JPH1020691A

JPH1020691A - 定着装置

Info

Publication number: JPH1020691A
Application number: JP19293896A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Kanazawa; 祥雄金澤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1996-07-03
Filing date: 1996-07-03
Publication date: 1998-01-23

Abstract

(57)【要約】【課題】所謂ベルトニップ方式の定着装置において、
剛性の低い低廉なエンドレスベルトを使用し、ベルトの
ねじれや波打ち、座屈等を確実に回避しながらベルトの
寄り防止を容易に実現する。【解決手段】加熱ロール１と、加熱ロール１に圧接
し、加熱ロール１と共に転動するエンドレスベルト２
と、エンドレスベルト２を加熱ロール１に押圧させ、エ
ンドレスベルト２と加熱ロール１との間に接触ニップ域
を形成する押圧部材３とを具備し、加熱ロール１とエン
ドレスベルト２との接触ニップ域の加熱ロール１軸方向
延長線上の少なくとも一方に、エンドレスベルト２の端
縁の寄りが規制されるベルト寄りガイド６を設ける。ま
た、加圧ロール７とエンドレスベルト２とを組合せたタ
イプについても同様である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、複写機、プリン
ター、ファクシミリなどの電子写真方式を利用した画像
形成装置において未定着トナー像を加熱・加圧定着する
定着装置に係り、特に、加熱若しくは加圧用の定着ロー
ルに対してエンドレスベルトを圧接配置したベルトニッ
プ方式の定着装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】本件出願人は所謂ベルトニップ方式を採
用した定着装置を既に提案している（例えば特願平７−
６５６２９号）。これは、例えば熱源を有する回転可能
な加熱ロールと、この加熱ロールに圧接し、加熱ロール
に追従回転するエンドレスベルトと、このエンドレスベ
ルトの内側に配設されて、前記エンドレスベルトを前記
加熱ロールに押圧させ、前記エンドレスベルトと前記加
熱ロールとの間に接触ニップ域を形成する押圧部材とを
具備し、前記接触ニップ域に記録シートを通過させるこ
とにより、未定着トナー像を記録シート上に加熱・加圧
定着させるようにしたものである。

【０００３】このようなベルトニップ方式の定着装置に
あっては、例えばロール対方式（加熱ロールと加圧ロー
ルとを圧接配置した方式）に比べて、比較的低い荷重で
広い接触ニップ域を確保することができる。この低荷重
化によって、加熱ロールのコアは従来ほどのたわみ強度
を必要としないため、従来に比べて薄くすることができ
る。よって、加熱ロールを環境温度から定着動作可能な
温度まで昇温するのに要する時間を短くすることができ
る。また、押圧部材は非回転状態で固定されているた
め、加熱ロールからの吸熱を小さくすることができる。
更に、エンドレスベルトについては、張架ロール等がな
く、接触ニップ域以外での接触をほとんどないようにす
れば、余計な放熱が少なく、加熱ロールからの吸熱が小
さくなる。これらの施策により、定着装置を待機状態か
ら定着動作可能な状態にするのに要する時間（以下、ウ
ォームアップタイムという）を短くすることができる。
このウォームアップタイムを１５〜３０秒程度にするこ
とによって、画像形成開始の信号を受けてから、定着装
置を環境温度から加熱開始し、なおかつほとんど待たせ
ることなく画像形成可能とすることができる。すなわ
ち、ベルトニップ方式の定着装置は所謂インスタントス
タートに適したものと言える。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ベルトニップ方式の定着装置には、次のような技術的課
題がある。エンドレスベルトは、ベルト両端の周長差や
接触ニップ域両端の荷重差、あるいは、ベルト配設時の
加熱ロールとの非平行度などにより、ベルト軸方向のど
ちらか一方に寄って行こうとする。このようなベルトの
寄り現象（所謂ベルトウォーク）を回避する従来の方式
としては、例えば特開平５−１５０６７９号公報に開示
された定着装置のように、張架ロールのうち少なくとも
一本を変位させることによりベルトの寄りを制御する機
構が用いられていた。しかしながら、この方式はエンド
レスベルトの寄り検知機構や、上述のロール変位機構等
を必要とするため、高価なものとなる。

【０００５】また、エンドレスベルトからの放熱を少な
くするという観点から、エンドレスベルトに周方向の張
力が働かないようにした場合には、上述の寄り防止機構
を採用することは困難になってしまう。そこで、例えば
ベルト端部をガイド部材に突き当てて寄りを防止する手
法を考えてきた。この種の手法としては、ガイド部材で
接触ニップ域を除くエンドレスベルトの端部位置を規制
するものが既に知られている（例えば特開平４−４４０
７５号公報）。この手法を採用した場合、ベルトは加圧
ロールとの接触ニップ域からの寄り力を受けて軸方向の
移動を起こす。これに対して、ベルトが前記ガイド部材
に突き当たった際に、ベルト端部がガイド部材から寄り
規制力を受ける。このとき、寄り力と寄り規制力とは平
行であるが、同じ直線上に無いため、ベルトにモーメン
トが働き、このモーメントにより、ベルトにねじれや波
打ち、座屈等が生じるという技術的課題が生ずる。

【０００６】更に、このようなモーメントを受けた際
に、ベルトがねじれや波打ち、座屈等を起こさないため
には、ベルトそのものに高い剛性が要求される。剛性の
高いベルト材料としては、金属、特にＳＵＳや鉄などが
挙げられるが、継ぎ目の無いエンドレスベルトを作るこ
とは困難である。溶接を用いたシームレス化ベルトもあ
るが、接合部分の信頼性が十分ではない。また、ニッケ
ルの電鋳ベルトはシームレスに形成可能であるが、安全
性の観点から好ましくない。一方、ポリイミドやポリテ
トラフルオロエチレンなどのような樹脂ベルトでは強度
が低いため、前述のようにねじれや波打ち、座屈等を起
こしてしまう。これを補うために、膜厚の厚いベルトを
用いることも可能ではあるが、コストが高くなり好まし
くない。

【０００７】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ためになされたものであって、所謂ベルトニップ方式の
定着装置において、剛性の低い低廉なエンドレスベルト
を使用し、ベルトのねじれや波打ち、座屈等を確実に回
避しながらベルトの寄り防止を容易に実現できるように
した定着装置を提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
図１（ａ）（ｂ）に示すように、熱源４を有する回転可
能な加熱ロール１と、前記加熱ロール１に圧接し、加熱
ロール１と共に転動するエンドレスベルト２と、前記エ
ンドレスベルト２の内側に配設されて、前記エンドレス
ベルト２を前記加熱ロール１に押圧させ、前記エンドレ
スベルト２と前記加熱ロール１との間に接触ニップ域を
形成する押圧部材３とを具備し、前記接触ニップ域に記
録シート５を通過させることにより、未定着トナー像を
記録シート５上に加熱・加圧定着させる定着装置におい
て、前記加熱ロール１とエンドレスベルト２との接触ニ
ップ域の加熱ロール１軸方向延長線上の少なくとも一方
に、エンドレスベルト２の端縁の寄りが規制されるベル
ト寄りガイド６を設けたことを特徴とするものである。

【０００９】このような技術的手段において、本願の適
用対象は、エンドレスベルト２の両端にベルト寄りガイ
ド６を設けた態様に限られず、エンドレスベルト２のい
ずれか一方端にベルト寄りガイド６を設けた態様をも含
む。このとき、エンドレスベルト２のいずれか一方端に
ベルト寄りガイド６を設ける態様にあっては、加熱ロー
ル１の両端部外径に差を持たせたり、エンドレスベルト
２の両端部外径に差を持たせたり、加熱ロール１とエン
ドレスベルト２とをスキューさせて（傾けて）配置する
等、エンドレスベルト２の寄り方向を常にベルト寄りガ
イド６に向かう方向にすることが必要である。

【００１０】また、エンドレスベルト２としては、樹
脂、金属等どのような材質のものでも適用してよく、こ
のエンドレスベルト２の配設の仕方としては、張架ロー
ル等に掛け渡すようにしても差し支えないが、エンドレ
スベルト２からの放熱を最小限に抑えるという観点から
すれば、接触ニップ域以外に接触する部材を極力なくす
ようにすることが好ましい。更に、本願の定着装置の駆
動方式については、加熱ロール１及びエンドレスベルト
２のいずれを駆動しても差し支えないが、エンドレスベ
ルト２を張架しない態様にあっては、加熱ロール１を回
転駆動し、エンドレスベルト２を追従回転させるように
することが好ましい。

【００１１】また、押圧部材３としては、エンドレスベ
ルト２を加熱ロール１に押圧させ、エンドレスベルト２
と前記加熱ロール１との間に接触ニップ域を形成するも
のであれば、スプリング部材等の弾性付勢手段で剛体の
押圧部材を弾性付勢したものでもよいし、押圧部材の全
部あるいは一部に弾性体を用い、この弾性体の弾性変形
に伴う弾性力を利用したものでもよいし、あるいは、両
者を組み合わせたものなど適宜選定して差し支えない。
更に、エンドレスベルト２端部の座屈をより確実に防止
するという観点からすれば、加熱ロール１とエンドレス
ベルト２との接触ニップ域にてエンドレスベルト２に当
該ベルトの円筒形状と逆方向の曲率を与えるように、押
圧部材３を構成するようにしたり、あるいは、押圧部材
３の端部の加圧力を接触ニップ域中心部の加圧力よりも
大きい設定することが好ましい。

【００１２】更にまた、エンドレスベルト２の端部の座
屈防止策として有効な手段としては、加熱ロール１の接
触ニップ域の外側に、エンドレスベルト２の端部が加熱
ロール１側に倒れ込む間隙が埋められるスペーサ部材８
を設けることが好ましい。このとき、部品点数を低減さ
せるという観点からすれば、スペーサ部材８としては、
加熱ロール１側に設けられたリング状部材からなるベル
ト寄りガイド６に一体的に設けることが好ましい。

【００１３】また、ベルト寄りガイド６としては、加熱
ロール１とエンドレスベルト２との接触ニップ域の加熱
ロール１軸方向延長線上に設ける態様であれば、フレー
ム等の固定部材に固定的に設けるようにしてもよいが、
例えば加熱ロール１の軸受支持部としてロール径と略同
径のものを使用するというような状況下においては、加
熱ロール１との干渉を防止するという観点から、加熱ロ
ール１のエンドレスベルト２との接触ニップ域外側に設
けられたリング状部材でベルト寄りガイドを構成するこ
とが好ましい。このとき、部品点数を低減させるという
観点からすれば、例えば軸受部材の断熱ブッシュと一体
的に形成するようにすればよい。

【００１４】更に、ベルト寄りガイド６に作用する寄り
力を低減させるという観点からすれば、ベルト寄りガイ
ド６を加熱ロール１の軸方向に対して揺動可能とし、弾
性付勢手段９（図１（ｂ）に仮想線で示す）によりエン
ドレスベルト２方向に弾性付勢することが好ましい。

【００１５】また、本発明の適用対象は加熱ロール１と
エンドレスベルト２との組合せに限られるものではな
く、加圧ロール７とエンドレスベルト２とを組み合わせ
るようにしてもよい。すなわち、本発明の他の態様とし
ては、図１（ｃ）に示すように、回転可能な加圧ロール
７と、この加圧ロール７に圧接して加圧ロール７と共に
転動し、熱源４にて加熱されるエンドレスベルト２と、
前記エンドレスベルト２の内側に配設されて、前記エン
ドレスベルト２を前記加圧ロール７に押圧させ、前記エ
ンドレスベルト２と前記加圧ロール７との間に接触ニッ
プ域を形成する押圧部材３とを具備し、前記接触ニップ
域に記録シート５を通過させることにより、未定着トナ
ー像を記録シート５上に加熱・加圧定着させる定着装置
において、前記加圧ロール７とエンドレスベルト２との
接触ニップ域の加圧ロール７軸方向延長線上の少なくと
も一方に、エンドレスベルト２の端縁の寄りが規制され
るベルト寄りガイド６（図１（ｂ）で示すものに相当）
を設けたものが挙げられる。この態様の定着装置につい
ても、図１（ａ）（ｂ）で示す定着装置に対して施した
各種工夫を施せることは勿論である。

【００１６】次に、上述した技術的手段の作用について
説明する。図１（ａ）（ｂ）（又は（ｃ））によれば、
エンドレスベルト２は、加熱ロール１（又は加圧ロール
７）と押圧部材３とにより圧接された接触ニップ域の軸
方向延長線上でベルト寄りガイド６に当接し、その寄り
位置を規制する。このとき、エンドレスベルト２の寄り
力とベルト寄りガイド６からの寄り規制力とは同一線上
にあるため、寄り力と寄り規制力とは互いに打ち消し合
い、ベルトにモーメントが働くことはない。従って、エ
ンドレスベルト２のねじれや波打ちは発生しない。更
に、エンドレスベルト２は、加熱ロール１（又は加圧ロ
ール７）と押圧部材３とによって挾持された接触ニップ
域の延長線上において、その端部をベルト寄りガイド６
に突き当てて寄り規制するため、挾持圧力によってエン
ドレスベルト２の剛性が大きくなり、座屈が起こりにく
くなっている。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。 ◎実施の形態１図２は本発明が適用された定着装置の実施の形態１を示
す側面断面図、図３は図２のＩＩＩ方向から見た一部破
断矢視図である。同図において、定着装置は、回転駆動
される加熱ロール２０と、この加熱ロール２０に圧接し
て加熱ロール２０に追従回転するエンドレスベルト３０
と、エンドレスベルト３０の内側に配設されて、前記エ
ンドレスベルト３０を前記加熱ロール２０に押圧させ、
前記エンドレスベルト３０と前記加熱ロール２０との間
に接触ニップ域を形成する押圧部材５０とを備えてい
る。

【００１８】ここで、加熱ロール２０のコア２１は、外
径３４ｍｍ、内径３２ｍｍ、長さ３５０ｍｍのアルミニ
ウム円筒である。コア２１の表面には、下地層として硬
度４５゜（ＪＩＳ−Ａ）のＨＴＶシリコーンゴムが厚さ
１ｍｍで直接被覆され、さらにその上にトップコート層
としてＲＴＶシリコーンゴムが厚さ５０μｍでディップ
コートされている。これにより被覆層２２が形成されて
おり、被覆層２２は鏡面状態に近い表面に仕上げられて
いる。本実施の形態において、下地層のゴムの硬度は、
Ｔｅｃｌｏｃｋ社製のスプリングタイプのＡ型硬度計に
より、ＪＩＳＫ６３０１に準拠して、荷重１，０００
ｇｆを付加して計測した結果である。なお、コア２１と
してはアルミニウムでなくても熱伝導率の高い金属製の
ものを使用することができ、被覆層２２としては耐熱性
の高い弾性体であれば他の材料を使用することができ
る。

【００１９】コア２１の内部には、加熱源として出力８
５０ｗのハロゲンランプ２５が配置されている。また、
加熱ロール２０の表面には温度センサ２６が配置され、
この表面の温度を計測する。そして、温度センサ２６の
計測信号により、図示しない温度コントローラによって
ハロゲンランプ２５がフィードバック制御されて、加熱
ロール２０の表面が例えば１５０℃に調節されるように
なっている。

【００２０】また、加熱ロール２０の近傍にはオイル供
給装置２７が配設されている。オイル供給装置２７は、
離型剤を貯蔵するタンク２７ａからスポンジ状の吸上げ
部材２７ｂ、ロール２７ｃ、２７ｄを通じて加熱ロール
２０の表面に離型剤を常に一定量供給する。これにより
記録シート２８に未定着のトナー像２９を定着する際
に、トナーの一部が加熱ロール２０にオフセットするの
が防止されている。オイル供給装置２７によって供給さ
れる離型剤としては、例えば粘度１０００ｃｓのジメチ
ルシリコーンオイル（商品名「ＫＦ−９６」：信越化学
株式会社製）が使用される。

【００２１】エンドレスベルト３０は、ポリイミドフィ
ルムにより厚さ７５μｍ、幅３００ｍｍ、周長１２５ｍ
ｍに形成されている。この外周面にはＰＴＦＥ（ポリテ
トラフルオロエチレン）の離型層が形成されている。こ
のエンドレスベルト３０は、ベルト走行ガイド４０の周
囲に張力の働いていない状態で巻回されている。ベルト
走行ガイド４０は耐熱性樹脂によって形成されており、
その外周面にはリブ状の突起が周方向に設けられてお
り、エンドレスベルト３０内周面とベルト走行ガイド４
０との接触面積を小さくしている。ベルト走行ガイド４
０の材質は、ある程度の剛性を有し、エンドレスベルト
３０から熱を奪いすぎず、また、エンドレスベルト３０
の走行を阻害しないものであれば、様々なものが使用で
きる。

【００２２】押圧部材５０は、ベースプレート５１上に
弾性層５２及び低摩擦層５３とを積層して形成したもの
である。ベースプレート５１は、幅（ベルトの走行方
向）１５ｍｍ、長さ（紙面の垂直方向）３２０ｍｍ、厚
さ５ｍｍのステンレス鋼製のものである。弾性層５２
は、硬度２３゜（ＪＩＳ−Ａ）のシリコーンゴムからな
る厚さ５ｍｍのものである。前記接触ニップ域両端の非
通紙域のゴム厚は６ｍｍにしてあり、図３に示すよう
に、加圧力がニップ中央部よりも大きくなっている。本
実施の形態では、接触ニップ域中央（通紙域）の加圧力
は１．０ｋｇ／ｃｍ²であり、ニップ端部（非通紙域）
の加圧力は２．０ｋｇ／ｃｍ²である。更に、低摩擦層
５３としては、ポリテトラフルオロエチレンを含浸させ
たガラス繊維シートである中興化成製の「ＦＧＦ−４０
０−４」（商品名）を使用した。

【００２３】また、押圧部材５０は、エンドレスベルト
３０の内側に配設されており、圧縮コイルスプリング５
４，５５によって、３０ｋｇｆの一定荷重で加熱ロール
２０の中心に向けて押圧されている。これによる加熱ロ
ール２０とエンドレスベルト３０との接触ニップ域の幅
は１２ｍｍである。更に、押圧部材５０の弾性層５２
は、加熱ロール２０の下地層よりも軟らかいため、変形
しやすい。ここで、エンドレスベルト３０は、接触ニッ
プ域においてベルトの円筒形状と逆方向に変形する。従
って、ベルトの断面２次モーメントが大きくなり、座屈
強度が大きくなる。更にまた、低摩擦層５３の表面に
は、粘度１０００ｃｓのジメチルシリコンオイル（商品
名「ＫＦ−９６」：信越化学株式会社製）が塗布されて
おり、これによってエンドレスベルト３０と押圧部材５
０との間の摩擦係数をさらに小さくなるようになされて
いる。

【００２４】特に、本実施の形態では、ベルト寄りガイ
ド６０は、図４に示すように、ポリアミド製の外径４３
ｍｍのリング状の寄りガイド部６１と、この寄りガイド
部６１の軸方向外側位置にベアリングの内側に挿入する
外径４０ｍｍのブッシュ部６２と、前記寄りガイド部６
１の軸方向内側位置に外径３７ｍｍのカラー部６３とが
一体的に形成されており、加熱ロール２０の被覆層２２
の両外側にはめ込まれる。更に、本実施の形態では、ベ
ルト寄りガイド６０は、加熱ロール２０に対して軸方向
に揺動可能に設けられ、付勢スプリング６５によりエン
ドレスベルト３０方向に押圧されている。尚、ブッシュ
部６２が図示しない軸受部材（ベアリング）にはめ込ま
れている。

【００２５】次に、本実施の形態に係る定着装置の作動
について説明する。図２において、加熱ロール２０は、
図示しないモータにより周速度Ｖ＝１６０ｍｍ／ｓで回
転させられる。この回転によりエンドレスベルト３０も
速度１６０ｍｍ／ｓで従動回転させられる。図示しない
転写装置により、記録シート２８の上にトナー像２９が
転写され、図の右側から接触ニップ域に向けてこの記録
シート２８が搬送されてくる。そして、接触ニップ域に
作用する圧力と、ハロゲンランプ２５によって加熱ロー
ル２０を通じて与えられる熱により、トナー像２９が記
録シート２８上に定着する。

【００２６】ここで、エンドレスベルト３０は、ベルト
両端の周長差やニップ両端の荷重差、あるいは設置時の
ベルトと加熱定着ロールとの非平行度などによって、ベ
ルト軸方向のどちらか一方に寄りを発生させる。そし
て、エンドレスベルト３０の端部がベルト寄りガイド６
０の寄りガイド面６４に突き当たり、エンドレスベルト
３０の寄りが規制される。このとき、図５に示すよう
に、エンドレスベルト３０の寄り力９１と、ベルト寄り
ガイド６０からの寄り規制力９２とは同一直線上にある
ため、寄り力９１と寄り規制力９２とは打ち消し合い、
ベルトにモーメントが働くことはない。従って、ベルト
にねじれや波打ちは発生しない。尚、エンドレスベルト
３０の接触ニップ域の軸方向延長線以外の領域に対応し
てベルト寄りガイド６０’を設けた比較の形態にあって
は、図６に示すように、エンドレスベルト３０の寄り力
９１とベルト寄りガイド６０’からの寄り規制力９２と
が同じ直線上にないため、ベルトにモーメントが作用
し、このモーメントにより、樹脂製のベルトでは比較的
弱い寄り力でベルトにねじれや波打ちが発生したり、ベ
ルト端部が座屈したりすることが確認された。

【００２７】また、本実施の形態において、エンドレス
ベルト３０の接触ニップ域はベルトの剛性が大きいた
め、ベルトの座屈は、図４に示すように、ベルト寄りガ
イド６０の寄りガイド面６４と、押圧部材５０の端部と
の間にできるギャップδにおいて起こる。このギャップ
δが小さいほど、座屈は起こりにくくなる。但し、本実
施の形態では、図４に示すように、ベルト寄りガイド６
０のカラー部６３がエンドレスベルト３０端部の加熱ロ
ール２０側への座屈を阻止するスペーサとして働いてい
るので、エンドレスベルト２０端部の座屈は加熱ロール
２０から離間する側の座屈に限られる。

【００２８】図７及び図８に、ギャップδとベルト端部
の座屈力（ベルト端部が座屈を起こす最小の力）との関
係を調べた結果を示す。図７の太線は、ポリイミドベル
トの膜厚を５０μｍ，７５μｍ，１００μｍの３種類を
前述のギャップの大きさを変えて座屈力Ｆを計算したも
のである。計算に用いたモデルは、一端が接触ニップ域
で完全に固定され、他端が自由端であるベルトの座屈で
ある。ギャップδはベルトの自由長を意味する。このモ
デルにおける、ベルトの座屈力は以下の（１）式で表さ
れる。Ｆ＝Ｃ・π²・Ｅ・Ｉ／Ｌ² ………（１）但し、固定条件：Ｃ＝２．０４５８、ヤング率：Ｅ、断
面２次モーメント：Ｉ、ギャップ：Ｌである。これより、ギャップが小さくなればなるほど、座屈力が
大きくなる、すなわち座屈を起こしにくくなることが分
かる。接触ニップ域で挾みこんでいない場合のＮｉ電鋳
ベルト３０μｍ厚の座屈力が２．５ｋｇ程度であるが、
ポリイミドベルト７５μｍ厚の場合、ギャップを約１．
５ｍｍ以下にすることによりＮｉ電鋳ベルト３０μｍ厚
と同等以上の座屈力を得ることができる。また、ギャッ
プを１．０ｍｍ以下にすれば、ポリイミドベルト５０μ
ｍの場合でもＮｉ電鋳ベルト３０μｍ厚と同等以上の座
屈力を得ることができる。このように、ポリイミドやポ
リテトラフルオロエチレン等のような比較的剛性の低い
樹脂ベルトを、座屈を起こすことなく使用することがで
きるようになる。

【００２９】また、図８は、実際の装置を用いて、ニッ
プの圧力を変えて、ギャップδの大きさと座屈を生ずる
力を測定した結果である。図に示す通り、ニップ圧力が
大きくなるほど、座屈力は大きくなる。これは、ニップ
圧力が大きくなるほど、（１）式の一端が完全に固定さ
れているモデルに近くなることを示している。逆に、ニ
ップ圧力が小さくなると、ニップ内でもベルトが変位す
るため、ギャップが実質的に大きくなることを意味して
いる。これより、ニップ端部（記録シートの走行領域
外）の圧力を、記録シート走行領域の圧力よりも大きく
することが、座屈力を大きくするのに有効であることが
理解される。

【００３０】このような実験結果を踏まえて、ベルト端
部が座屈しない条件を分析したところ、以下のような結
果が得られた。すなわち、ベルトに発生する寄り力がベ
ルト端部の座屈力よりも大きいと、ベルトの端部が座屈
することになる。通常は、寄り力が０．４〜０．５ｋｇ
であるため、ギャップの大小によらずポリイミド７５μ
ｍ厚のベルトで寄り制御は可能である。しかし、加熱ロ
ール（定着ロール）離型剤の枯渇などの突発的最悪条件
において最大で１．４ｋｇの寄り力を生じることがあ
る。ポリイミド７５μｍ厚のベルトでは、接触ニップ域
で押さえ込まない場合には１ｋｇ程度の力で座屈を生じ
る。このため、最大寄り力１．４ｋｇでは座屈してしま
う。ところが、ベルトを接触ニップ域で押さえ込み、そ
のギャップを１．５ｍｍ以下にすることにより、最悪条
件下においてもベルト端部の座屈を防止できる。

【００３１】このギャップを極力小さくするために、ベ
ルト寄りガイド部６１とベアリングのブッシュ部６２と
を一体成型することにより、加熱ロール２０の両端に取
り付けられた寄りガイド面６４の公差を、フレーム公差
０．３ｍｍに寄りガイド部６１の公差０．３ｍｍを加え
て０．６ｍｍとすることができる。また、押圧部材５０
の長さの公差０．５ｍｍと押圧部材５０取付け公差０．
３ｍｍを加えて、合計１．４ｍｍ以下にすることができ
る。この公差（すなわちギャップ）が１．５ｍｍ以下の
場合、ポリイミド７５μｍ厚の座屈力が最大寄り力より
も大きくなるため、座屈を起こすことがない。もし、ベ
ルト寄りガイド６０を加熱ロール２０に取り付けた場合
には、加熱ロール２０への取付け公差が０．５ｍｍ×２
ヶ所であり、寄りガイド部６１の公差０．３ｍｍを加え
て１．３ｍｍとなる。これに、押圧部材５０の長さの公
差０．５ｍｍと押圧部材５０取付け公差０．３ｍｍを加
えると、最大２．１ｍｍとなってしまう。尚、ギャップ
を０．５ｍｍ以下にすれば、より安価なポリイミド５０
μｍ厚のベルトが座屈を起こすことなく使用可能とな
る。

【００３２】次に、ベルト寄り力のメカニズムについて
解析する。エンドレスベルト３０は、加熱ロール（定着
ロール）２０との接触ニップ域において力（寄り力）を
受けて、寄りを生じる。エンドレスベルト３０端部がベ
ルト寄りガイド６０に突き当たった場合、エンドレスベ
ルト３０端部がベルト寄りガイド６０から力（寄り規制
力）を受けて、寄りを規制される。エンドレスベルト３
０の寄り力は、図９に示すように、ベルトの寄り速度と
線形な関係にあり、寄り速度が大きくなるほど、寄り力
は大きくなる。寄りを規制している状態は、加熱ロール
２０とエンドレスベルト３０との間において滑りを生ぜ
しめ寄りを防止しているため、加熱ロール２０へのオイ
ル供給量の変化すなわち摩擦係数の変化によりこの関係
が変わる。エンドレスベルト３０は、ベルト両端の周長
差・ニップ両端の荷重差・加熱ロール２０とエンドレス
ベルト３０の平行度などの要因で寄りを生じる。これら
の精度を上げることにより、寄り速度および寄り力を小
さくすることが重要である。

【００３３】さらに、エンドレスベルト３０端部のカッ
トはベルト軸に対して完全に直角にはできず、多少の傾
きを持っている。また、エンドレスベルト３０が斜めに
セットされることもあるため、ベルト端部は寄りガイド
面６４に対して完全には平行にならない。このため、ベ
ルト端部の寄り速度は、ＤＣ成分的なベルトの寄り速度
に、ベルト端部の傾きによる見掛け上のベルト寄り速度
がＡＣ成分的に重畳される。従って、図１０（ａ）に示
すように、寄り力もＤＣ成分的な力Ｆ_Ave.にＡＣ成分が
加わり、最大値Ｆ_Maxとなる。このＦ_Maxは、もしエンド
レスベルト３０端部を寄りガイド面６４に対して平行に
近づければ、ＡＣ成分を小さくすることができ、Ｆ_Ave.
に近づく。寄り力のＡＣ成分を平滑化するためにベルト
寄りガイド６０を加熱ロール２０に対して揺動可能に取
付け、付勢スプリング６５によりエンドレスベルト３０
方向に押圧する。これにより、図１０（ａ）の寄り力
を、図１０（ｂ）のようにＦ_Maxを小さくすることがで
きる。但し、Ｆ_Ave.はベルトの寄り速度に依存するた
め、Ｆ_Ave.は変わらない。また、付勢スプリング６５の
弾性係数の最適化により、Ｆ_MaxとＦ_Ave.の差が極力小
さくなるようにする。

【００３４】◎実施の形態２図１１は本発明が適用された定着装置の実施の形態２を
示す。本実施の形態において、定着装置は実施の形態１
と略同様であるが、実施の形態１と異なり、加熱ロール
２０を表面が剛体のハードロール構成とし、一方、エン
ドレスベルト３０の内側には固定台５６上の凹部５７内
に弾性体５９が固着された押圧部材５０のみを設置し、
押圧部材５０の弾性体５９の弾性変形で加熱ロール２０
とエンドレスベルト３０との接触ニップ域を形成すると
共に、固定台５６の弾性体５９に対する抱き込み部（凹
部５７の両側壁）５８をベルト走行ガイドとして機能さ
せたものである。尚、実施の形態１と同様な構成要素に
ついては実施の形態１と同様な符号を付してここではそ
の説明を省略する。また、本実施の形態においては、加
熱ロール１として実施の形態１と同様な構成のものを用
いたり、エンドレスベルト３０の走行をより安定させる
という観点から、実施の形態１と同様なベルト走行ガイ
ド４０を別途設けたり、あるいは、押圧部材５０として
固定台５６の代わりに弾性付勢される可動台を用いる等
適宜設計変更できることは勿論である。

【００３５】◎実施の形態３図１２は本発明が適用された定着装置の実施の形態３を
示す。本実施の形態において、定着装置は実施の形態１
と略同様であるが、実施の形態１と異なり、エンドレス
ベルト３０を押圧部材５０以外にロール７１，７２で張
架するようにしたものである。この態様にあっては、ロ
ール７１，７２からの放熱を極力抑えるようにロール７
１，７２に断熱処理を施すことが好ましい。

【００３６】◎実施の形態４図１３は本発明が適用された定着装置の実施の形態４を
示す。本実施の形態に係る定着装置は、実施の形態１〜
３と異なり、回転駆動される加圧ロール８０と、この加
圧ロール８０に圧接して追従回転するエンドレスベルト
３０と、このエンドレスベルト３０の内側に配設され
て、前記エンドレスベルト３０を前記加圧ロール８０に
押圧させ、前記エンドレスベルト３０と前記加圧ロール
８０との間に接触ニップ域を形成する押圧部材５０と、
前記エンドレスベルト３０を加熱するヒータ８１とを備
えている。

【００３７】本実施の形態において、加圧ロール８０は
表面が剛体のハードロール構成であり、その接触ニップ
域の軸方向両側にリング状のベルト寄りガイド６０（実
施の形態１と同様の構成）が設けられている。また、押
圧部材５０は、固定台５６上の凹部５７に弾性体５９を
収容したものであり、弾性体５９の弾性変形で加圧ロー
ル８０とエンドレスベルト３０との接触ニップ域を形成
するものである。更に、エンドレスベルト３０内には実
施の形態１と同様なベルト走行ガイド４０が配設され、
エンドレスベルト３０の形状を保持しながらエンドレス
ベルト３０の走行を安定させるようになっている。更に
また、本実施の形態において、ヒータ８１としては板状
ヒータが用いられ、前記押圧部材５０の固定台５６の凹
部５７の底に収容され、弾性体５９を介してエンドレス
ベルト３０を加熱するようになっている。

【００３８】本実施の形態においても、エンドレスベル
ト３０はベルト寄りガイド６０にて確実に寄り規制され
る。尚、本実施の形態においても、押圧部材５０の構
成、ヒータ８１の構成などについて適宜設計変更し得る
ことは勿論である。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱ロールとエンドレスベルトとの接触ニップ域延長線
上においてベルトの寄りを規制するようにしたため、ベ
ルトに生じる寄り力と、ベルト端部に働かせる寄り規制
力とを同一線上にすることができる。このため、ベルト
にねじれ等のモーメントが働かず、ベルトにねじれや波
打ち、座屈等を生じさせることなく、ベルトの寄り制御
を簡単に実現することができる。更に、ベルトに寄り規
制力を働かせる部分において、ベルトを加熱ロールと押
圧部材とによって挾持しているため、接触ニップ域での
ベルトの座屈強度を上げることができる。これにより、
ポリイミドのような樹脂製のベルトを座屈を起こすこと
なく使用することが可能となった。

【００４０】また、本発明において、ベルト寄りガイド
を加熱ロールとともに回転するようにすれば、ベルトの
端部と摺動を起こさない。このため、ベルト端部の磨耗
も少なく抑えることができる。更に、本発明において、
ベルト寄りガイドをベアリングと加熱ロールとの断熱ブ
ッシュとを兼ねて一体成形するようにすれば、ベルト寄
りガイドの寄りガイド面と、押圧部材の端部との間にで
きるギャップの大きさを１．５ｍｍ以下に小さく設定す
ることができ、ベルト端部の座屈力を大きくすることが
できるほか、断熱ブッシュと兼用である分、コストアッ
プにもほとんど影響がない。

【００４１】更にまた、本発明において、接触ニップ域
においてエンドレスベルトにベルトの円筒形状と逆方向
の曲率を持たせるようにすれば、ベルトの軸方向のこし
が強くなり（断面２次モーメントが大きくなり）、座屈
強度を大きくすることができる。また、本発明におい
て、接触ニップ域の外側のベルト端部を押さえ込む部分
の圧力を接触ニップ域に比べて局所的に高くすれば、通
常、接触ニップ域の記録シートの走行領域（定着領域）
の圧力を、定着に必要最小限程度の圧力とし、ベルトの
接触ニップ域の挾持圧力をある程度低く設定したとして
も、ベルト端部の座屈力を大きくすることが可能にな
り、その分、ベルト端部の座屈をより確実に防止するこ
とができる。

【００４２】また、本発明において、加熱ロールの軸方
向に対してベルト寄りガイドを揺動可能に取り付け、弾
性付勢手段にてベルト側にベルト寄りガイドを押圧する
ようにすれば、ベルト端部とベルト寄りガイドとの非平
行度による寄り力のＡＣ成分を小さくすることができ、
その分、最大寄り力を小さくすることができる。

【００４３】また、本発明において、加熱ロールの接触
ニップ域の外側に、エンドレスベルトの端部が加熱ロー
ル側に倒れ込む間隙が埋められるスペーサ部材を設ける
ようにすれば、エンドレスベルトの端部の加熱ロール側
への座屈を確実に防止することができる。

【００４４】上述したような効果は、加圧ロールとエン
ドレスベルトとの組合せについても同様に得られるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）はこの発明に係る定着装置の概要を示
す説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ方向から見た一部破断矢
視図、（ｃ）はこの発明の他の態様に係る定着装置の概
要を示す説明図である。

【図２】実施の形態１に係る定着装置を示す説明図で
ある。

【図３】図２のＩＩＩ方向から見た一部破断矢視図で
ある。

【図４】図３の要部説明図である。

【図５】図３の作用説明図である。

【図６】比較の形態に係る作用説明図である。

【図７】実施の形態１において、押圧部材とベルト寄
りガイドとのギャップとベルト端部の座屈力との関係を
ベルトの厚さをパラメータとして調べたグラフ図であ
る。

【図８】実施の形態１において、押圧部材とベルト寄
りガイドとのギャップとベルト端部の座屈力との関係を
ニップ圧をパラメータとして調べたグラフ図である。

【図９】実施の形態１において、ベルトの寄り速度と
ベルトの寄り力との関係を調べたグラフ図である。

【図１０】（ａ）は付勢スプリング６５を用いない態
様の寄り力の時間変化を示すグラフ図、（ｂ）は付勢ス
プリング６５を用いた態様の寄り力の時間変化を示すグ
ラフ図である。

【図１１】実施の形態２に係る定着装置の概要を示す
説明図である。

【図１２】実施の形態３に係る定着装置の概要を示す
説明図である。

【図１３】実施の形態４に係る定着装置の概要を示す
説明図である。

【符号の説明】

１…加熱ロール，２…エンドレスベルト，３…押圧部
材，４…熱源，５…記録シート，６…ベルト寄りガイ
ド，７…加圧ロール，８…スペーサ部材，９…弾性付勢
手段，２０…加熱ロール，２５…ハロゲンランプ，２８
…記録シート，３０…エンドレスベルト，５０…押圧部
材，６０…ベルト寄りガイド，６１…寄りガイド部，６
２…ブッシュ部，６３…カラー部，６５…付勢スプリン
グ，８０…加圧ロール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱源（４）を有する回転可能な加熱ロー
ル（１）と、前記加熱ロール（１）に圧接し、加熱ロー
ル（１）と共に転動するエンドレスベルト（２）と、前
記エンドレスベルト（２）の内側に配設されて、前記エ
ンドレスベルト（２）を前記加熱ロール（１）に押圧さ
せ、前記エンドレスベルト（２）と前記加熱ロール
（１）との間に接触ニップ域を形成する押圧部材（３）
とを具備し、前記接触ニップ域に記録シート（５）を通
過させることにより、未定着トナー像を記録シート
（５）上に加熱・加圧定着させる定着装置において、前記加熱ロール（１）とエンドレスベルト（２）との接
触ニップ域の加熱ロール（１）軸方向延長線上の少なく
とも一方に、エンドレスベルト（２）の端縁の寄りが規
制されるベルト寄りガイド（６）を設けたことを特徴と
する定着装置。
【請求項２】請求項１記載の定着装置において、ベル
ト寄りガイド（６）は、加熱ロール（１）のエンドレス
ベルト（２）との接触ニップ域外側に設けられたリング
状部材であることを特徴とする定着装置。
【請求項３】請求項２記載の定着装置において、ベル
ト寄りガイド（６）は、軸受部材の断熱ブッシュと一体
に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定
着装置。
【請求項４】請求項１記載の定着装置において、ベル
ト寄りガイド（６）は加熱ロール（１）の軸方向に対し
て揺動可能であり、弾性付勢手段（９）によりエンドレ
スベルト（２）方向に弾性付勢されることを特徴とする
定着装置。
【請求項５】請求項１記載の定着装置において、加熱
ロール（１）が回転駆動され、エンドレスベルト（２）
が加熱ロール（１）に従動回転することを特徴とする定
着装置。
【請求項６】請求項１記載の定着装置において、押圧
部材（３）は、加熱ロール（１）とエンドレスベルト
（２）との接触ニップ域にてエンドレスベルト（２）に
当該ベルトの円筒形状と逆方向の曲率を与えることを特
徴とする定着装置。
【請求項７】請求項１記載の定着装置において、押圧
部材（３）の端部の加圧力が接触ニップ域中心部の加圧
力よりも大きいことを特徴とする定着装置。
【請求項８】請求項１記載の定着装置において、加熱
ロール（１）の接触ニップ域の外側には、エンドレスベ
ルト（２）の端部が加熱ロール（１）側に倒れ込む間隙
が埋められるスペーサ部材（８）を設けたことを特徴と
する定着装置。
【請求項９】回転可能な加圧ロール（７）と、この加
圧ロール（７）に圧接して加圧ロール（７）と共に転動
し、熱源（４）にて加熱されるエンドレスベルト（２）
と、前記エンドレスベルト（２）の内側に配設されて、
前記エンドレスベルト（２）を前記加圧ロール（７）に
押圧させ、前記エンドレスベルト（２）と前記加圧ロー
ル（７）との間に接触ニップ域を形成する押圧部材
（３）とを具備し、前記接触ニップ域に記録シート
（５）を通過させることにより、未定着トナー像を記録
シート（５）上に加熱・加圧定着させる定着装置におい
て、前記加圧ロール（７）とエンドレスベルト（２）との接
触ニップ域の加圧ロール（７）軸方向延長線上の少なく
とも一方に、エンドレスベルト（２）の端縁の寄りが規
制されるベルト寄りガイド（６）を設けたことを特徴と
する定着装置。