JP4597641B2 - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、定着装置及び画像形成装置に関するものである。

従来、プリンタ、複写機、ファクシミリ装置等の画像形成装置、例えば、電子写真式のプリンタにおいては、記録媒体としての用紙に転写されたトナー像を定着させるために熱ローラ式の定着装置が配設されるようになっていて、該定着装置は、定着ローラ及び加圧ローラを備え、前記用紙は、定着ローラと加圧ローラとの間に形成されるニップ部を通過し、その間に、トナー像は用紙に定着させられる。

これに対して、エンドレスのベルト（以下「定着ベルト」という。）を使用して定着を行うようにしたベルト式の定着装置においては、熱ローラ式の定着装置と比べて省電力化することができ、定着装置を待機状態から定着可能な状態にするのに必要な時間、すなわち、温度の立上り時間を短くすることができるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。

図２は従来のベルト式の定着装置の要部を示す断面図である。

図において、１１は、ハロゲンランプ２１が配設され、矢印ａ方向に回転させられる定着ベルト、１２は該定着ベルト１１と接触させて配設された加圧ローラ、１３は、前記定着ベルト１１の内側に配設され、定着ベルト１１を加圧ローラ１２に押圧し、定着ベルト１１と加圧ローラ１２との間にニップ部Ｎを形成する押圧部材である。

モータＭを駆動し、加圧ローラ１２を矢印Ｒ方向に回転させると、加圧ローラ１２と定着ベルト１１との間に作用する摩擦力によって、定着ベルト１１は、押圧部材１３と摺動しながら矢印ａ方向に従動して走行させられる。そして、ハロゲンランプ２１によってニップ部Ｎを所定の温度にし、ニップ部Ｎにおいて用紙Ｐを矢印ｂ方向に搬送すると、該用紙Ｐにトナー像Ｔが定着させられる。

この場合、定着ベルト１１を張架ローラ等の複数の部材間に張設する必要がないので、押圧部材１３の断熱性を高く、熱容量を小さくすることによって、ニップ部Ｎ以外における放熱を少なくすることができる。したがって、温度の立上り時間を短くし、クイックスタート性を向上させることができる。

なお、定着装置を高速化するために用紙Ｐの搬送速度を高くしようとすると、用紙Ｐに十分な熱を供給する必要がある。そこで、前記ニップ部Ｎの幅（以下「ニップ幅」という。）が大きくされ、ニップ部Ｎの圧力が高くされる。

ところで、前記定着ベルト１１及び加圧ローラ１２の外周面には、用紙Ｐが搬送されるのに伴ってトナー像Ｔを構成するトナー、紙粉等が付着するのを防止するために、離型性の高い材料、例えば、ＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフルオロエチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素系の樹脂から成る表面層を形成するようにしている。

また、用紙Ｐの搬送速度及び定着ベルト１１の走行速度は、加圧ローラ１２の周速度で決まるが、加圧ローラ１２の熱膨張量が大きいと周速度が変化しやすく、用紙Ｐが画像形成部における転写部とニップ部Ｎとの間にまたがっているとき、前記加圧ローラ１２の周速度の変化に伴って、用紙Ｐが定着装置に引っ張られることがあり、その場合、トナー像が伸びたり、ぶれたりして、画像品位を低下させてしまう。

この場合、熱膨張量を小さくするために、加圧ローラ１２を構成する弾性層の肉厚を小さくすると、十分なニップ幅を得ることが困難になり、定着装置を高速化することができなくなってしまう。そこで、加圧ローラ１２の外周面に、ＰＦＡ等のフッ素系の樹脂から成るチューブを被覆し、加圧ローラ１２に外側から応力を加え、加圧ローラ１２の熱膨張量を小さくし、周速度が変化するのを抑制するようにしている。
特開平６−３４８１５６号公報

しかしながら、前記従来の定着装置においては、加圧ローラ１２の外周面に、例えば、ＰＦＡ等のフッ素系の樹脂から成るチューブを被覆すると、加圧ローラ１２と定着ベルト１１との間の摩擦力、及び加圧ローラ１２と用紙Ｐとの間の摩擦力が小さくなり、用紙Ｐの種類、環境の変化等によっては、定着ベルト１１を円滑に走行させたり、用紙Ｐを円滑に搬送したりすることができない場合が生じる。

本発明は、前記従来の定着装置の問題点を解決して、ベルトを円滑に走行させることができ、記録媒体を円滑に搬送することができる定着装置及び画像形成装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の定着装置においては、基材、該基材上に形成された弾性層及び該弾性層上に形成された離型層を備えたベルトと、該ベルトに接触させて配設された加圧部材と、前記ベルトより内側に配設され、該ベルトを押圧する押圧部材とを有する。

そして、前記ベルトの内周面の摩擦係数をμ_i とし、ベルトの外周面において、記録媒体の通過領域の摩擦係数をμ₀₁とし、記録媒体の非通過領域であり、前記摩擦係数μ₀₁より摩擦係数が大きくされた領域の摩擦係数をμ₀₂としたとき、
μ₀₁＜μ_i ＜μ₀₂
の関係が形成される。
また、前記記録媒体の非通過領域において前記弾性層が露出させられる。
そして、前記ベルトにおける最大通紙幅と弾性層露出幅との間に逃げ部が形成され、該逃げ部内に前記離型層の端部が位置させられる。

本発明によれば、定着装置においては、基材、該基材上に形成された弾性層及び該弾性層上に形成された離型層を備えたベルトと、該ベルトに接触させて配設された加圧部材と、前記ベルトより内側に配設され、該ベルトを押圧する押圧部材とを有する。

そして、前記ベルトの内周面の摩擦係数をμ_i とし、ベルトの外周面において、記録媒体の通過領域の摩擦係数をμ₀₁とし、記録媒体の非通過領域であり、前記摩擦係数μ₀₁より摩擦係数が大きくされた領域の摩擦係数をμ₀₂としたとき、
μ₀₁＜μ_i ＜μ₀₂
の関係が形成される。
また、前記記録媒体の非通過領域において前記弾性層が露出させられる。
そして、前記ベルトにおける最大通紙幅と弾性層露出幅との間に逃げ部が形成され、該逃げ部内に前記離型層の端部が位置させられる。

この場合、摩擦係数の小さい記録媒体が使用されても、また、離型性を有する加圧部材が使用されても、ベルトを走行させる走行力、及び記録媒体を搬送する搬送力を大きくすることができる。したがって、ベルトを円滑に走行させることができ、記録媒体を円滑に搬送することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、画像形成装置としての電子写真式のプリンタについて説明する。

図６は本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。

図に示されるように、プリンタ６０は、画像情報に応じてシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色ごとに現像剤像としてのトナー像を形成する作像装置６１Ｃ、６１Ｍ、６１Ｙ、６１Ｂｋ、該各作像装置６１Ｃ、６１Ｍ、６１Ｙ、６１Ｂｋと対向させて配設され、各作像装置６１Ｃ、６１Ｍ、６１Ｙ、６１Ｂｋとの間に各色の転写領域を形成し、各色のトナー像を記録媒体としての用紙に転写するベルト式の転写装置６２、前記転写領域に記録媒体としての用紙を給紙する第１の媒体供給部としての手差しトレイ６３、用紙の種類ごとに配設され、前記転写領域に用紙を給紙する第２の媒体供給部としての給紙カセット６４、前記手差しトレイ６３又は給紙カセット６４から給紙された用紙を、作像装置６１Ｃ、６１Ｍ、６１Ｙ、６１Ｂｋにおける画像の形成のタイミングに合わせて前記各転写領域に供給するレジストローラ７０、並びに前記転写領域において転写された後のトナー像を定着させる定着装置３０によって構成される。該定着装置３０は、ベルトとしての定着ベルト１１、該定着ベルト１１に接触させて配設された加圧部材としての加圧ローラ１２、前記定着ベルト１１の内側に配設され、該定着ベルト１１を押圧する押圧部材１３、ガイド７１等を備える。

なお、前記用紙には、一般にコピー等に使用される普通紙のほかに、ＯＨＰシート、カード、葉書、秤量約１００〔ｇ／ｍ² 〕相当以上の厚紙、封筒等を使用することができるだけでなく、熱容量の大きいいわゆる特殊シートを使用することもできる。

前記各作像装置６１Ｃ、６１Ｍ、６１Ｙ、６１Ｂｋは、いずれも同じ構造を有し、矢印Ａ方向に回転自在に配設された像担持体としての感光体ドラム６５、該感光体ドラム６５の回転方向に沿って順に配設された帯電装置としての帯電ローラ６７、現像装置６６、クリーニング装置６８等から成り、前記帯電装置６７と現像装置６６との間で、図示されない露光装置からの露光光６９を受けるようになっている。

なお、前記転写装置６２は、第１、第２のローラ７２、７３、第１、第２のローラ７２、７３間に張設され、矢印Ｂ方向に走行させられるエンドレスの転写媒体としての転写ベルト７４、該転写ベルト７４の内側において、各作像装置６１Ｃ、６１Ｍ、６１Ｙ、６１Ｂｋと対向させて回転自在に配設された転写ローラ７５を備える。

次に、前記構成のプリンタ６０の動作について説明する。

まず、プリンタ６０の図示されない電源が投入され、オペレータが画像の形成を開始する操作を行うと、各感光体ドラム６５は矢印Ａ方向に回転させられ、該各感光体ドラム６５は、回転に伴って帯電ローラ６７によって帯電させられる。続いて、前記各感光体ドラム６５は、露光光６９を受け、表面に画像情報に応じた静電潜像が形成される。そして、現像装置６６によって感光体ドラム６５に現像剤としてのトナーが付着させられ、静電潜像が現像されてトナー像が形成される。

そして、前記転写ベルト７４が矢印Ｂ方向に走行させられるのに伴って、用紙にシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が順に転写され、カラーのトナー像が形成される。続いて、前記用紙は、ガイド７１に受け渡され、該ガイド７１を介して定着装置３０のニップ部に供給され、用紙上のカラーのトナー像は、加熱され、加圧されて用紙に定着させられる。また、転写後に感光体ドラム６５上に残留しているトナーは、クリーニング装置６８によって掻き取られて除去される。

なお、本実施の形態において、感光体ドラム６５上のトナー像を直接用紙に転写するようになっているが、一旦エンドレスの転写媒体に転写した後に、用紙に転写することもできる。

ここで、まず、通常の定着装置において通紙中に発生する摩擦力について説明する。

図３は通常のベルト式の定着装置において通紙中に発生する摩擦力を示す図である。

図において、１１は、矢印ａ方向に回転させられる定着ベルト、１２は該定着ベルト１１と接触させて配設された加圧ローラ、１３は、前記定着ベルト１１の内側に配設され、定着ベルト１１を加圧ローラ１２に押圧し、定着ベルト１１と加圧ローラ１２との間にニップ部Ｎを形成する押圧部材、Ｌ₀ は定着装置に対して通紙可能な用紙Ｐの最大通紙幅、Ｌは定着ベルト１１の全長であり、該全長Ｌは、本実施の形態においては、最大通紙幅Ｌ₀ より長くされるが、最大通紙幅Ｌ₀ と等しくすることもできる。

そして、定着ベルト１１が矢印ａ方向に回転させられ、加圧ローラ１２が矢印Ｒ方向に回転させられ、用紙Ｐが矢印ｂ方向にニップ部Ｎを通過している場合、定着ベルト１１の内周面と押圧部材１３の当接面との間に、定着ベルト１１の走行を阻止する方向に摩擦力ｆ₁ が作用するとともに、前記ニップ部Ｎにおける用紙Ｐが通過する領域、すなわち、通過領域内において、定着ベルト１１の外周面と用紙Ｐの表面との間に、用紙Ｐを介して定着ベルト１１を走行させる方向に摩擦力ｆ₂ が、加圧ローラ１２の外周面と用紙Ｐの裏面との間に、用紙Ｐを搬送する方向に摩擦力ｆ₃ が作用し、用紙Ｐの通過領域の左右の領域、すなわち、非通過領域において、定着ベルト１１の外周面と加圧ローラ１２の外周面との間に、直接定着ベルト１１を走行させる方向に摩擦力ｆ₄ が作用する。

この場合、定着ベルト１１を円滑に走行させ、用紙Ｐを円滑に搬送するためには、各摩擦力ｆ₁ 〜ｆ₄ において、
ｆ₁ ＜ｆ₂ ＋ｆ₄ ＜ｆ₃
の関係を形成する必要がある。

ところが、前述されたように、前記定着ベルト１１及び加圧ローラ１２の外周面にフッ素系の樹脂から成る表面層を形成すると、摩擦力ｆ₂ 、ｆ₄ の合力ｆ₂ ＋ｆ₄ を十分に大きくすることができない。

そこで、押圧部材１３の当接面に低摩擦層をコーティングしたり、摺動用のグリス等を塗布したりして、摩擦力ｆ₁ を小さくするようにしているが、低摩擦層のコーティング、摺動用のグリス等は、耐久性が低いので、劣化が進むと、摩擦力ｆ₁ が大きくなり、
ｆ₁ ＞ｆ₂ ＋ｆ₄
の関係が形成され、定着ベルト１１を円滑に走行させることができず、定着ベルト１１と用紙Ｐとの間で滑りが生じ、画像に大きな乱れが生じたり、用紙Ｐにしわが発生したりしてしまう。

また、摩擦係数の小さい用紙Ｐを高温・高湿の環境下で使用し、ニップ部Ｎを通紙させると、摩擦力ｆ₂ が極端に小さくなり、
ｆ₁ ＞ｆ₂ ＋ｆ₄
の関係が形成され、同様に、定着ベルト１１を円滑に走行させることができず、定着ベルト１１と用紙Ｐとの間で滑りが生じ、画像に大きな乱れが生じたり、用紙Ｐにしわが発生したりしてしまう。

さらに、加圧ローラ１２の外周面に、フッ素系の樹脂から成る前記表面層が形成されるので、摩擦力ｆ₃ が小さくなり、
ｆ₂ ＞ｆ₃
の関係が形成され、加圧ローラ１２と用紙Ｐとの間で滑りが発生し、該用紙Ｐを円滑に搬送することができなくなってしまう。この現象は、プリンタの画像形成速度（加圧ローラ１２の周速度とほぼ等しい。）が高いほど発生しやすい。

ところで、定着ベルト１１の外周面の摩擦係数μ１と加圧ローラ１２の外周面の摩擦係数μ２は
μ１＜μ２
の関係が形成されるようにするのが、好ましい。これは、用紙Ｐの画像が形成される側においては、定着ベルト１１の摩擦係数μ１を小さくすることによって、定着ベルト１１とトナー像との離型性を高くする必要があり、また、用紙Ｐの画像が形成されない側においては、両面印刷時の加圧ローラ１２とトナー像との離型性を満足する範囲において摩擦係数μ２を大きくすることによって、加圧ローラ１２の回転による用紙Ｐの搬送力を大きくする必要があるからである。

そこで、加圧ローラ１２の外周面に、フッ素系の樹脂から成る前記表面層を形成することなく、加圧ローラとして、芯金の上にシリコーンゴム層を形成したり、該シリコーンゴム層の上にフッ素樹脂が混入されたフッ素ゴムラテックスを被覆したりすることもできるが、この場合、加圧ローラ１２の耐久性が低くなってしまう。

また、摩擦係数の大きい樹脂が添加されたフッ素系の樹脂を被覆して、加圧ローラ１２の外周面の摩擦係数を大きくすることが試みられているが、摩擦係数を大きくすることができても、離型性、耐久性等がその分低くなってしまう。

次に、このことを前提に、用紙Ｐを円滑に搬送することができようにした本発明の定着装置３０について説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における定着装置の要部を示す部分断面図、図４は本発明の第１の実施の形態における定着装置の要部を示す断面図、図５は本発明の第１の実施の形態における定着ベルトの断面図である。

図において、４１、４２は定着装置本体の左右の側板であり、加圧ローラ１２は、芯金軸１２ａの両端において、それぞれ軸受４１ａ、４２ａを介して側板４１、４２によって回転自在に支持される。前記芯金軸１２ａの一端には、歯車２２が取り付けられ、該歯車２２に駆動部としてのモータＭから回転が伝達され、加圧ローラ１２が回転させられる。

本実施の形態においては、定着ベルト１１を加熱するために、熱源として出力８００〔Ｗ〕のハロゲンランプ２１が定着ベルト１１内に配設される。そして、図示されない制御部は、ハロゲンランプ２１を通電し、定着ベルト１１を内側から加熱して、定着ベルト１１の表面温度を定着に適当な所定の温度（例えば、１５０〜２００〔℃〕）に保持する。なお、用紙の幅に対応させて、複数のハロゲンランプを配設し、通過する用紙に合わせて所定のハロゲンランプを選択的に通電することもできる。

そして、押圧部材１３は、定着ベルト１１の内側において、定着ベルト１１の軸方向に沿って延在させられ、剛性及び耐熱性を有する材料から成り、本実施の形態においては、定着ベルト１１の内周面に当接させて配設された耐熱樹脂部材１３ａ、及び該耐熱樹脂部材１３ａより上方に配設され、耐熱樹脂部材１３ａを包囲して支持するＵ字型の金属製の剛性部材１３ｂを備え、前記耐熱樹脂部材１３ａは定着ベルト１１をニップ部Ｎに案内するガイド部材としても機能する。

本実施の形態においては、前記耐熱樹脂部材１３ａの周囲に、厚さが５０〔μｍ〕の離型性の高いフッ素系の樹脂、例えば、ＰＦＡのチューブを被覆することによって、耐熱樹脂部材１３ａの定着ベルト１１と当接する当接面に摺動部材としてＰＦＡの表面層１３ｃを形成し、押圧部材１３と定着ベルト１１の内周面との間の摩擦力を小さくし、定着ベルト１１を円滑に走行させることができるようにしている。

また、前記摺動部材として、前記ＰＦＡに代えてＰＴＦＥの表面層を形成したり、フッ素コーティング付きのガラスクロス等を耐熱樹脂部材１３ａに被覆したりすることもできる。さらに、摺動部材として、耐熱樹脂部材１３ａに耐熱性の高いシリコーンゴム等から成る弾性層を形成することもできる。この場合、フッ素コーティング付きのガラスクロス等を弾性層に更に被覆するとともに、弾性層にフッ素オイル等を含浸させるのが好ましい。

また、３１、３２は定着ベルト１１の両端に配設され、定着ベルト１１の搬送を安定化させるためのガイドとして機能するフランジ部材であり、該フランジ部材３１、３２は、定着ベルト１１と対向する規制面ｓ１、ｓ２を備え、定着ベルト１１の端面との間に、所定の、本実施の形態においては、１〜２〔ｍｍ〕の距離を置いて配設され、前記規制面ｓ１、ｓ２によって定着ベルト１１の長手方向の位置を規制する。前記規制面ｓ１、ｓ２は、定着ベルト１１が正規の位置にあるときは定着ベルト１１と接触せず、定着ベルト１１が回転中に長手方向の一方側又は他方側に寄ったときに定着ベルト１１の端面と当接することによって、定着ベルト１１を所定の範囲内に位置させる役割を果たす。

前記加圧ローラ１２には、芯金軸１２ａの外周面に、耐熱性及び断熱性の高いスポンジ材料から成るローラ状の弾性層１２ｂが形成され、該弾性層１２ｂの外周面に離型性及び耐久性の高い離型層１２ｃが形成される。本実施の形態においては、前記離型層１２ｃとして、厚さが３０〔μｍ〕のＰＦＡのチューブを被覆することによって形成される。前記加圧ローラ１２は、外径が３５〔ｍｍ〕、長さが４５０〔ｍｍ〕にされる。

前記ハロゲンランプ２１、押圧部材１３、フランジ部材３１、３２、定着ベルト１１等から成る定着ベルトアッセンブリが、両端を左右の側板４１、４２の外側に突出させた状態で加圧ローラ１２の上側に配設される。そして、左右の側板４１、４２の外側折り曲げ部ｐ１、ｐ２とフランジ部材３１、３２のばね受け面ｓ３、ｓ４との間に、付勢部材としての加圧ばね４１ｂ、４２ｂが配設される。

該加圧ばね４１ｂ、４２ｂの付勢力は、定着ベルトアセンブリを下方に向けて付勢し、フランジ部材３１、３２及び押圧部材１３を、定着ベルト１１を介して加圧ローラ１２の上面に総圧１０〜３０〔ｋｇｆ〕程度で圧接させ、ニップ部Ｎを形成する。

前記定着ベルト１１は、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、ニッケル−コバルト合金等の強磁性の導電性金属から成るエンドレスの基材１１ｃの外周面に、接着を強固にするためのプライマー層を塗布し、その上に、シリコーンゴム、フッ素ゴム、フルオロシリコーンゴム等を薄く被覆することによって、弾性層１１ｂが形成される。

さらに、該弾性層１１ｂの外周面にプライマー層を塗布し、その上に、トナー等が付着するのを防止するために、通過領域に離型性及び耐熱性が高いＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等のフッ素系の樹脂から成る離型層１１ａが形成される。前記フッ素系の樹脂のほかに、シリコーン樹脂、フルオロシリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料を使用することができる。

前記基材１１ｃは、薄いほど、ハロゲンランプ２１の発熱エネルギーがトナー像に伝達される効率が高く、厚いほど、定着ベルト１１の走行の安定性が高い。そこで、基材１１ｃの厚さは１０〔μｍ〕以上１００〔μｍ〕未満とする。また、弾性層１１ｂは、薄いほど、前記ハロゲンランプ２１の発熱エネルギーがトナー像に伝達される効率が高く、厚いほど、定着ベルト１１の走行の安定性が高く、トナー像の厚さの変化に追従し、画像品位を向上させることができる。そこで、弾性層１１ｂの厚さは１００〔μｍ〕以上１０００〔μｍ〕未満とする。さらに、離型層１１ａは、薄いほど、前記ハロゲンランプ２１の発熱エネルギーがトナー像に伝達される効率が高く、トナーの分離性が高く、トナー像の厚さの変化に対する追従性が高く、厚いほど、対摩耗性及び耐久性が高い。そこで、離型層１１ａの厚さは１〔μｍ〕以上１００〔μｍ〕未満とする。

本実施の形態においては、基材１１ｃとして、内径が３５〔ｍｍ〕、厚さが４０〔μｍ〕のステンレス鋼を使用し、弾性層１１ｂとして、ゴム硬度が５度（ＪＩＳ−Ａ）の液状シリコーンゴムを厚さが２００〔μｍ〕になるように形成し、離型層１１ａとして３０〔μｍ〕の厚さのＰＦＡのチューブを被覆し、プライマー層も含め総厚が約２７０〔μｍ〕、全長が４５０〔ｍｍ〕の外径寸法を有する定着ベルト１１を形成した。

前記定着ベルト１１には、前述されたように、用紙の通過領域に離型層１１ａが形成され、非通過領域には離型層１１ａを形成せず、弾性層１１ｂを露出させられる。なお、前記離型層１１ａの離型層幅Ｌ₁ は用紙Ｐの最大通紙幅Ｌ₀ よりわずかに大きくされる。

本実施の形態においては、最大通紙幅Ｌ₀ が３３０〔ｍｍ〕であるのに対して、左右に３〔ｍｍ〕の距離から成るマージンを置いて３３６〔ｍｍ〕の離型層幅Ｌ₁ が形成され、その左右に約５７〔ｍｍ〕の弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′が形成される。したがって、定着ベルト１１の全長Ｌは
Ｌ＝Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ＋Ｌ₂ ′
＝３３６＋５７×２
＝４５０〔ｍｍ〕
になる。

次に、前記構成の定着装置３０の動作について説明する。

まず、加圧ローラ１２はモータＭから回転が伝達され、所定の周速度で回転させられる。これに伴って、ニップ部Ｎにおける前記加圧ローラ１２の外周面と定着ベルト１１の外周面との間に作用する摩擦力で、定着ベルト１１は、内周面を押圧部材１３の当接面に密着させて摺動させながら、加圧ローラ１２の周速度とほぼ等しい速度で走行せられる。

このとき、定着ベルト１１は、ニップ部Ｎとその近傍以外の部分においてテンションが加わらない状態に置かれ、走行に伴って、押圧部材１３の長手方向に移動しようとすると、前記規制面ｓ１、ｓ２に定着ベルト１１の端面が当たる。したがって、定着ベルト１１の幅方向の移動が規制される。

そして、ハロゲンランプ２１が通電され、ハロゲンランプ２１の発熱によって定着ベルト１１の外周面（ニップ部Ｎ）が加熱され、所定の温度になると、ニップ部Ｎに用紙が供給され、ニップ部Ｎにおいてトナー像が定着ベルト１１の外周面と密着し、定着ベルト１１と共に移動する。その間に、ハロゲンランプ２１の熱が定着ベルト１１を介してトナー像に伝達され、トナー像が加熱され、加圧され、用紙に定着させられる。該用紙はニップ部Ｎを通過すると、定着ベルト１１の外周面から曲率によって分離させられ、排出される。

次に、前記構成の定着装置３０において通紙中に発生する摩擦力について説明する。

図７は本発明の第１の実施の形態における通紙中に発生する摩擦力を示す図、図８は本発明の第１の実施の形態における定着装置の各部材の摩擦係数を示す図である。

前記ニップ部Ｎ（図１）を用紙Ｐが矢印ｂ方向に搬送されるとき、用紙Ｐの通過領域内では定着ベルト１１の離型層１１ａと用紙Ｐの表面との間に、用紙Ｐを介して定着ベルト１１を走行させる方向に摩擦力ｆ₂ が作用し、用紙Ｐの非通過領域では加圧ローラ１２の外周面と定着ベルト１１の弾性層１１ｂとの間に、直接定着ベルト１１を走行させる方向に摩擦力ｆ₄ 、ｆ₄ ′が作用する。

したがって、摩擦力ｆ₂ 、ｆ₄ 、ｆ₄ ′の合力ｆ₂ ＋ｆ₄ ＋ｆ₄ ′によって、定着ベルト１１は矢印ａ方向に従動して走行させられる。このとき、定着ベルト１１の内周面と押圧部材１３の当接面との間に定着ベルト１１の走行を阻止する方向に摩擦力ｆ₁ が作用するので、定着ベルト１１を円滑に走行させるためには、前記合力ｆ₂ ＋ｆ₄ ＋ｆ₄ ′を摩擦力ｆ₁ より大きくする必要がある。

また、離型性及び耐久性を高くするために、加圧ローラ１２の外周面にＰＦＡの離型層１２ｃが形成されるので、加圧ローラ１２の外周面と用紙Ｐの裏面との間に、用紙Ｐを搬送する方向に作用する摩擦力ｆ₃ は、摩擦力ｆ₂ とほぼ等しくなる。さらに、仮に、摩擦係数の小さい用紙Ｐを使用すると、摩擦力ｆ₂ は小さくなり、同様に摩擦力ｆ₃ も小さくなるので、用紙Ｐの摩擦係数に依存することなく、定着ベルト１１を円滑に走行させ、用紙Ｐを円滑に搬送するためには、摩擦力ｆ₁ 、ｆ₂ 、ｆ₄ 、ｆ₄ ′を、
ｆ₂ ＜ｆ₁ ＜ｆ₂ ＋ｆ₄ ＋ｆ₄ ′
の関係に置く必要がある。

このような関係式で、前記摩擦力ｆ₂ が０に近似されると、
ｆ₂ ＜ｆ₁ ＜ｆ₄ ＋ｆ₄ ′（ｆ₂ ≒０）
の関係が成立することになるので、定着ベルト１１を円滑に走行させ、用紙Ｐを円滑に搬送することができる。

ここで、図８に示されるように、押圧部材１３の当接面の摩擦係数をμ₁ とし、定着ベルト１１の内周面（加熱側の面）の摩擦係数をμ_i とし、ベルト１１の外周面（加熱側の面と対向する面）において、離型層１１ａの摩擦係数をμ₀₁とし、弾性層１１ｂの摩擦係数をμ₀₂とし、用紙Ｐの表面の摩擦係数をμ₂ とし、用紙Ｐの裏面の摩擦係数をμ₃ とし、加圧ローラ１２の外周面の摩擦係数をμ₄ とすると、本実施の形態においては、押圧部材１３の当接面に表面層１３ｃが形成されるので、
μ₁ ＝μ₀₁＝μ₄
になる。また、用紙Ｐの両面の摩擦係数μ₂ 、μ₃ が、前記当接面の摩擦係数μ₁ と等しいとすると（この場合、ＯＨＰシート、コート紙等の摩擦係数より小さくなる。）、
μ₁ ＝μ₀₁＝μ₂ ＝μ₃ ＝μ₄
になり、前述された摩擦力の関係を定着ベルト１１の摩擦係数で表すことができる。

すなわち、ニップ幅をｎとしたとき、ニップ幅ｎ×定着ベルト１１の全長Ｌの受ける加圧力をＦとし、ニップ幅ｎ×離型層幅Ｌ₁ の受ける加圧力をＦ₁ とし、ニップ幅ｎ×弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′の受ける加圧力をＦ₂ 、Ｆ₂ ′とすると、
μ₀₁・Ｆ₁ ＜μ_i ・Ｆ＜μ₀₁・Ｆ₁ ＋μ₀₂（Ｆ₂ ＋Ｆ₂ ′）
Ｆ＝Ｆ₁ ＋Ｆ₂ ＋Ｆ₂ ′
となる。

ここで、各部材表面の受ける加圧力Ｆ、Ｆ₁ 、Ｆ₂ 、Ｆ₂ ′は全長Ｌ、離型層幅Ｌ₁ 及び弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′の比となるので、
μ₀₁・Ｌ₁ ＜μ_i ・Ｌ＜μ₀₁・Ｌ₁ ＋μ₀₂（Ｌ₂ ＋Ｌ₂ ′）
となる。

本実施の形態において、ＰＦＡの摩擦係数は０．２であり、ステンレス鋼の摩擦係数は０．３であり、シリコーンゴムの摩擦係数は０．９であり、全長Ｌが４５０〔ｍｍ〕であり、離型層幅Ｌ₁ が３３６〔ｍｍ〕であり、弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′が５７〔ｍｍ〕である。したがって、前述された関係が成立する。

また、定着ベルト１１において、摩擦係数μ_i 、μ₀₁、μ₀₂が、
μ₀₁＜μ_i ＜μ₀₂
の関係を形成するように、基材１１ｃ、離型層１１ａ及び弾性層１１ｂの各材料が選択される。なお、この場合、単一の材料を選択して摩擦係数μ_i 、μ₀₁、μ₀₂を調整したり、複数の材料を組み合わせることによって摩擦係数μ_i 、μ₀₁、μ₀₂を調整したりすることができる。

このように、本実施の形態においては、摩擦係数μ₂ 、μ₃ の小さい用紙Ｐが使用されて摩擦力ｆ₂ が小さくなっても、また、離型性を有する加圧ローラ１２によって摩擦力ｆ₃ が小さくなっても、摩擦力ｆ₄ ＋ｆ₄ ′を大きくすることによって、定着ベルト１１を走行させる力を表す走行力、及び用紙Ｐを搬送する力を表す搬送力を大きくすることができる。

そして、前記用紙Ｐの摩擦係数μ₂ 、μ₃ が大きくなると、摩擦力ｆ₁ 、ｆ₂ において、
ｆ₂ ＞ｆ₁
の関係が成立することがあるが、このときも、摩擦力ｆ₁ 、ｆ₄ 、ｆ₄ ′において、
ｆ₁ ＜ｆ₄ ＋ｆ₄ ′
の関係が成立するので、定着ベルト１１を円滑に走行させることができ、用紙Ｐを円滑に搬送することができる。

また、押圧部材１３による摩擦力ｆ₁ が大きくなっても、前述された関係が成立するように弾性層１１ｂの材料を変更することによって摩擦係数μ₀₂を大きくしたり、弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′を大きくしたりすることによって、定着ベルト１１の走行力及び用紙Ｐの搬送力を確保することができる。

このように、本実施の形態においては、定着ベルト１１に離型層１１ａが、加圧ローラ１２に離型層１２ｃが形成されるので、長期にわたって、定着ベルト１１及び加圧ローラ１２の外周面が汚れることがなく、安定した離型性及び耐久性を確保することができ、定着ベルト１１を円滑に走行させ、用紙Ｐを円滑に搬送することができる。その結果、ニップ部Ｎを通過する用紙Ｐと定着ベルト１１又は加圧ローラ１２との間で滑りが発生するのを防止することができ、画像品位を向上させることができる。

また、加圧ローラ１２の外周面に、離型層１２ｃとしてチューブが被覆されるので、加圧ローラ１２に外側から応力を加え、加圧ローラ１２の熱膨張量を小さくし、周速度が変化するのを抑制することができる。したがって、用紙Ｐを安定させて搬送することができる。

そして、定着ベルト１１の弾性層１１ｂの一部を露出するだけで、定着ベルト１１の摩擦係数を大きくすることができるので、別部材を追加したり工程を追加したりする必要がなく、定着装置３０のコストを低くすることができる。

ところで、本発明を、押圧部材及び張架ローラ等の複数の部材間に定着ベルトを張設するようにした定着装置に適用することができる。なお、図４の定着装置と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略する。

図９は本発明の第１の実施の形態における他の定着装置の要部を示す断面図である。

この場合、定着ベルト１１は、押圧部材１３、第１のローラとしての定着ローラ９１、及び第２のローラとしての張架ローラ９２間に張設され、前記定着ローラ９１内にハロゲンランプ２１が配設される。なお、Ｍはモータ、Ｔはトナー像である。

図１０は本発明の第１の実施の形態における更に他の定着装置の要部を示す断面図である。

この場合、定着ベルト１１は、複数の、例えば、２つの第１、第２の張架ローラ９３、９４間に張設され、第１の張架ローラ９３内にハロゲンランプ２１が配設される。そして、前記第２の張架ローラ９４は前記定着ベルト１１を介して加圧ローラ１２に押圧させられる。

次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図１１は本発明の第２の実施の形態における定着装置の要部を示す断面図である。

図において、８１は押圧部材であり、該押圧部材８１において、熱伝導性が高いセラミックから成るアルミナ基板の表面に、長手方向に配設された熱源としての、かつ、低熱容量の線状加熱体から成る図示されないセラミックヒータが形成される。なお、該セラミックヒータは、通電発熱抵抗材料を細帯状に塗工して形成され、発熱体層を構成する。

次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図１２は本発明の第３の実施の形態における定着装置の要部を示す断面図である。

図において、８５はコア、８６はコイルであり、前記定着ベルトの基材１１ｃ（図５）は、前述されたように、ニッケル、鉄、ステンレス鋼、ニッケル−コバルト合金等の強磁性の導電性金属から成る。したがって、前記コイル８６に所定の電流を流すと、磁界Ｑ１が形成され、前記ベルトとしての定着ベルト１１の基材１１ｃに渦電流が発生し、ジュール熱によって基材１１ｃが発熱し、加熱される。

なお、この場合、基材１１ｃ及びコイル８６によって熱源が構成される。また、前記基材１１ｃを、強磁性の導電性金属が添加された耐熱性の高い樹脂、すなわち、耐熱性樹脂、例えば、ポリイミドによって形成することもできる。さらに、弾性層１１ｂに強磁性を有する導電性金属を添加することもできる。

ところで、前記第１の実施の形態においては、定着ベルト１１の外周面の用紙Ｐの非通過領域の摩擦係数μ₀₂（図８）を大きくするために、離型層１１ａを定着ベルト１１の全長Ｌより短く形成し、弾性層１１ｂを露出させるようになっている。ところが、弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′を大きくすると、プリンタが大型化してしまう。

そこで、プリンタを小型化することができるようにした本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態における定着装置３０の構造については、前記第１の実施の形態における定着装置３０の構造と同様であるので、図１を援用して説明する。

この場合、全長Ｌが４０４〔ｍｍ〕のベルトとしての定着ベルト１１が使用される。最大通紙幅Ｌ₀ が３３０〔ｍｍ〕であるのに対して、左右に３〔ｍｍ〕の距離から成るマージンを置いて離型層幅Ｌ₁ を３３６〔ｍｍ〕で形成し、その左右に弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′を約３４〔ｍｍ〕が形成される。したがって、定着ベルト１１の全長Ｌは
Ｌ＝Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ＋Ｌ₂ ′
＝３３６＋３４×２
＝４０４〔ｍｍ〕
になる。

次に、前記構成の定着装置３０において通紙中に発生する摩擦力について説明する。

前記ニップ部Ｎを記録媒体としての用紙Ｐが矢印ｂ方向に搬送されるとき、図７に示されるように、用紙Ｐの通過領域内では前記離型層１１ａと用紙Ｐの表面との間に前記摩擦力ｆ₂ が作用し、用紙Ｐの非通過領域では加圧部材としての加圧ローラ１２の外周面と前記弾性層１１ｂとの間に前記摩擦力ｆ₄ 、ｆ₄ ′が作用する。

したがって、摩擦力ｆ₂ 、ｆ₄ 、ｆ₄ ′の合力ｆ₂ ＋ｆ₄ ＋ｆ₄ ′によって、定着ベルト１１は矢印ａ方向に従動して走行させられる。このとき、定着ベルト１１の内周面と押圧部材１３の当接面との間に前記摩擦力ｆ₁ が作用するので、定着ベルト１１を円滑に走行させるためには、前記合力ｆ₂ ＋ｆ₄ ＋ｆ₄ ′を摩擦力ｆ₁ より大きくする必要がある。

また、離型性及び耐久性を高くするために、加圧ローラ１２にＰＦＡの離型層１２ｃが形成されるので、加圧ローラ１２の外周面と用紙Ｐの裏面との間に作用する摩擦力ｆ₃ は、摩擦力ｆ₂ とほぼ等しくなる。さらに、摩擦係数の小さい用紙Ｐを使用した場合には、摩擦力ｆ₂ は小さくなり、同様に摩擦力ｆ₃ も小さくなる。

ここで、用紙Ｐの摩擦係数に関係なく、定着ベルト１１を円滑に走行させ、用紙Ｐを円滑に搬送するためには、摩擦力ｆ₁ 、ｆ₂ 、ｆ₄ 、ｆ₄ ′を、
ｆ₁ ＜ｆ₂ ＋ｆ₄ ＋ｆ₄ ′
の関係に置く必要がある。

ここで、図８に示されるように、押圧部材１３の当接面の摩擦係数をμ₁ とし、定着ベルト１１の内周面の摩擦係数をμ_i とし、離型層１１ａの摩擦係数をμ₀₁とし、弾性層１１ｂの摩擦係数をμ₀₂とし、用紙Ｐの表面の摩擦係数をμ₂ とし、用紙Ｐの裏面の摩擦係数をμ₃ とし、加圧ローラ１２の外周面の摩擦係数をμ₄ とすると、本実施の形態においては、押圧部材１３の当接面に表面層１３ｃが形成されるので、
μ₁ ＝μ₀₁＝μ₄
になる。また、用紙Ｐの両面の摩擦係数μ₂ 、μ₃ が前記当接面の摩擦係数μ₁ と等しいとすると（用紙Ｐの定着ベルト１１側の面の摩擦係数μ₂ はＯＨＰシート、コート紙等の摩擦係数より小さい。）、
μ₁ ＝μ₀₁＝μ₂ ＝μ₃ ＝μ₄
になり、前述された摩擦力の関係を定着ベルト１１の摩擦係数で表すことができる。

すなわち、ニップ幅をｎとしたとき、ニップ幅ｎ×定着ベルト１１の全長Ｌの受ける加圧力をＦとし、ニップ幅ｎ×離型層幅Ｌ₁ の受ける加圧力をＦ₁ とし、ニップ幅ｎ×弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′の受ける加圧力をＦ₂ 、Ｆ₂ ′とすると、
μ₀₁・Ｆ₁ ＜μ_i ・Ｆ＜μ₀₁・Ｆ₁ ＋μ₀₂（Ｆ₂ ＋Ｆ₂ ′）
Ｆ＝Ｆ₁ ＋Ｆ₂ ＋Ｆ₂ ′
となる。

ここで、各部材表面の受ける加圧力Ｆ、Ｆ₁ 、Ｆ₂ 、Ｆ₂ ′は全長Ｌ、離型層幅Ｌ₁ 及び弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′の比となるので、
μ₀₁・Ｌ₁ ＜μ_i ・Ｌ＜μ₀₁・Ｌ₁ ＋μ₀₂（Ｌ₂ ＋Ｌ₂ ′）
となる。

本実施の形態において、ＰＦＡの摩擦係数は０．２であり、ステンレス鋼の摩擦係数は０．３であり、シリコーンゴムの摩擦係数は０．９であり、全長Ｌが４０４〔ｍｍ〕であり、離型層幅Ｌ₁ が３３６〔ｍｍ〕であり、弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′が３４〔ｍｍ〕である。したがって、前述された関係が成立する。

このとき、定着ベルト１１において、
Ｌ＝Ｌ₁ ＋Ｌ₂ ＋Ｌ₂ ′
であるので、
（μ_i −μ₀₁）×Ｌ₁ ／（μ₀₂−μ_i ）＜Ｌ₂ ＋Ｌ₂ ′
と表すことができる。

このように、本実施の形態においては、摩擦係数μ₂ 、μ₃ の小さい用紙Ｐを使用することによって摩擦力ｆ₂ が小さくなっても、また、離型性の高い加圧ローラ１２を使用することによって摩擦力ｆ₃ が小さくなっても、摩擦力ｆ₄ 、ｆ₄ ′を大きくすることによって、定着ベルト１１及び用紙Ｐの搬送力を大きくすることができる。

そして、前記用紙Ｐの摩擦係数μ₂ 、μ₃ が小さくなり、
ｆ₂ ＜ｆ₁
の関係になった場合でも、
ｆ₁ ＜ｆ₂ ＋ｆ₄ ＋ｆ₄ ′
が成立することによって、定着ベルト１１を円滑に走行させることができ、用紙Ｐを円滑に搬送することができる。また、前記用紙Ｐの摩擦係数μ₂ 、μ₃ が大きくなった場合、
ｆ₂ ＞ｆ₁
の関係が成立することがあるが、このときも、
ｆ₁ ＜ｆ₂ ＋ｆ₄ ＋ｆ₄ ′
の関係が成立することによって、定着ベルト１１を円滑に走行させることができ、用紙Ｐを円滑に搬送することができる。

さらに、押圧部材１３による摩擦力ｆ₁ が大きくなっても、前述された関係が成立するように、摩擦係数μ₀₂及び弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′を設定すると、定着ベルト１１の走行力及び用紙Ｐの搬送力を確保することができる。

このように、本実施の形態においては、摩擦係数μ_i 、μ₀₁、μ₀₂、離型層幅Ｌ₁ 、及び弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′の合計について、
（μ_i −μ₀₁）×Ｌ₁ ／（μ₀₂−μ_i ）＜Ｌ₂ ＋Ｌ₂ ′
の関係が成立するので、定着装置３０を小型化することができる。

ところで、前記各実施の形態において、定着装置３０においては、定着ベルト１１が走行方向に対して直角の方向に移動して偏るのを規制するために、耐熱性及び摺動性の高い樹脂等によって成形されたガイドとしての前記フランジ部材３１、３２が配設される。該フランジ部材３１、３２は、定着ベルト１１に寄りが発生すると、定着ベルト１１と当接させられ、寄りを防止する構造を有する。ところが、前記定着ベルト１１は、導電性金属から成るエンドレスの基材１１ｃの外周面に、弾性層１１ｂが形成され、該弾性層１１ｂの上に離型層１１ａが形成されるようになっているので、定着ベルト１１が偏るのに伴って、定着ベルト１１の縁部がフランジ部材３１、３２と摺動すると、フランジ部材３１、３２が削られ、定着装置３０の耐久性が低下してしまう。

図１３は本発明の第５の実施の形態におけるベルト式の定着装置の要部を示す断面図、図１４は本発明の第５の実施の形態における定着ベルトの断面図である。

図に示されるように、定着ベルト１１の基材１１ｄは耐熱性樹脂によって形成され、耐熱性樹脂としては、ポリイミド、ポリアミドイド、ポリエーテルケトン等が使用される。前記基材１１ｄの厚さは、熱伝導及び強度のバランスから３０〜１００〔μｍ〕にするのが好ましい。また、前記弾性層１１ｂは、画像の均一性を得るためにシリコーンゴム、フッ素ゴム等の耐熱ゴムによって形成され、厚さは１００〜１０００〔μｍ〕程度にされる。そして、前記離型層１１ａは、耐熱性及び耐久性の高いフッ素系の樹脂等によって形成され、弾性層１１ｂに被覆される。

本実施の形態においては、基材１１ｄとしては、内径が３５〔ｍｍ〕、層厚が７０〔μｍ〕のポリイミドを使用し、弾性層１１ｂとしてゴム硬度が２０度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）の液状シリコーンゴムを層厚が１６０〔μｍ〕になるように形成し、離型層１１ａとして３０〔μｍ〕の厚さのＰＦＡのチューブを被覆し、プライマー層も含め総厚が約２７０〔μｍ〕、全長が４５０〔ｍｍ〕の外径寸法を有する定着ベルト１１を形成した。

また、５１は熱伝導性及び耐熱性の高い材料、本実施の形態においては、金属材料から成る、案内部材としての金属薄板部材であり、該金属薄板部材５１は、円弧状の形状を有し、押圧部材１３より上方において定着ベルト１１の内周面に沿って配設され、両端が押圧部材１３に固定される。なお、本実施の形態において、金属薄板部材５１は、厚さ０．８〔ｍｍ〕のステンレス鋼によって形成され、金属薄板部材５１の内側に熱源としてのハロゲンランプ２１が配設される。そして、前記金属薄板部材５１は定着ベルト１１を案内するとともに、ハロゲンランプ２１からの熱を金属薄板部材５１に伝達する。

次に、前記構成の定着装置３０の動作について説明する。

まず、加圧部材としての加圧ローラ１２はモータＭ（図１）から回転が伝達され、所定の周速度で回転させられる。これに伴って、ニップ部Ｎにおける前記加圧ローラ１２の外周面と定着ベルト１１の外周面との間に作用する摩擦力で、定着ベルト１１は、固定された金属薄板部材５１に沿って従動する回転状態になる。すなわち、前記定着ベルト１１は内周面を金属薄板部材５１及び押圧部材１３の当接面に密着させて摺動させながら、加圧ローラ１２の周速度とほぼ等しい速度で走行せられる。

そして、その間、定着ベルト１１は、ハロゲンランプ２１によって加熱された金属薄板部材５１によって案内され、その間に伝達された熱によって、第１の実施の形態と同様に加熱され、同様な定着処理が行われる。

本実施の形態においては、特に、何らかの原因によって定着装置３０が異常停止させられ、かつ、ハロゲンランプ２１の暴走が起こった場合でも、定着ベルト１１とハロゲンランプ２１との間に金属薄板部材５１が配設されるので、定着ベルト１１が熱により破損するのを防止することができる。なお、定着ベルト１１の内周面と金属薄板部材５１及び押圧部材１３の当接面との間に定着ベルト１１の走行を阻止する方向に摩擦力ｆ₁ が作用するが、第１の実施の形態と同様に、定着ベルト１１において、非通過領域には離型層１１ａが形成されず、弾性層１１ｂが露出させられるので、加圧ローラ１２の外周面と定着ベルト１１の弾性層１１ｂとの間に、直接定着ベルト１１を走行させる方向に摩擦力ｆ₄ 、ｆ₄ ′が作用する。その結果、定着ベルト１１の走行力及び用紙Ｐの搬送力を確保することができる。

このように、本実施の形態においては、定着ベルト１１の基材１１ｄに耐熱性樹脂が使用されるので、定着ベルト１１の走行に伴って、ガイド部材としてのフランジ部材３１、３２が削られることがなく、定着装置３０の耐久性を向上させることができる。

なお、本実施の形態においては、基材１１ｄに耐熱性樹脂が使用され、該耐熱性樹脂が弾性を有するので、定着ベルト１１に加わる曲げストレスを小さくすることができるが、高速で走行させると、耐熱性樹脂が弾性を有するので、円形の形状を保持して走行させることが困難になり、定着ベルト１１が振れてしまい、フランジ部材３１、３２に偏ってしまう。そこで、前記定着ベルト１１ｄに、一定の間隔を設けて前記金属薄板部材５１を配設するのが望ましい。その場合、定着ベルト１１を、高速で走行させても、円形の形状を保持して走行させることができ、定着ベルト１１が振れるのを防止することができ、フランジ部材３１、３２に偏るのを防止することができる。

ところで、第５の実施の形態において、高速で定着を行ったり、定着装置３０のクイックスタートを行ったりしようとすると、金属薄板部材５１から基材１１ｄへの熱伝達性を高くする必要があり、そのために、定着ベルト１１に対する金属薄板部材５１によるテンションを大きくする必要がある。その場合、該テンションによって定着ベルト１１の搬送を妨げる摩擦力ｆ₁ ′が大きくなり、弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′をその分広くする必要が生じる。

そこで、本発明の第６の実施の形態について説明する。

この場合、定着ベルト１１は、基材１１ｄを構成するポリイミド、ポリアミドイド、ポリエーテルケトン等の耐熱性樹脂に摩擦係数の小さいＰＦＡ、ＰＴＥＦ等のフッ素樹脂が添加される。該フッ素樹脂の耐熱性樹脂に対する混合割合は、耐熱性樹脂１００重畳部に対して、５〜２５重畳部にするのが好ましい。なお、基材１１ｄの外径及び層厚、並びに弾性層１１ｂ及び離型層１１ａの材料、厚さ等は、第５の実施の形態と同じである。

また、金属薄板部材５１は、定着ベルト１１に対してテンションを加えるように配設される。そのために、前記押圧部材１３及び金属薄板部材５１の外周面によって形成される円形部分の外径が、定着ベルト１１の内径とほぼ等しいか、又はわずかに小さくされる。その他の構成は第１の実施の形態と同じである。そして、本実施の形態においては、ポリイミド１００重畳部に対して１５重畳部のＰＴＦＥを添加して基材１１ｄを形成した。なお、金属薄板部材５１における定着ベルト１１の内周面との接触面側にフッ素樹脂によるコーティング層を形成することもできる。

この場合、基材１１ｄを構成するポリイミドに添加されたＰＴＦＥによって、ＰＴＦＥを添加しない場合と比べて、摩擦係数が小さくれ、０．３から０．１にされる。なお、ポリイミドにＰＴＦＥが分散されているので、基材１１ｄが摩耗しても摩擦係数の変化はない。したがって、定着ベルト１１の内周面と金属薄板部材５１の外周面との間に作用し、前記テンションが加えられることによって、定着ベルト１１の搬送を妨げる摩擦力ｆ₁ ′が大きくなるのを防止することができ、弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′を広くする必要がないだけでなく、定着装置３０の耐久性を向上させることができ、定着ベルト１１を安定して走行させることができる。

ところで、繰り返し印刷を行うのに伴って、前記弾性層１１ｂが露出する部分の境界、すなわち、離型層１１ａの両縁に裂け、剥がれ等が発生すると、本来離型層１１ａであるべき部分において弾性層１１ｂが露出し、その部分にトナー、紙粉等が付着してしまう。そこで、本来離型層１１ａであるべき部分において弾性層１１ｂが露出することがないようにした本発明の第７の実施の形態について説明する。

図１５は本発明の第７の実施の形態における定着ベルトの要部を示す断面図である。

この場合、基材１１ｃとして、内径が３５〔ｍｍ〕、層厚が４０〔μｍ〕の強磁性ステンレス鋼を使用し、弾性層１１ｂとしてゴム硬度が２０度（ＡＳＫＥＲ−Ｃ）の液状シリコーンゴムを層厚が２００〔μｍ〕になるように形成し、離型層１１ａとして３０〔μｍ〕の厚さのＰＦＡのチューブを被覆し、プライマー層も含め総厚が約２７０〔μｍ〕、全長が４５０〔ｍｍ〕の外径寸法を有する定着ベルト１１を形成した。

ところで、本実施の形態においては、非通紙領域において前記弾性層１１ｂが露出させられ、最大通紙幅Ｌ₀ と弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′との間に、溝から成る逃げ部αが形成される。

すなわち、最大通紙幅Ｌ₀ が３３０〔ｍｍ〕に対して、左右に３〔ｍｍ〕の距離から成るマージンを置いて実質的に３３６〔ｍｍ〕の離型層幅Ｌ₁ を形成し、その左右の外側の箇所に幅３〔ｍｍ〕で定着ベルト１１の外径より径が１００〜１５０〔μｍ〕小さくなった逃げ部αが形成され、該逃げ部αより外側に約５４〔ｍｍ〕の弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′が形成される。そして、該各逃げ部α間に、実質的に離型層１１ａが形成される。

この場合、各逃げ部α内に離型層１１ａの端部が位置させられるので、離型層１１ａの両縁に裂け、剥がれ等が発生するのを防止することができる。したがって、安定した離型層１１ａの領域を形成することができるので、本来離型層１１ａであるべき部分において弾性層１１ｂが露出することがなくなり、その部分にトナー、紙粉等が付着することがなくなる。

ところで、前記各実施の形態においては、摩擦係数を大きくする範囲を弾性層１１ｂを露出させることによって形成するようにしているが、弾性層１１ｂを構成するシリコーンゴム等の耐熱性ゴムの表面の摩擦係数は、加熱されることによって小さくなる。したがって、加熱状態での定着ベルト１１による記録媒体としての用紙Ｐ（図７）の搬送力が小さくなってしまう。

次に、加熱状態での定着ベルト１１による用紙Ｐの搬送力が小さくなるのを防止することができるようにした本発明の第８の実施の形態について説明する。

図１６は本発明の第８の実施の形態における定着ベルトの要部を示す断面図である。

この場合、非通紙領域において弾性層１１ｂが露出させられ、定着ベルト１１における最大通紙幅Ｌ₀ と弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′との間に、基材１１ｃを露出させることによって逃げ部βが形成される。

ところで、前記逃げ部βより外側において弾性層１１ｂを形成するために塗布されるプライマー層の熱伝導率は、逃げ部βより内側において弾性層１１ｂを形成するために塗布されるプライマー層の熱伝導率より低くされる。また、前記逃げ部βより外側の弾性層１１ｂには、加熱時に摩擦係数が小さくなるのを防止するために、シリコーンゴム１００重量部に対して、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）、ＰＰＳ（ポリフェニルサルファイド）、ガラスファイバー等の耐熱性が高く、摩擦係数が大きい樹脂を５〜２５重量部の混合割合で添加する。

すなわち、最大通紙幅Ｌ₀ が３３０〔ｍｍ〕に対して、左右に３〔ｍｍ〕の距離から成るマージンを置いて、実質的に３３６〔ｍｍ〕の離型層幅Ｌ₁ を形成し、その左右の外側の箇所に幅３〔ｍｍ〕で弾性層が形成されず、基材１１ｃが露出した逃げ部βが形成され、該各逃げ部βより外側に約５４〔ｍｍ〕の弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′が形成される。そして、該各逃げ部β間に実質的に離型層１１ａが形成されることになる。また、逃げ部βより外側の弾性層１１ｂにおいては、シリコーンゴム１００重量部に対して１５重量部のＰＥＥＫが混合される。

この場合、前記逃げ部βより内側の弾性層１１ｂと逃げ部βより外側の弾性層１１ｂとが分離させられるので、逃げ部βより内側の弾性層１１ｂから逃げ部βより外側の弾性層１１ｂに熱が伝達するのを抑制することができる。しかも、前記逃げ部βより外側においてプライマー層の熱伝導率が小さくされるので、基材１１ｃから逃げ部βより外側の弾性層１１ｂに熱が伝達するのを抑制することができる。

さらに、前記逃げ部βより外側の弾性層１１ｂの摩擦係数が逃げ部βより内側の弾性層１１ｂの摩擦係数より大きくされる。その結果、弾性層露出幅Ｌ₂ 、Ｌ₂ ′における摩擦係数を安定的に大きく保持することができるので、定着ベルト１１による記録媒体としての用紙Ｐ（図７）の搬送力を大きくすることができる。

次に、本発明の第９の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図１７は本発明の第９の実施の形態における通紙中に発生する摩擦力を示す図である。

この場合、定着ベルト１１が矢印ａ方向に回転させられ、加圧部材としての加圧ローラ１２が矢印Ｒ方向に回転させられ、記録媒体としての用紙Ｐが矢印ｂ方向にニップ部Ｎを通過している場合、定着ベルト１１の内周面と押圧部材１３の当接面との間に、定着ベルト１１の走行を阻止する方向に摩擦力ｆ₁ が作用するとともに、前記ニップ部Ｎにおける用紙Ｐの通過領域内において、定着ベルト１１の外周面と用紙Ｐの表面との間に、用紙Ｐを介して定着ベルト１１を走行させる方向に摩擦力ｆ₂ が、加圧ローラ１２の外周面と用紙Ｐの裏面との間に、用紙Ｐを搬送する方向に摩擦力ｆ₃ が作用し、用紙Ｐの通過領域外において、定着ベルト１１の外周面と加圧ローラ１２の外周面との間に、直接定着ベルト１１を走行させる方向に摩擦力ｆ₄、ｆ₄ ′が作用する。

そして、本実施の形態においては、加圧ローラ１２における前記用紙Ｐの非通過領域の摩擦係数が通過領域の摩擦係数より大きくされる。

この場合、前記加圧ローラ１２は、芯金軸１２ａ、該芯金軸１２ａと同心状にローラ状に形成され、耐熱性及び断熱性の高いスポンジ材料から成る弾性層１２ｂ、及び該弾性層１２ｂ上に被覆され、離型性及び耐久性の高い離型層１２ｃを備える。前記弾性層１２ｂとしては比重が０．９のシリコーンスポンジが使用され、離型層１２ｃとして層厚が３０〔μｍ〕のＰＦＡのチューブが使用され、加圧ローラ１２の全体の外径が３５〔ｍｍ〕に、全長が４５０〔ｍｍ〕にされる。

ここで、前記加圧ローラ１２においては、離型層幅Ｌ₁ 内に離型層１２ｃが形成され、離型層幅Ｌ₁ より外側の部分には離型層１２ｃが形成されず、弾性層露出幅Ｌ₃ 、Ｌ₃ ′で弾性層１２ｂが露出される。

すなわち、最大通紙幅Ｌ₀ が３３０〔ｍｍ〕に対して、左右に３〔ｍｍ〕の距離から成るマージンを置いて３３６〔ｍｍ〕の離型層幅Ｌ₁ が形成され、その左右に約５７〔ｍｍ〕の弾性層露出幅Ｌ₃ 、Ｌ₃ ′が形成される。

本実施の形態においては、離型層１２ｃを形成する際に弾性層１２ｂを露出させるようにしているが、離型層１２ｃを加圧ローラ１２の全長にわたって被覆した後、用紙Ｐの非通過領域の外周面に、サンドブラスト処理、サンドペーパ処理、砥石研磨等を施すことによって、表面を所定の粗さにして摩擦係数を大きくことができる。

さらに、加圧ローラ１２における用紙Ｐの非通過領域の外周面に、摩擦係数の大きい材料から成るコーティング層を形成することができる。また、摩擦係数の大きい材料のローラ状の部分を両端に別体で配設することができる。

このように、加圧ローラ１２において弾性層露出幅Ｌ₃ 、Ｌ₃ ′だけ摩擦係数を大きくすることができるので、加圧ローラ１２による媒体Ｐの搬送力を大きくすることができる。

なお、本実施の形態においては、カラー画像を形成するプリンタについて説明しているが、本発明を単色の画像を形成するプリンタに適用することができる。

また、前記各実施の形態においては、熱源を定着ベルト１１より内側に配設するようになっているが、熱源を定着ベルト１１の外側に配設することもできる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における定着装置の要部を示す部分断面図である。 従来のベルト式の定着装置の要部を示す断面図である。 通常のベルト式の定着装置において通紙中に発生する摩擦力を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における定着装置の要部を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における定着ベルトの断面図である。 本発明の第１の実施の形態におけるプリンタの概略図である。 本発明の第１の実施の形態における通紙中に発生する摩擦力を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における定着装置の各部材の摩擦係数を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における他の定着装置の要部を示す断面図である。 本発明の第１の実施の形態における更に他の定着装置の要部を示す断面図である。 本発明の第２の実施の形態における定着装置の要部を示す断面図である。 本発明の第３の実施の形態における定着装置の要部を示す断面図である。 本発明の第５の実施の形態におけるベルト式の定着装置の要部を示す断面図である。 本発明の第５の実施の形態における定着ベルトの断面図である。 本発明の第７の実施の形態における定着ベルトの要部を示す断面図である。 本発明の第８の実施の形態における定着ベルトの要部を示す断面図である。 本発明の第９の実施の形態における通紙中に発生する摩擦力を示す図である。

符号の説明

１１ 定着ベルト
１２ 加圧ローラ
１３、８１ 押圧部材
３０ 定着装置
Ｐ 用紙

Claims (5)

1. （ａ）基材、該基材上に形成された弾性層及び該弾性層上に形成された離型層を備えたベルトと、
   （ｂ）該ベルトに接触させて配設された加圧部材と、
   （ｃ）前記ベルトより内側に配設され、該ベルトを押圧する押圧部材とを有するとともに、
   （ｄ）前記ベルトの内周面の摩擦係数をμ_i とし、ベルトの外周面において、記録媒体の通過領域の摩擦係数をμ₀₁とし、記録媒体の非通過領域であり、前記摩擦係数μ₀₁より摩擦係数が大きくされた領域の摩擦係数をμ₀₂としたとき、
   μ₀₁＜μ_i ＜μ₀₂
   の関係が形成され、
   （ｅ）前記記録媒体の非通過領域において前記弾性層が露出させられ、
   （ｆ）前記ベルトにおける最大通紙幅と弾性層露出幅との間に逃げ部が形成され、
   （ｇ）該逃げ部内に前記離型層の端部が位置させられることを特徴とする定着装置。
2. 前記逃げ部は前記弾性層に形成された溝である請求項１に記載の定着装置。
3. （ａ）前記逃げ部は基材を露出させることによって形成され、
   （ｂ）前記逃げ部より外側の弾性層の摩擦係数が前記逃げ部より内側の弾性層の摩擦係数より大きくされる請求項１に記載の定着装置。
4. 前記加圧部材における記録媒体の非通過領域の摩擦係数が通過領域の摩擦係数より大きくされる請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
5. （ａ）記録媒体に現像剤像を形成する作像装置と、
   （ｂ）前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の定着装置とを有することを特徴とする画像形成装置。

Images