JP4822254B2 - ベルト装置及びそのベルト装置を有する画像形成装置 - Google Patents

ベルト装置及びそのベルト装置を有する画像形成装置 Download PDF

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Description

本発明は、複数の支持体に巻き掛けられて走行駆動される無端ベルトを有するベルト装置と、そのベルト装置を有する画像形成装置に関するものである。
上記形式のベルト装置は、各種の機械、装置に広く採用されている。例えば、電子複写機、プリンタ、ファクシミリ或いはこれらの複合機などとして構成される画像形成装置においては、記録媒体に担持されたトナー像を定着する定着装置に上記ベルト装置が採用されている。このようなベルト装置においては、無端ベルトが巻き掛けられている複数の支持体の平行度が低いと、無端ベルトが支持体に対してその軸線方向のいずれかの向きに寄ってしまい、場合によってはその無端ベルトが支持体から外れてしまうおそれがある。
そこで、無端ベルトの裏面の幅方向各端部又はその近傍に接着されたベルト寄り規制部材によって、無端ベルトが大きく片方に寄ることを防止したベルト装置が提案され、かつ実用化されている(特許文献1参照)。ベルト寄り規制部材は、少なくとも1つの支持体の当接部に接触して無端ベルトの寄りを規制するものである。
ところが、このようなベルト寄り規制部材を設けても、無端ベルトの寄り力が強く、ベルト寄り規制部材が過度に大きな力で支持体の当接部に圧接すると、ベルト寄り規制部材が無端ベルトから剥離し、ベルト寄り規制部材がその本来の機能を果たし得なくなるおそれがある。
特開2004−109454号公報
本発明の目的は、簡単な構成によって、ベルト寄り規制部材が早期に無端ベルトから剥離することを防止できるベルト装置と、そのベルト装置を有する画像形成装置を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するため、加熱ローラを含む複数のローラに巻き掛けられて走行駆動される無端ベルトより成る定着ベルトを有し、該定着ベルトの裏面の幅方向各端部又はその近傍に、前記加熱ローラの当接部に接触して該定着ベルトの寄りを規制するベルト寄り規制部材が接着されているベルト装置において、前記当接部を有する加熱ローラの角部が、前記定着ベルトとベルト寄り規制部材との接着部に接触しないように、該ベルト寄り規制部材と加熱ローラが形成され、前記定着ベルトとベルト寄り規制部材との接着部の定着ベルト幅方向長さよりも、前記加熱ローラの当接部に接触するベルト寄り規制部材の部分と該ベルト寄り規制部材の定着ベルト幅方向最外方端面との間の長さの方が長く、かつ前記加熱ローラの当接部に接触するベルト寄り規制部材の部分は、前記定着ベルトとベルト寄り規制部材との接着部よりも、定着ベルトの幅方向中心の側に突出していることを特徴とするベルト装置を提案する(請求項1)。
また、本発明は、上記目的を達成するため、請求項1に記載のベルト装置を具備する画像形成装置を提案する(請求項2)。
本発明によれば、加熱ローラの角部が、定着ベルトとベルト寄り規制部材との接着部に接触しないので、ベルト寄り規制部材が、早期に定着ベルトから剥離することを防止できる。
以下、本発明の実施形態例を説明し、併せて前述の従来の欠点を図面に即してより具体的に明らかにする。
図1は、画像形成装置本体11内に配置された作像装置1と、定着装置2として構成されたベルト装置とを有する画像形成装置の部分断面概略図である。図1に示した作像装置1は、ドラム状の感光体として構成された第1乃至第4の像担持体3Y,3C,3M,3BKを有し、その各像担持体上にイエロートナー像、シアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成される。第1乃至第4の像担持体3Y乃至3BKに対向して中間転写ベルト4が配置され、この中間転写ベルト4は、支持ローラ5,6,7に巻き掛けられて矢印A方向に駆動される。
第1の像担持体3Yは、図1における時計方向に回転駆動され、このとき帯電ローラ8によって像担持体3Yが所定の極性に帯電され、次いでその帯電面に、レーザ書き込みユニット9から出射する光変調されたレーザビームLが照射される。これによって像担持体3Yに静電潜像が形成され、その静電潜像が現像装置10によってイエロートナー像として可視像化される。
中間転写ベルト4を挟んで、像担持体3Yと反対側に一次転写ローラ12が配置され、この一次転写ローラ12に転写電圧が印加されることにより、像担持体3Y上のトナー像が、矢印A方向に走行する中間転写ベルト4上に一次転写される。トナー像転写後の像担持体3Y上に付着する転写残トナーはクリーニング装置13によって除去される。全く同様にして、図1に示した第2乃至第4の像担持体3C,3M,3BK上にシアントナー像、マゼンタトナー像及びブラックトナー像がそれぞれ形成され、これらのトナー像がイエロートナー像の転写された中間転写ベルト4上に順次重ねて一次転写され、中間転写ベルト4上に重ねトナー像が形成される。
一方、図1に示すように、画像形成装置本体11内の下部には、例えば転写紙より成る記録媒体Pを収容した給紙カセット14と、給紙ローラ15を有する給紙装置16が配置され、給紙ローラ15の回転によって最上位の記録媒体Pが矢印B方向に送り出される。送り出された記録媒体Pは、レジストローラ対17によって、所定のタイミングで、支持ローラ5に巻き掛けられた中間転写ベルト4の部分と、これに対置された二次転写ローラ18との間に給送される。このとき、二次転写ローラ18には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト4上の重ねトナー像が記録媒体Pに二次転写される。
トナー像を二次転写された記録媒体Pは、矢印Cで示すように、さらに上方に搬送されて定着装置2を通り、このとき記録媒体上のトナー像が熱と圧力の作用により定着される。定着装置2を通過した記録媒体は、画像形成装置本体11の上部の排紙部19に排出される。また、トナー像転写後の中間転写ベルト4上に付着する転写残トナーはクリーニング装置20によって除去される。
図2は図1に示した定着装置2の拡大横断面図であり、図3は図2のIII−III線断面図、図4は図2のIV−IV線断面図である。また、図5は図2に示した定着装置2を図2の上方から見たときの概略図である。これらの図に示した定着装置2は、無端ベルトの一例である定着ベルト21を有し、この定着ベルト21は、定着ローラ22より成る支持体と、加熱ローラ23より成る支持体の2つの支持体に巻き掛けられている。無端ベルトを3以上の支持体に巻き掛けることもできる。定着ベルト21の表面には、加圧部材の一例である加圧ローラ24が圧接している。図5に示すように、定着ローラ22と、加熱ローラ23と、加圧ローラ24の長手方向各端部は、軸受を介して、定着装置2の側板38,38Aに回転自在に支持されている。
定着ローラ22は、図示していないモータによって図2における矢印D方向に回転駆動され、その回転が図示していないギアを介して加圧ローラ24に伝えられ、その加圧ローラ24が図2における矢印E方向に回転駆動される。また定着ローラ22の回転により、定着ベルト21が矢印F方向に走行駆動され、これによって加熱ローラ23が矢印G方向に従動回転する。
上述のように、定着装置2として構成されたベルト装置は、加熱ローラ23を含む複数のローラに巻き掛けられて走行駆動される無端ベルトより成る定着ベルト21を有し、しかもその定着ベルト21の表面には、加圧ローラ24より成る加圧部材が圧接している。加圧部材として、加圧ベルトなどを用いることもできる。
定着ベルト21は、ニッケルやポリイミドなどの基材と、その基材上に設けられたPFAやPTFEなどの離型層とから成り、或いはその中間にシリコーンゴムなどの弾性層を設けたベルトにより構成される。
また、定着ローラ22は、例えば、図2及び図3に示すように、金属より成る中空の芯金25と、その芯金25の表面に設けられたシリコーンゴムより成る弾性層26と、さらにその弾性層26の表面に積層されたフッ素樹脂より成る表層27とによって構成されている。その際、図3に示すように、定着ベルト21の裏面が接触する定着ローラ部分を定着ローラ胴部28としたとき、この定着ローラ胴部28が、芯金25と、弾性層26と、表層27とを有し、定着ローラ胴部28よりも定着ローラ軸線方向外方の軸部29,29Aは、芯金25だけで構成されている。定着ローラ胴部28は、軸部29,29Aよりも直径が大きく形成されている。
また、加熱ローラ23は、図4に示すように、例えばアルミニウム又は鉄などの金属製の中空ローラより成る。その際、定着ベルト21が接触する加熱ローラ部分を加熱ローラ胴部31と称することにすると、この加熱ローラ胴部31は、これよりも軸線方向外方に位置する軸部32,32Aよりも直径が大きくなっている。また、加熱ローラ23の内部には、ハロゲンヒータなどから成る熱源30が設けられている。ハロゲンヒータなどの熱源30を設ける代りに、誘導加熱方式で加熱ローラ23を加熱することもできる。
さらに、加圧ローラ24は、図2及び図3に示すように、ローラ胴部33と、軸部34,34Aより成り、そのローラ胴部33は、アルミニウム又は鉄などから成る中空状の芯金35と、その表面に設けられたシリコーンゴムより成る弾性層36と、該弾性層36上に積層されたPFAやPTFEより成る表層37とによって構成され、軸部34,34Aは芯金35だけで構成されている。このように弾性層36を有する加圧ローラ24と、同じく弾性層26を有する定着ローラ22が、定着ベルト21を介して圧接することにより、定着ベルト21と加圧ローラ24との間に比較的幅広のニップが形成される。
また、図2及び図5に示すように、定着ベルト21の表面には、テンションローラ39が圧接し、これによって定着ベルト21に適切な張力が付与されている。
図6の(a)に示すように、テンションローラ39を定着ベルト21の裏面に圧接させて定着ベルト21に張力を付与し、或いは図6の(b)に示すように、加熱ローラ23を、ばね40によって、定着ローラ22から離間する向きに加圧して、定着ベルト21に張力を付与することもできる。
定着動作時に、定着ローラ22、加熱ローラ23及び加圧ローラ24は、それぞれ前述の方向に回転し、定着ベルト21が走行駆動される。このとき、加熱ローラ23が熱源30により加熱され、これによって定着ベルト21がトナー像の定着に適した温度に保たれる。この状態で、図2に示すように、未定着トナー像Tを担持した記録媒体Pが、図1を参照して先に説明したように、矢印Cで示す如く、定着装置2に送り込まれ、定着ベルト21と加圧ローラ24の間のニップを通過する。このときトナー像に熱と圧力が加えられ、トナーが溶融して、当該トナー像が記録媒体Pに定着される。記録媒体P上のトナー像が、熱と圧力の作用により記録媒体Pに定着されるのである。記録媒体Pは、図示していない分離爪又は分離板によって定着ベルト21から分離されて上方に搬送される。
ここで、定着ローラ22と加熱ローラ23の平行度が低いと、定着ベルト21がその走行時に図3乃至図5に矢印I又はJで示したローラの軸線方向に寄ってしまい、これを放置したとすると、定着ベルト21がローラ22,23から外れ、該定着ベルト21の端部が側板38又は38Aに接触し、そのベルト21の端部が破損するおそれがある。そこで、本例の定着装置2においては、図2乃至図5に示すように、定着ベルト21より成る無端ベルトの裏面の幅方向各端部(又はその近傍であってもよい)に、定着ベルト21の寄りを規制するためのベルト寄り規制部材41,41Aが、接着剤によって接着されている。ベルト寄り規制部材41,41Aは、シリコーンゴムなどの弾性材料ないしは可撓性材料により構成されていて、定着ベルト21の全周に亘って延びているが、複数のベルト寄り規制部材を定着ベルト21の周方向に間隔をあけて断続的に設けてもよい。
図3、図4及び図7に示すように、各ベルト寄り規制部材41,41Aが定着ベルト21より成る無端ベルトの裏面に接着している部分を接着部42,42Aと称することにする。また、図3乃至図5から判るように、これらの図における左右に位置するベルト寄り規制部材41,41Aの横断面形状と、その定着ベルト21への接着位置は左右対称となっている。
定着ベルト21が、走行中に図4及び図5に矢印Iで示した方向に寄ったとすると、図7に示すように、一方のベルト寄り規制部材41の部分43が、加熱ローラ23の一方の当接部44に当り、これによって定着ベルト21がそれ以上矢印I方向に寄ることが阻止される。逆に、定着ベルト21が矢印J方向に寄ったときは、他方のベルト寄り規制部材41Aの部分43A(図4)が加熱ローラ23の他方の当接部44Aに当り、これ以上の定着ベルト21の寄りが阻止される。
本例の定着装置2においては、定着ベルト21がいずれの方向I,Jに寄ったときも、ベルト寄り規制部材41,41Aは、加熱ローラ胴部31の端面である当接部44,44Aに当接するが、定着ローラ22に当接することはない。図5に示すように、定着ローラ胴部28の軸線方向長さをL1とし、加熱ローラ胴部31の軸線方向長さをL2としたとすると共に、両ベルト寄り規制部材41,41Aの間の距離をL3としたとき、L3>L2>L1となるように各寸法が設定されているのである。
ベルト寄り規制部材41,41Aが定着ローラ22に当接して、定着ベルト21の寄りを規制するように構成することもできるが、このように構成すると、本例の定着ローラ22は、芯金25上に弾性層26を有しているので、かかる定着ローラ22の胴部28の端面に弾性体より成るベルト寄り規制部材41,41Aが当接すると、弾性層26とベルト寄り規制部材41,41Aが弾性変形して、ベルト寄り規制部材41,41Aが定着ローラ胴部28に乗り上げてしまうおそれがある。
これに対し、本例の加熱ローラ23は剛性の大なる金属より成るので、ベルト寄り規制部材41,41Aが、かかる加熱ローラ23に当接したとき、そのベルト寄り規制部材41,41Aが加熱ローラ胴部31に乗り上げることを防止できる。従って、例えば、定着ローラ22の全体が金属などの剛体より成るときは、ベルト寄り規制部材41,41Aを定着ローラ22の当接部に接触させて定着ベルト21の寄りを規制することもできる。或いは、ベルト寄り規制部材41,41Aが複数のローラ22,23の当接部に当接するように構成することもできる。このように、ベルト寄り規制部材41,41Aは、少なくとも1つの支持体の当接部に接触して無端ベルトの寄りを規制するものである。
ここで、図11は、従来の定着装置の定着ベルト21Bと、その裏面に接着されたベルト寄り規制部材41Bと、加熱ローラ23Bの関係を示す、図7と同様な断面図である。図11から判るように、従来の定着装置においては、走行する定着ベルト21Bが矢印I方向に寄ったとき、加熱ローラ胴部31Bの周面と端面との境の角部45Bが、ベルト寄り規制部材41Bと定着ベルト21Bとの接着部42Bに接触する。このため、この接着部42Bが経時的に摩耗し、ベルト寄り規制部材41Bが削られてしまう。このため、ベルト寄り規制部材41Bが定着ベルト21Bから剥がれやすくなる。また、加熱ローラ23Bは熱源によって加熱されるので、その熱がベルト寄り規制部材41Bと定着ベルト21Bとの接着部42Bに伝わり、その熱によって接着部42Bの接着力が低下するため、ベルト寄り規制部材41Bが増々定着ベルト21Bから剥離しやすくる。
また、従来の定着装置のように、加熱ローラ23Bの角部45Bが、ベルト寄り規制部材41Bと定着ベルト21Bとの接着部42Bに当接するように構成されていると、そのベルト寄り規制部材41Bが加熱ローラ胴部31Bに乗り上げてしまうおそれがある。すなわち、図12に示すように、接着部42Bから、符号46Bで示したように一部の接着剤がはみ出ていると、このはみ出た接着剤46Bが加熱ローラ胴部31Bの角部45Bに当るので、ベルト寄り規制部材41Bが加熱ローラ胴部31Bに乗り上げやすくなるのである。このようなベルト寄り規制部材41Bの乗り上げが発生すると、加熱ローラ23Bと定着ベルト21Bとの間に隙間GAが発生するので、定着ベルト21Bに対して、局所的に熱が伝わり難くなり、その定着ベルト部分が低温になり、トナー像の定着不良が発生し、記録媒体上の画像の品質が低下するおそれを免れない。
これに対し、本例の定着装置においては、図7に示すように、ベルト寄り規制部材41に切欠部47が形成されており、これによって、ベルト寄り規制部材41と定着ベルト21との接着部42から離れたベルト寄り規制部材41の部分43が、加熱ローラ胴部31の端面である当接部44に接触する。このように、加熱ローラ胴部31の周面と端面との境の角部45が、ベルト寄り規制部材41と定着ベルト21との接着部42に接触しないように、加熱ローラ23とベルト寄り規制部材41が形成されているのである。図4から判るように、他方のベルト寄り規制部材41Aも同様に構成され、加熱ローラ23の角部45Aが、ベルト寄り規制部材41Aと定着ベルト21との接着部42Aに接触することはなく、接着部42A以外の部分43Aが、加熱ローラ胴部31の端面である当接部44Aに接触するように構成されている。
上述した構成によれば、加熱ローラ23の角部45,45Aが、ベルト寄り規制部材41,41Aと定着ベルト21との接着部42,42Aに接触することはないので、回転する加熱ローラ23の角部45,45Aによって接着部42,42Aが削られることはなく、これによってベルト寄り規制部材41,41Aが定着ベルト21から剥離することを防止できる。しかも図7に二点鎖線で示し、かつ符号46を付して示すように、接着部42から接着剤がはみ出ていても、ベルト寄り規制部材41が加熱ローラ胴部31に乗り上げることを阻止できる。
また、図7に示すように、定着ベルト21とベルト寄り規制部材41との接着部42の定着ベルト幅方向長さLPよりも、加熱ローラ23の当接部44に接触するベルト寄り規制部材41の部分43と該ベルト寄り規制部材41の定着ベルト幅方向最外方端面50との間の長さLQの方が長く、かつ加熱ローラ23の当接部44に接触するベルト寄り規制部材41の部分43は、定着ベルト21とベルト寄り規制部材41との接着部42よりも、定着ベルト21の幅方向中心CL(図5参照)の側に突出している。
ベルト寄り規制部材41,41Aが定着ローラ22の当接部に接触して定着ベルト21の寄りを規制するように構成した場合は、その定着ローラ21の角部が、ベルト寄り規制部材41,41Aと定着ベルト21との接着部に接触しないように構成する。このように、ベルト寄り規制部材に接触する当接部を有する支持体(図の例では加熱ローラ)の角部が、無端ベルトとベルト寄り規制部材との接着部に接触しないように、ベルト寄り規制部材と支持体を形成することによって、ベルト寄り規制部材が早期に無端ベルトから剥離することを阻止し、かつベルト寄り規制部材が支持体に乗り上げる不具合を防止することができるのである。
本例の定着装置においては、前述のように、ベルト寄り規制部材41,41Aが加熱ローラ23に接触して無端ベルト21の寄りを規制するように構成されているが、その加熱ローラ23の角部45,45Aはベルト寄り規制部材41,41Aと定着ベルト21との接着部42,42Aに接触しないので、加熱ローラ23の熱が接着部42,42Aに伝わり難くなる。これによって接着部42,42Aの接着力が低下することを防止でき、ベルト寄り規制部材41,41Aの剥離をより確実に防止することができる。このように、前述の構成は、ベルト寄り規制部材が接触する当接部を有する支持体が、加熱される支持体より成るときに特に有利に採用することができ、これは、後述する構成の場合も同様である。図示した例では、加熱される支持体が、定着ベルト21を巻き掛けた加熱ローラ23より成る。
また、図8及び図9に示すように、支持体の一例である加熱ローラ23の当接部44に接触するベルト寄り規制部材41の部分43と、無端ベルトの一例である定着ベルト21の幅方向中心CL(図5参照)に最も近い接着部42の部分48との間のベルト寄り規制部材41の面49に対向する加熱ローラ23の部分が切り欠かれていると、ベルト寄り規制部材41と定着ベルト21との接着部42と、加熱ローラ23との間の距離LAを大きく設定することができる。これにより、加熱ローラ23の熱が接着部42に伝わることをより確実に抑え、ベルト寄り規制部材41の剥離をより一層確実に防止することができる。
図8に示した例では、切り欠かれた加熱ローラ23の部分が面取りされた状態に形成されているが、この面取り部が大きくなりすぎると、ベルト寄り規制部材41が加熱ローラ胴部31に乗り上げやすくなるので、この面取り部の寸法X,Yは、0.3乃至1.0mm程度であることが好ましい。
また、切り欠かれた加熱ローラ23の部分が、図8に示したように面取りされた状態になっていると、定着ベルト21の寄り力が過度に大きい場合には、加熱ローラ23の当接部44がベルト寄り規制部材41を強く押圧するので、その当接部44が当ったベルト寄り規制部材41の部分が図10に示すように大きく弾性変形する。このとき、ベルト寄り規制部材41には、加熱ローラ23から矢印Vで示す方向の外力を受けるので、定着ベルト21が加熱ローラ胴部31の周面から浮きやすくなる。
これに対し、図9に示したように、切り欠かれた加熱ローラ23の部分が段状に形成されていると、ベルト寄り規制部材41が、加熱ローラ23の当接部44から大きな力を受けて弾性変形しても、ベルト寄り規制部材41は、加熱ローラ23から図10に示した向きの外力Vを受けることはなく、これによって定着ベルト21が加熱ローラ胴部31の周面から浮くことを防止できる。
以上、本発明を、定着ローラと加熱ローラより成る複数の支持ローラに巻き掛けられた定着ベルトを有する定着装置に適用した例を説明したが、本発明は、例えば、中間転写ベルトや、感光体ベルトを複数の支持ローラに巻き掛けて成るベルト装置などにも広く適用できるものである。
画像形成装置の一例を示す概略断面図である。 図1に示した定着装置の拡大断面図である。 図2のIII−III線に沿う断面図である。 図2のIV−IV線に沿う断面図である。 定着装置を図2の上方から見た部分断面平面図である。 定着装置の他の例を示す概略図である。 一方のベルト寄り規制部材が、加熱ローラの当接部に接触したときの状態を示す拡大断面図である。 一方のベルト寄り規制部材が、加熱ローラの当接部に接触したときの状態を示す拡大断面図である。 一方のベルト寄り規制部材が、加熱ローラの当接部に接触したときの状態を示す拡大断面図である。 図8に示した定着装置の不具合を説明する、図7と同様な断面図である。 従来の定着装置の加熱ローラとベルト寄り規制部材との関係を示す、図7と同様な断面図である。 従来の定着装置の加熱ローラとベルト寄り規制部材との関係を示す、図7と同様な断面図である。
符号の説明
21 定着ベルト
23 加熱ローラ
41,41A ベルト寄り規制部材
42,42A 接着部
43,43A 部分
44,44A 当接部
50 最外方端面
CL 中心
LP,LQ 長さ

Claims (2)

  1. 加熱ローラを含む複数のローラに巻き掛けられて走行駆動される無端ベルトより成る定着ベルトを有し、該定着ベルトの裏面の幅方向各端部又はその近傍に、前記加熱ローラの当接部に接触して該定着ベルトの寄りを規制するベルト寄り規制部材が接着されているベルト装置において、前記当接部を有する加熱ローラの角部が、前記定着ベルトとベルト寄り規制部材との接着部に接触しないように、該ベルト寄り規制部材と加熱ローラが形成され、前記定着ベルトとベルト寄り規制部材との接着部の定着ベルト幅方向長さよりも、前記加熱ローラの当接部に接触するベルト寄り規制部材の部分と該ベルト寄り規制部材の定着ベルト幅方向最外方端面との間の長さの方が長く、かつ前記加熱ローラの当接部に接触するベルト寄り規制部材の部分は、前記定着ベルトとベルト寄り規制部材との接着部よりも、定着ベルトの幅方向中心の側に突出していることを特徴とするベルト装置。
  2. 請求項1に記載のベルト装置を具備する画像形成装置。
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