれば、記録シート上にトナー画像がある条件においては、トナーの粘性によって記録シートは定着ベルト２２とほぼ同速で搬送される。加圧ローラ２５がやや遅くなる条件においては、記録シートの裏面と加圧ローラ２５表面でスリップしながら搬送される。

駆動ローラギヤ４５の歯数を２４から２３に減らす、或いは加圧ローラギヤ４４の歯数を４０から４１に増やす構成によっても、駆動ローラ２３の線速は加圧ローラ２５の周速度に対して速くなるため、各々のローラ外径と組合わせて所望の線速差に設定することが可能であることは言うまでもない。

また図５に示したように、加圧ローラ２５及び駆動ローラ２３の端部にローラ部よりも摩擦係数の大きな高摩擦部材５１及び高摩擦部材５２を設けて、互いの圧接回転により駆動する構成にしても良い。前記したようにギヤ歯数によって線速差を設ける替わりに、高摩擦部材５１及び高摩擦部材５２の外径を各々選択することで所望の線速差に設定することが可能であることは言うまでもない。したがって、このように駆動ローラ２３から加圧ローラ２５への回転駆動力は、それぞれに設けた円盤状の部材である高摩擦部材５１および高摩擦部材５２の外周面を互いに圧接させ、これらの外周面同士の接触箇所を介して、伝達するように構成しているので、ギヤ同士を噛合させた構成に比べて、ギヤの噛合音を解消でき、しかも常に高摩擦部材５１，５２の外周面が互いに連続的に接しながら駆動力が伝達されて、僅かな回転ムラや振動などの発生を抑制することができる。

[実施の形態２]
図６〜図８により定着装置の実施の形態２を説明する。なお、上記の実施の形態１と同一の構成の部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化することにし、これらの説明を省略または簡略化した部材については、上記した部材間の関係が設定され確保されているものとする。実施の形態１においては駆動ローラ２３が主駆動、加圧ローラ２５が従駆動という関係にあり、定着ベルト２２が摩擦力により搬送されているのに対して、実施の形態２においては、加圧ローラ２５が主駆動であり、駆動ローラ２３が従駆動される構成になっているが、実施の形態１と同様に、駆動ローラ２３表面と定着ベルト２２内面の摩擦力によって、定着ベルト２２が駆動搬送されされている。すなわち、加圧ローラ２５の一端には、この加圧ローラ２５に同軸上に加圧ローラギヤ４４が接続され、この加圧ローラギヤ４４に、図示しない装置本体側からの回転駆動力の出力ギアである本体駆動ギヤ４６が噛合され、まず加圧ローラ２５に装置本体側から回転駆動力が伝達される構成となっている。

実施の形態１と同様に、駆動ローラ２３表面と定着ベルト２２内面の摩擦力は、定着ベルト２２表面と加圧ローラ２５表面の摩擦力よりも大きい設定になっている。表面にトナー画像がのった記録シートが定着ベルト２２と加圧ローラ２５の間に挟持搬送されるが、実施の形態１と同様に定着設定温度が定着可能温度範囲にあれば、記録シート上にトナー画像がある条件においては、トナーの粘性によって記録シートは定着ベルト２２とほぼ同速で搬送される。加圧ローラ２５がやや遅くなったとしても、記録シートの裏面と加圧ローラ２５表面で微小スリップしながらも画像面側は狙いの線速で搬送される。

駆動ローラギヤ４５の歯数を２４から２３に減らす、或いは加圧ローラギヤ４４の歯数を４０から４１に増やす構成によっても、駆動ローラ２３の線速は加圧ローラ２５の周速度に対して速くなるため、各々のローラ外径と組み合わせて所望の線速差に設定することが可能であることは言うまでもない。

また図８に示したように、駆動ローラ２３及び加圧ローラ２５の端部にローラ部よりも摩擦係数の大きな高摩擦部材５１及び高摩擦部材５２を設けて、互いの圧接回転により駆動する構成にしても良い。したがって、このように駆動ローラ２３から加圧ローラ２５への回転駆動力は、それぞれに設けた円盤状の部材である高摩擦部材５１および高摩擦部材５２の外周面を互いに圧接させ、これらの外周面同士の接触箇所を介して、伝達するように構成しているので、ギヤ同士を噛合させた構成に比べて、ギヤの噛合音を解消でき、しかも常に高摩擦部材５１，５２の外周面が互いに連続的に接しながら駆動力が伝達されて、僅かな回転ムラや振動などの発生を抑制することができる。さらに前記したようにギヤ歯数によって線速差を設ける替わりに、高摩擦部材５１及び高摩擦部材５２の外径を各々選択することで所望の線速差に設定することが可能であることは言うまでもない。

[実施の形態３]
図９により定着装置の実施の形態３を説明する。なお、上記の実施の形態１と同一の構成の部材には、同一の符号を付して、説明を省略または簡略化し、これらの説明を省略または簡略化した部材については、上記した部材間の関係が設定され確保されているものとする。実施の形態１においては駆動ローラ２３が主駆動、加圧ローラ２５が従駆動という関係にあるが、実施の形態３においては駆動ローラ２３が主駆動であり、駆動ローラ２３表面と定着ベルト２２内面の摩擦力によって定着ベルト２２が駆動されている。すなわち、駆動ローラ２３の一端には、この駆動ローラ２３に同軸上に駆動ローラギヤ４５が接続され、この駆動ローラギヤ４５に、図示しない装置本体側からの回転駆動力の出力ギヤである本体駆動ギヤ４６が噛合され、まず駆動ローラ２３に装置本体側から回転駆動力が伝達される構成となっている。そして、ベルト２２表面と加圧ローラ２５表面の摩擦力によって加圧ローラ２５が駆動される構成になっている。

実施の形態１及び２と同様に、駆動ローラ２３の表面とこの表面に接する定着ベルト２２の内面との間の摩擦力は、定着ベルト２２の表面とこの表面に接する加圧ローラ２５の表面との間の摩擦力よりも、大きい設定になっている。すなわち、駆動ローラ２３と定着ベルト２２との間の摩擦係数が、定着ベルト２２と加圧ローラ２５との間の摩擦係数よりも、大きく設定されている。これは、たとえば、各部材が有した他部材に接触する表面を、高摩擦化処理などのように所定に表面処理して、必要な摩擦係数を得るようにしている。高摩擦化処理としては、表面に凹凸を付ける粗面化処理や粘着性を高める処理等を採用できる。他方、たとえば、規格品を用いるなどのように、諸寸法が同一でも互いに異なる摩擦係数の接触面を有した複数の部材のうちから、必要な摩擦係数の表面を有した部材を選択して、この実施の形態の部材に用いてもよい。

したがって、これによって駆動ローラ２３の線速度は、加圧ローラ２５の線速度よりも、所定に速くすることができる。また、表面にトナー画像がのった記録シートが定着ベルト２２と加圧ローラ２５の間に挟持搬送されるが、実施の形態１及び２と同様に定着設定温度が定着可能温度範囲にあれば、記録シート上にトナー画像がある条件においては、トナーの粘性によって記録シートは定着ベルト２２とほぼ同速で搬送される。加圧ローラ２５がやや遅くなったとしても、記録シートの裏面と加圧ローラ２５表面との間で微小スリップを生じさせながらも画像面側は所定の線速で搬送される。他方、実施の形態１及び２が有した駆動ローラ２３から加圧ローラ２５へ駆動力を伝達するための部材であるローラギヤや高摩擦部材などを、この実施の形態３では不要にできるので、部品点数を削減した低コスト化や、噛合音を解消した静粛化が図れるとともに、定着装置として小型軽量化が図れる。

この発明の実施の形態に係るベルト定着装置を用いたカラー画像形成装置の全体概略構成図である。 定着装置の実施の形態１を示す概略正面図である。 同上の駆動ローラ駆動時の駆動部を説明する概略正面図である。 同上の駆動ローラ駆動時の駆動部を説明する概略側面図である。 同上の駆動ローラ駆動時の駆動部の変形例を説明する概略側面図である。 定着装置の実施の形態２を示す、加圧ローラ駆動時の駆動部を説明する概略正面図である。 同上の駆動ローラ駆動時の駆動部を説明する概略側面図である。 同上の駆動ローラ駆動時の駆動部の変形例を説明する概略側面図である。 定着装置の実施の形態３を示す、駆動ローラのみ駆動時の駆動部を説明する概略側面図である。

符号の説明

１ 画像形成装置 ２ 中間転写ベルト
３ 感光体 ４ 帯電装置
５ 書き込み装置 ６ 現像装置
７ １次転写用転写装置 ８ クリーニング装置
９ ２次転写用転写装置
１０ 中間転写ベルトクリーニング装置 １１ 定着装置
１２ 搬送路切り換え爪 １３ 排紙トレイ
２２ 定着ベルト ２３ 駆動ローラ
２４ 押圧部材 ２５ 加圧ローラ
２６ 加熱ローラ ２７ 固定パッド
２８ 樹脂ホルダ ２９ 固定部材
３０ ベルトガイド ３２ ハロゲンヒータ(加熱ローラ)
３５ ハロゲンヒータ(加圧ローラ) ４３ レバー
４４ 加圧ローラギヤ ４５ 駆動ローラギヤ
４６ 本体駆動ギヤ ４７ スプリングフック
４８ テンションスプリング ５１ 高摩擦部材(加圧ローラ)
５２ 高摩擦部材(駆動ローラ)

Claims (10)

1. 無端状の定着ベルトと、この定着ベルトの内部にあって定着ニップを形成するための押圧部材と、前記定着ベルトの内部にあって該定着ベルトを駆動するための駆動ローラと、前記定着ベルトを挟んで押圧部材及び駆動ローラと対向した位置に設けられた加圧ローラとを備え、前記押圧部材から駆動ローラまでの領域で構成される定着ニップで記録媒体上のトナー像を定着するベルト定着装置において、
   前記押圧部材は、弾性体により構成された固定パッドを有し、この固定パッドが、記録媒体搬送方向において前記駆動ローラの上流側で前記定着ベルト内面と接触して押圧することで前記加圧ローラとの間に前記定着ニップが形成され、
   前記駆動ローラは、前記加圧ローラの軸を中心として揺動可能なレバーに軸支され、該レバーが付勢手段で付勢されることにより、前記駆動ローラが前記加圧ローラの外周に沿って前記定着ベルト外側に向け揺動し、前記定着ベルトに所定のテンションを付与するよう構成されており、
   前記定着ベルト内面と前記駆動ローラ表面の摩擦係数は、前記定着ベルト表面と前記加圧ローラ表面の摩擦係数より大きく設定され、
   前記駆動ローラの線速は、前記加圧ローラの線速に対して、前記定着ニップにおいて前記記録媒体の裏面と前記加圧ローラ表面とがスリップし、トナーの粘性によって前記記録媒体が前記定着ベルトとほぼ同速で搬送される範囲内で、速く設定されていることを特徴とするベルト定着装置。
2. 前記定着ベルトの厚みは、３００μｍ以下であり、前記定着ベルトの線速は、前記加圧ローラの周速に対して０〜＋３．４％の範囲内において速く設定されている請求項１に記載のベルト定着装置。
3. 内部に熱源を有して前記定着ベルトを加熱する加熱ローラが、前記定着ベルト内部の定着ニップに面しない位置に設けられている請求項１又は２に記載のベルト定着装置。
4. 前記駆動ローラと前記加圧ローラとは、少なくともいずれか一方の端部に駆動伝達手段を備え、駆動を伝達されることによって前記定着ベルトを駆動する請求項１ないし３のいずれかに記載のベルト定着装置。
5. 前記駆動ローラ側が主駆動であり、前記駆動ローラから前記駆動伝達手段により前記加圧ローラが従駆動されることにより、前記定着ベルトが摩擦駆動される請求項４に記載のベルト定着装置。
6. 前記加圧ローラ側が主駆動であり、前記加圧ローラから前記駆動伝達手段により前記駆動ローラが従駆動されることにより、前記定着ベルトが摩擦駆動される請求項４に記載のベルト定着装置。
7. 前記駆動伝達手段は、前記駆動ローラ及び前記加圧ローラの端部に設けられたギヤである請求項４ないし６のいずれかに記載のベルト定着装置。
8. 前記加圧ローラのギヤ歯数と前記駆動ローラのギヤ歯数との比は、前記加圧ローラの外径と前記駆動ローラの外径との比よりも、大きく設定されている請求項７に記載のベルト定着装置。
9. 前記駆動伝達手段は、前記駆動ローラ及び前記加圧ローラの端部に設けられた高摩擦部材である請求項４ないし６のいずれかに記載のベルト定着装置。
10. 前記駆動ローラ側が主駆動であり、前記定着ベルト及び前記加圧ローラが摩擦駆動される請求項４に記載のベルト定着装置。

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