JP2002189379A

JP2002189379A - 定着装置

Info

Publication number: JP2002189379A
Application number: JP2000390296A
Authority: JP
Inventors: Masamitsu Nagamine; 雅光長峰
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 2000-12-22
Filing date: 2000-12-22
Publication date: 2002-07-05

Abstract

(57)【要約】【課題】印刷用紙からオフセットして加熱ローラに付
着したトナーが、エンドレスベルトに付着しないように
し、これにより、従来のようなエンドレスベルトの外周
面に付着したトナーが加熱ローラに戻り、さらに印刷用
紙を汚してしまう不具合を解消するとともに、温度検出
素子により加熱ローラの表面温度をエンドレスベルトを
介して正確に検出する。【解決手段】エンドレスベルト２の外周面の接触角を
加熱ローラ１の表面の接触角よりも大きくする。

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、電子写真プリン
タに使用される定着装置に関し、いわゆる熱定着型の定
着装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子写真プリンタには、一般に、いわゆ
る熱定着型の定着装置が使用されている。熱定着型の定
着装置は、熱源を有する加熱ローラと、この加熱ローラ
に対抗して設けられ、加熱ローラを弾性的に付勢する圧
力ローラとから構成される。トナーが転写された印刷用
紙は、加熱ローラと圧力ローラとの間を通るように搬送
される。このとき、印刷用紙に対し加熱ローラにより熱
が与えられ、圧力ローラにより圧力が与えられる。これ
により、印刷用紙上のトナーが溶融され、定着が行われ
る。

【０００３】このような定着装置には、加熱ローラの表
面温度を検出するための温度検出素子が設けられる。こ
の温度検出素子により検出される温度に基づいて、加熱
ローラの表面温度は、常に一定範囲にあるように制御さ
れる。これにより、定着が良好かつ安定して行われる。

【０００４】しかしながら、加熱ローラの印刷用紙の当
接領域に温度検出素子が接触するように定着装置を構成
すると、印刷用紙からオフセットして加熱ローラに付着
したトナーが、温度検出素子に付着し蓄積されてしまう
といった問題が発生した。温度検出素子に付着して蓄積
されたトナーは、ついには塊となり、加熱ローラの表面
を傷つけたり、印刷用紙の上に落ちて印刷物を汚してし
まうといった問題があった。また、温度検出素子の検出
精度を低下させてしまうという問題もあった。

【０００５】このような問題を解決するため、例えば、
特開平１１−２４４９１号公報および特開平１１−２０
２６７８号公報の定着装置が提案されている。特開平１
１−２４４９１号公報の定着装置を図２０および図２１
に示す。

【０００６】図２０および図２１に示されるように、こ
の定着装置は、熱源５２を有する加熱ローラ５１の表面
温度を、耐熱性を有するフィルムからなるエンドレスベ
ルト５３を介して温度検出素子５４により検出するよう
に構成したものである。

【０００７】エンドレスベルト５３は、支持ローラ５５
および支持ローラ５６に巻き掛けられている。エンドレ
スベルト５３の内側には、付勢手段５７に取り付けられ
た温度検出素子５４が設けられている。付勢手段５７の
付勢力により温度検出素子５４は、エンドレスベルト５
３の内周面に押し当てられ、エンドレスベルト５３の外
周面は、加熱ローラ５１の表面に押し当てられる。これ
により、加熱ローラ５１とエンドレスベルト５３との間
に摩擦力が生じ、エンドレスベルト５３は、加熱ローラ
５１の回転に連れ回り従動回転する。

【０００８】この定着装置では、温度検出素子５４によ
りエンドレスベルト５３を介して加熱ローラ５１の表面
温度が検出される。エンドレスベルト５３は、加熱ロー
ラ５１の回転に連れ回り従動回転するので、印刷用紙か
らオフセットし加熱ローラ５１に付着したトナーがエン
ドレスベルト５３の外周面に付着しても、加熱ローラ５
１とエンドレスベルト５３との間に溜まることはない。

【０００９】さらに、この定着装置には、支持ローラ５
６との間でエンドレスベルト５３を挟持し、エンドレス
ベルト５３の外周面に付着したトナーを吸着するクリー
ニングローラ５８が設けられている。クリーニングロー
ラ５８は、エンドレスベルト５３の回転に連れ回り従動
回転する。エンドレスベルト５３の外周面に付着したト
ナーは、クリーニングローラ５８に回収されるので、エ
ンドレスベルト５３の外周面にトナーが蓄積されること
がない。

【００１０】特開平１１−２０２６７８号公報の定着装
置を図２２に示す。図２２に示されるように、この定着
装置は、熱源６２を有する加熱ローラ６１の表面温度
を、エンドレスベルト６３を介して感温素子６４により
検出するように構成したものである。エンドレスベルト
６３は、熱伝導性および耐熱性を有し、さらに、平らな
ところに置くと、みずから扁平状に撓む可撓性を有する
フィルムからなる。

【００１１】エンドレスベルト６３は、ブラケット６６
に回転自在に支持された保持ロール６５に巻き掛けられ
ている。エンドレスベルト６３の上側平坦部分６３ａ
は、ブラケット６６の上プレート体６６ａと下プレート
体６６ｂ（不図示）との間を通る。ブラケット６６の下
プレート体６６ｂの下面には、弾性押圧部材６７が取り
付けられ、さらに、弾性押圧部材６７の下面部の中央部
分には、感温素子６４が埋設されている。感温素子６４
を含む弾性押圧部材６７の下面部には、摩擦係数の小さ
い保護膜６８（不図示）が形成されている。

【００１２】弾性押圧部材６７によりエンドレスベルト
６３の下側平坦部分６３ｂは、加熱ローラ６１の表面に
押し当てられる。これにより、加熱ローラ６１とエンド
レスベルト６３との間に摩擦力が生じ、エンドレスベル
ト６３は、加熱ローラ６１の回転に連れ回り従動回転す
る。

【００１３】この定着装置では、エンドレスベルト６３
と弾性押圧部材６７の下面部との摺動抵抗を極めて小さ
くすることができるので、加熱ローラ６１の回転に伴い
エンドレスベルト６３をスムーズに従動回転させること
ができる。したがって、加熱ローラ６１とエンドレスベ
ルト６３とがスリップし、これにより、加熱ローラ６１
とエンドレスベルト６３との間にトナーが蓄積されるよ
うなことがない。また、エンドレスベルト６３、弾性押
圧部材６７等により加熱ローラ６１の熱が必要以上に奪
われることがないので、加熱ローラ６１の表面温度を正
確に検出することができる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような従来の定着装置では、印刷用紙からオフセットし
加熱ローラに付着したトナーがエンドレスベルトにも付
着するため、エンドレスベルトに付着したトナーが塊と
なって加熱ローラを介して印刷用紙に戻り、印刷用紙を
汚してしまうといった問題を残していた。

【００１５】例えば、装置電源の切断により加熱ローラ
の表面が常温に戻ると、エンドレスベルトの温度も常温
に戻るため、エンドレスベルトの外周面に付着したトナ
ーは凝固する。そして、再び装置電源が投入され、加熱
ローラの表面が加熱されると、エンドレスベルトの温度
も加熱される。これにより、エンドレスベルトの外周面
に付着したトナーは、再び溶融し、加熱ローラを介して
印刷用紙に戻ってしまう。

【００１６】また、クリーニングローラを設け、エンド
レスベルトの外周面に付着したトナーを回収することが
できるが、ついには、クリーニングローラの表面にトナ
ーが溜まり、トナーの塊ができる。このため、塊となっ
たトナーが印刷用紙の上に落ち、印刷用紙を汚してしま
うといった問題を残していた。

【００１７】この発明は、このような問題点を解決する
ためになされたものであり、その目的は、印刷用紙から
オフセットして加熱ローラに付着したトナーが、エンド
レスベルトに付着しないようにすることで、従来のよう
なエンドレスベルトの外周面に付着したトナーが加熱ロ
ーラに戻り、さらに印刷用紙を汚してしまう不具合を解
消するとともに、温度検出素子により加熱ローラの表面
温度をエンドレスベルトを介して正確に検出することに
ある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
熱源を有し、トナーが転写された印刷用紙に熱を与える
加熱ローラと、加熱ローラに接触し、加熱ローラの回転
に連れ回り従動回転するエンドレスベルトと、加熱ロー
ラに接触するエンドレスベルトの接触部分の内周面に接
触し、エンドレスベルトを介して加熱ローラの表面温度
を検出する温度検出素子とを備え、エンドレスベルトの
外周面の接触角を、加熱ローラの表面の接触角より大き
くしたことを特徴とするものである。

【００１９】請求項２に係る発明は、請求項１に係る定
着装置において、エンドレスベルトは、耐熱性および非
粘着性を有する樹脂からなり、エンドレスベルトの外周
面側を構成する上層と、耐熱性を有する樹脂からなり、
エンドレスベルトの内周面側を構成する下層との２層構
造を有することを特徴とするものである。

【００２０】請求項３に係る発明は、請求項２に係る定
着装置において、上層は、フッ素系樹脂からなり、下層
は、ポリイミド樹脂からなることを特徴とするものであ
る。

【００２１】請求項４に係る発明は、請求項２に係る定
着装置において、さらに、エンドレスベルトの両端の側
面部は、エンドレスベルトの上層と同じ樹脂からなるこ
とを特徴とするものである。

【００２２】請求項５に係る発明は、請求項１に係る定
着装置において、エンドレスベルトが巻き掛けられ、エ
ンドレスベルトを加熱ローラの表面に弾性的に付勢する
ように、互いに離間して回転自在に設けられた２つの第
１の回転体を備え、加熱ローラの回転によりエンドレス
ベルトを回転させる力が、エンドレスベルトの回転によ
り２つの第１の回転体を回転さるのに必要な力と、エン
ドレスベルトの内周面に接触する温度検出素子がエンド
レスベルトの回転を抑制する力との合力よりも大きくな
るようにしたことを特徴とするものである。

【００２３】請求項６に係る発明は、請求項５に係る定
着装置において、第１の回転体は、同軸上に、エンドレ
スベルトの幅方向の両端部の内周面に接触し、エンドレ
スベルトを支持する２つの円筒ころを有することを特徴
とするものである。

【００２４】請求項７に係る発明は、請求項６に係る定
着装置において、第１の回転体の２つの円筒ころを含む
間の幅は、エンドレスベルトの幅より短いことを特徴と
するものである。

【００２５】請求項８に係る発明は、請求項５に係る定
着装置において、さらに、加熱ローラに接触しないエン
ドレスベルトの非接触部分が巻き掛けられ、エンドレス
ベルトを加熱ローラの表面と反対方向に弾性的に付勢す
るように回転自在に設けられた第２の回転体を備え、第
２の回転体は、エンドレスベルトの幅方向における両端
の位置を規制するためのフランジを有することを特徴と
するものである。

【００２６】請求項９に係る発明は、請求項８に係る定
着装置において、第２の回転体を介してエンドレスベル
トを加熱ローラの表面と反対方向に弾性的に付勢する付
勢力を、２つの第１の回転体を介してエンドレスベルト
を加熱ローラの表面に弾性的に付勢する付勢力よりも小
さくしたことを特徴とするものである。

【００２７】請求項１０に係る発明は、請求項８に係る
定着装置において、第２の回転体は、同軸上に、それぞ
れエンドレスベルトの幅方向における両端の位置を規制
するように片側にフランジを有し、エンドレスベルトの
幅方向の両端部の内周面に接触し、エンドレスベルトを
支持する２つの円筒ころを有することを特徴とするもの
である。

【００２８】請求項１１に係る発明は、請求項１に係る
定着装置において、エンドレスベルトが巻き掛けられ、
エンドレスベルトを加熱ローラの表面に弾性的に付勢す
るように回転自在に設けられた第１の回転体と、エンド
レスベルトの内周面に接触する温度検出素子が第１の回
転体との間に配置されるように、かつ、温度検出素子が
エンドレスベルトの内周面に接触する点における加熱ロ
ーラの表面の接線よりも加熱ローラに近い位置に、加熱
ローラに接触しないように設けられ、エンドレスベルト
が巻き掛けられ、回転自在に設けられた第２の回転体と
を備え、第２の回転体は、エンドレスベルトの幅方向に
おける両端の位置を規制するためのフランジを有するこ
とを特徴とするものである。

【００２９】請求項１２に係る発明は、請求項１１に係
る定着装置において、第２の回転体は、それぞれエンド
レスベルトの幅方向における両端の位置を規制するよう
に片側にフランジを有し、エンドレスベルトの幅方向の
両端部の内周面に接触し、エンドレスベルトを支持する
２つの円筒ころを有することを特徴とするものである。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプリンタの好
ましい実施の形態を図面を参照して説明する。実施の形態１．図１は、この発明に係る実施の形態１の
定着装置の斜視図である。図２は、図１に示された定着
装置の側面図である。図３は、図１に示された定着装置
の上面図である。

【００３１】図１〜図３に示されるように、この定着装
置は、トナーが転写された印刷用紙に熱を与える加熱ロ
ーラ１の表面温度を、エンドレスベルト２を介して温度
検出素子１１により検出する、熱定着型の定着装置であ
る。

【００３２】エンドレスベルト２は、支持ローラ３およ
び４に巻き掛けられている。支持ローラ３の軸３ａおよ
び支持ローラ４の軸４ａは、それぞれホルダー５および
６により回転自在に支持されている。支持ローラ３の軸
３ａおよび支持ローラ４の軸４ａは、加熱ローラ１の回
転軸と平行である。

【００３３】ホルダー５は、ばね７により加熱ローラ１
側に付勢され、ホルダー６は、ばね８により加熱ローラ
１側に付勢されている。ばね７および８は、図示しない
フレームに取り付けられている。支持ローラ３および４
は、ばね７および８の付勢力により、エンドレスベルト
２を介して加熱ローラ１に押しつけられる。これによ
り、エンドレスベルト２と加熱ローラ１との間に摩擦力
が発生し、エンドレスベルト２は、加熱ローラ１の回転
に伴い従動回転する。

【００３４】図２に示されるように、エンドレスベルト
２の加熱ローラ１に接触する接触部分の中央部の内周面
には、加熱ローラ１の表面温度を検出する温度検出素子
１１のプローブ１１ａが弾性的に押し当てられている。
図３に示されるように、温度検出素子１１は、プレート
１０に固定されている。プレート１０は、図示しないフ
レームに取り付けられている。

【００３５】エンドレスベルト２、支持ローラ３および
４、ホルダー５および６等は、図２における温度検出素
子１１のプローブ１１ａで示される温度検出位置を通る
加熱ローラ１の法線を中心に上下対称に構成されてい
る。ばね７および８は、図２におけるこの法線を通る。

【００３６】図３に示されるように、プレート１０とホ
ルダー６との間の距離は、エンドレスベルト２の幅より
わずかに大きく設けられている。プレート１０およびホ
ルダー６は、エンドレスベルト２が回転したときのエン
ドレスベルト２の幅方向の偏りを規制する。

【００３７】エンドレスベルト２の外周面は、エンドレ
スベルト２の外周面が加熱ローラ１の表面よりも優れた
非粘着性を有するように構成されている。非粘着性は、
一般に水に対する接触角で表される。

【００３８】図４は、接触角の説明図である。図４に示
されるように、基材４１の上に被膜４２が形成され、こ
の被膜４２の上に水滴４３が置かれているものとする。Ａ：ぬれの尺度（dyne／cm）、Ｓ：固体（被膜４２）の表面張力（dyne／cm）、Ｌ：液体（水４３）の表面張力（dyne／cm）、Ｒ：固体・液体間の界面張力（dyne／cm） θ：接触角（度）とすると、Ａ＝Ｓ−Ｒ＝Ｌ・ｃｏｓθ で表され、接触角θが大きいほど、非粘着性が優れてい
ることになる。言い換えれば、エンドレスベルト２の外
周面は、エンドレスベルト２の外周面が加熱ローラ１の
表面よりも大きな接触角を有するように構成されてい
る。

【００３９】エンドレスベルト２は、非粘着性および耐
熱性を有する樹脂からなる上層（外周面）と、耐熱性を
有する樹脂からなる下層（内周面）との２層構造を有す
る。上層は、例えば、フッ素系樹脂からなる。下層は、
例えば、ポリイミド樹脂からなる。支持ローラ３および
４は、耐熱性を有する樹脂もしくはゴム、例えば、ＰＰ
Ｓ樹脂、シリコンゴム等からなる。

【００４０】図５は、エンドレスベルト等に作用する力
の関係を示す図である。加熱ローラ１の回転に伴いエン
ドレスベルト２がスムーズに安定して回転するように、
加熱ローラ１の回転によりエンドレスベルト２を回転さ
せる力は、エンドレスベルト２の回転により支持ローラ
３および４を回転させるのに必要な力と、エンドレスベ
ルト２の内周面に接触する温度検出素子１１のプローブ
１１ａがエンドレスベルト２の回転を抑制する力との合
力よりも大きくなるように構成されている。

【００４１】ここで、Ｆ１：加熱ローラ１の回転によりエンドレスベルト２を
回転させる力、Ｆ２：エンドレスベルト２の回転により支持ローラ３お
よび４を回転させる力Ｆ３：支持ローラ３および４のそれぞれの軸３ａおよび
軸４ａにかかる負荷、Ｆ４：支持ローラ３および４を回転させるのに必要な
力、Ｆ５：プローブ１１ａがエンドレスベルト２の回転を抑
制する力とする。

【００４２】また、各部のパラメータを μ１：加熱ローラ１とエンドレスベルト２との間の摩擦
係数、 μ２：エンドレスベルト２と支持ローラ３および４との
摩擦係数、 μ３：支持ローラ３および４のそれぞれの軸３ａおよび
軸４ａにおける摩擦係数、 μ４：エンドレスベルト２と温度検出素子１１のプロー
ブ１１ａとの間の摩擦係数、Ｎ１：支持ローラ３および４（ばね７および８）の付勢
力、Ｎ２：温度検出素子１１のプローブ１１ａの付勢力Ｄ１：支持ローラ３および４の直径Ｄ２：軸３ａおよび軸４ａの直径とする。

【００４３】すると、Ｆ１＝μ１・（Ｎ１／２）Ｆ２＝μ２・Ｆ１＝μ１・μ２（Ｎ１／２）となる。一方、Ｆ３＝μ３・（Ｎ１／２）Ｆ４＝Ｆ３・（Ｄ２／Ｄ１）＝μ３・（Ｎ１／２）・（Ｄ２／Ｄ１）Ｆ５＝μ４・Ｎ２となる。

【００４４】したがって、Ｆ２＞Ｆ４＋Ｆ５を満たすように、上記のパラメータが設定される。

【００４５】図６は、加熱ローラの実際の表面温度と温
度検出素子により検出される温度との関係を示す図であ
る。図６から理解されるように、時刻ｔ１において、加
熱ローラ１の加熱が開始される。時刻ｔ２において、加
熱ローラ１の表面温度を均一にするため、加熱ローラ１
の回転が開始される。このとき、温度検出素子１１によ
り検出される温度（１点鎖線Ｂ）は、加熱ローラ１の実
際の表面温度（実線Ａ）に対し、急激に低下し、その差
の最大はＶ２になる。

【００４６】その後、温度検出素子１１の検出温度は、
しだいに加熱ローラ１の実際の表面温度に近づいてい
く。給紙された最初の頁の印刷用紙が定着装置に到着す
る時刻ｔ３には、加熱ローラ１の実際の表面温度は、設
定値Ｖ１を超え、オーバーシュートする。さらに、印刷
が連続的に行われるときには、加熱ローラ１の実際の表
面温度は設定値Ｖ１に近づき、温度検出素子１１の検出
温度は、実際の表面温度よりわずかに低い温度を保ちな
がら推移する。

【００４７】このため、加熱ローラ１の表面温度の制御
には、この実験結果（加熱ローラ１の実際の表面温度の
オーバーシュート）を考慮した補正が必要になる。この
補正がないときには、加熱ローラ１の表面温度が設定値
に対しオーバーシュートしてしまうため、印刷用紙上の
トナーが加熱ローラ１に付着し、さらに印刷用紙に戻る
ホットオフセットが発生する。

【００４８】実施の形態１によれば、エンドレスベルト
２の外周面の接触角を加熱ローラ１の表面の接触角より
大きくしたので、印刷用紙からオフセットして加熱ロー
ラ１に付着したトナーがエンドレスベルト２の外周面に
付着しないようにすることができる。

【００４９】さらに、加熱ローラ１の回転によりエンド
レスベルト２を回転させる力が、エンドレスベルト２の
回転により支持ローラ３および４を回転させるのに必要
な力と、エンドレスベルト２の内周面に接触する温度検
出素子１１のプローブ１１ａがエンドレスベルト２の回
転を抑制する力との合力よりも大きくなるように構成し
たので、加熱ローラ１の回転に伴いエンドレスベルト２
をスムーズに安定して回転させることができる。このた
め、加熱ローラ１とエンドレスベルト２とがスリップす
るのを避け、偶発的にエンドレスベルト２にトナーが付
着するような不具合を防止することができる。

【００５０】したがって、従来のようにエンドレスベル
トに付着したトナーが塊となって印刷用紙に戻り、印刷
用紙を汚してしまうような不具合を防止するとともに、
加熱ローラ１の表面温度を正確かつ安定に検出すること
ができる。また、従来のようにエンドレスベルト２の外
周面に付着したトナーを回収するクリーニングローラを
設ける必要がないので、装置コストも抑えることができ
る。

【００５１】実施の形態２．実施の形態１の定着装置で
は、図６に示されるように、加熱ローラ１の実際の表面
温度に対し温度検出素子１１の検出温度が急激に低下す
るため、この実験結果に基づいて補正値を求め、加熱ロ
ーラ１の表面温度の制御を行う必要がある。図６に示さ
れる温度差Ｖ２が大きいため、支持ローラ３および４の
直径等のパラメータが異なる場合には、その都度実験に
基づく新たな補正値を求めなければならなかった。実施
の形態２の定着装置は、温度差Ｖ２を小さくすることに
より、その手間を軽減するものである。

【００５２】図７は、この発明に係る実施の形態２の定
着装置の斜視図である。図８は、図７に示された定着装
置の部分斜視図である。図９は、図７に示された定着装
置の上面図である。図７〜図９に示されるように、実施
の形態２の定着装置は、図１〜図３に示された実施の形
態１の支持ローラ３および４を支持回転体１３および１
４に置き換えたものである。なお、実施の形態１と同様
の構成には、同一符号を付し、その説明を省略する。

【００５３】支持ローラ３および４は同じの構成であ
り、支持回転体１３および１４も同じ構成であるため、
支持ローラ３と支持回転体１３との違いについて説明す
る。支持回転体１３は、２つの円筒ころ部１３ｂおよび
１３ｃを有する。円筒ころ部１３ｂと円筒ころ部１３ｃ
との間は軸１３ａになっている。

【００５４】実施の形態１の支持ローラ３は、その外周
面全体がエンドレスベルト２の内周面に接触し、エンド
レスベルト２を支持している。これに対し、実施の形態
２の支持回転体１３は、円筒ころ部１３ｂおよび１３ｃ
の外周面がそれぞれエンドレスベルト２の幅方向におけ
る両端部の内周面に接触し、エンドレスベルト２を支持
している。支持回転体１３は、支持ローラ３よりもエン
ドレスベルト２との接触面積が小さいことになる。

【００５５】円筒ころ部１３ｂおよび１３ｃを含む間の
幅（距離）は、エンドレスベルト２の幅よりもわずかに
短くなっている。円筒ころ部１３ｂおよび１３ｃの外周
面は、加熱ローラ１の表面に接触しないので、加熱ロー
ラ１に付着したトナーが支持回転体１３（円筒ころ部１
３ｂおよび１３ｃの外周面）に付着することはない。

【００５６】図１０は、加熱ローラの実際の表面温度と
温度検出素子により検出される温度との関係を示す図で
ある。図１０から理解されるように、時刻ｔ１におい
て、加熱ローラ１の加熱が開始される。時刻ｔ２におい
て、加熱ローラ１の表面温度を均一にするため、加熱ロ
ーラ１の回転が開始される。このとき、温度検出素子１
１により検出される温度（１点鎖線Ｂ）は、実際の加熱
ローラ１の表面温度（実線Ａ）に対し、急激に低下し、
その差の最大はＶ３になる。しかし、この温度差Ｖ３
は、実施の形態１の温度差Ｖ２の半分程度になる。

【００５７】その後、温度検出素子１１の検出温度は、
しだいに加熱ローラ１の実際の表面温度に近づいてい
く。加熱ローラ１の実際の表面温度は、設定値Ｖ１を超
え、オーバーシュートするが、給紙された最初の頁の印
刷用紙が定着装置に到着する時刻ｔ３には、オーバーシ
ュートは抑えられ、ほぼ設定値Ｖ１になる。さらに、印
刷が連続的に行われるときには、加熱ローラ１の実際の
表面温度および温度検出素子１１の検出温度は、ともに
ほぼ設定値Ｖ１を保ち推移する。

【００５８】実施の形態２によれば、給紙された最初の
頁の印刷用紙が定着装置に到着する時刻ｔ３には、加熱
ローラ１の実際の表面温度および温度検出素子１１の検
出温度が設定値Ｖ１になる。このため、支持回転体１３
の円筒ころ部１３ｂおよび１３ｃの直径等が大きく異な
らない限り、実施の形態１のように、加熱ローラ１の表
面温度の制御のために、実験結果（加熱ローラ１の実際
の表面温度のオーバーシュート）から補正値を求める必
要性がない。したがって、実験により補正値を求める手
間を軽減することができる。また、加熱ローラ１の表面
温度を温度検出素子１１により一層正確に検出すること
ができる。

【００５９】支持ローラ３および４の代わりに支持回転
体１３および１４を用いたとき、この温度差Ｖ３が、温
度差Ｖ２の半分程度になる理由は、支持ローラ３および
４に比べ、支持回転体１３および１４がエンドレスベル
ト２の内周面に接触する面積が小さいからである。エン
ドレスベルト２の熱が支持回転体１３および１４により
奪われるのを抑制していると考えられる。

【００６０】実施の形態３．実施の形態１および２の定
着装置では、プレート１０およびホルダー６により、エ
ンドレスベルト２の回転に伴う幅方向の偏りを規制して
いる。このため、エンドレスベルト２の幅方向における
両端の側面部が、それぞれプレート１０およびホルダー
６に擦られ、摩耗し、さらには、エンドレスベルト２の
上層（フッ素系樹脂からなる）が剥がれ損傷する事態が
懸念される。これにより、加熱ローラ１に付着したトナ
ーが、エンドレスベルト２の損傷部分に付着し、印刷枚
数の増加に従い、蓄積されるという事態が懸念される。
実施の形態３は、これらの事態を回避するものである。

【００６１】図１１は、この発明に係る実施の形態３の
定着装置の斜視図である。図１２は、図１１に示された
定着装置の部分断面図である。図１３は、図１１に示さ
れた定着装置の上面図である。図１４は、図１１に示さ
れた定着装置の要部側面図である。なお、実施の形態１
と同様の構成には、同一符号を付し、その説明を省略す
る。

【００６２】図１１〜図１４に示されるように、実施の
形態３の定着装置には、エンドレスベルト２の加熱ロー
ラ１に接触する接触部分と反対側の非接触部分が巻き掛
けられた支持回転体１５が設けられている。支持回転体
１５の回転軸１５ａは、図１２に示される、温度検出素
子１１のプローブ１１ａを通る加熱ローラ１の法線上に
設けられている。

【００６３】支持回転体１５は、支持回転体１３と同様
に、２つの円筒ころ部１５ｂおよび１５ｃを有する。た
だし、円筒ころ部１５ｂおよび１５ｃのそれぞれは、エ
ンドレスベルト２の幅方向の偏りを規制するフランジ１
５ｄおよび１５ｅを有する。フランジ１５ｄおよび１５
ｅの内壁間の距離は、エンドレスベルト２の幅よりわず
かに大きい。

【００６４】円筒ころ部１５ｂおよび円筒ころ部１５ｃ
は、ドーナツ状に形成され、その孔部に軸１５ａが挿通
されている。円筒ころ部１５ｂおよび円筒ころ部１５ｃ
は、支持回転体１３と同様に、耐熱性を有する樹脂もし
くはゴム、例えば、ＰＰＳ樹脂、シリコンゴム等からな
る。軸１５ａは、弾性体からなる。支持回転体１５の軸
１５ａは、支持回転体１５を加熱ローラ１側と反対方向
に付勢するように、図示しないフレームに回転自在に支
持されている。

【００６５】図１４に示されるように、支持回転体１５
の付勢力Ｎ２は、ばね７および８により支持ローラ３お
よび４を加熱ローラ１側に付勢する付勢力Ｎ１よりも小
さく設定されている。このため、エンドレスベルト２の
加熱ローラ１に接触する接触部分は、加熱ローラ１から
離れることはなく、エンドレスベルト２は、加熱ローラ
１の回転に伴い従動回転する。

【００６６】このように、エンドレスベルト２の幅方向
の偏りは、支持回転体１５により規制されるので、プレ
ート１０とホルダー６との間は、支持回転体１５のフラ
ンジ１５ｄおよびフランジ１５ｅを含む間の距離よりも
広くなっている。

【００６７】実施の形態３によれば、支持回転体１５
は、エンドレスベルト２の回転に伴い従動回転するの
で、エンドレスベルト２の幅方向の両端の側面部と支持
回転体１５のフランジ１５ｄおよびフランジ１５ｅとが
擦れ合うことがない。このため、エンドレスベルト２の
幅方向の両端の側面部が摩耗することはなく、エンドレ
スベルト２の上層（フッ素系樹脂からなる）が剥がれ損
傷することもない。したがって、加熱ローラ１に付着し
たトナーが、エンドレスベルト２の損傷部分に付着する
のを防止することができる。

【００６８】実施の形態４．実施の形態３では、フラン
ジ１５ｄおよび１５ｅを有する支持回転体１５を設ける
ことによりエンドレスベルト２の幅方向の偏りを規制し
ているが、この場合、実施の形態２の定着装置に新たな
部材が追加されたことになるので、コストアップにな
る。また、エンドレスベルト２に接触する部材の熱容量
が増え、エンドレスベルト２の熱が余計に奪われるた
め、加熱ローラ１の表面温度を正確に検出する観点から
好ましくない。実施の形態４の定着装置は、この問題を
解決するものである。

【００６９】図１５は、この発明に係る実施の形態４の
定着装置の斜視図である。図１６は、図１５に示された
定着装置の側面図である。なお、実施の形態１と同様の
構成には、同一符号を付し、その説明を省略する。

【００７０】図１５および図１６に示されるように、実
施の形態４の定着装置は、エンドレスベルト２を支持回
転体２１および２２に巻き掛けたものである。支持回転
体２１の軸２１ａは、ホルダー２３および２４により回
転自在に支持されている。支持回転体２１の軸２１ａ
は、加熱ローラ１の回転軸と平行である。

【００７１】ホルダー２３は、ばね２５により加熱ロー
ラ１側に付勢され、ホルダー２４は、ばね２６により加
熱ローラ１側に付勢されている。ばね２５および２６
は、図示しないフレームに取り付けられている。支持回
転体２１は、ばね２５および２６の付勢力により、エン
ドレスベルト２を介して加熱ローラ１に押しつけられ
る。

【００７２】支持回転体２１は、図１１〜図１４に示さ
れる実施の形態３の支持回転体１３と同様の構成であ
り、円筒ころ部２１ｂおよび２１ｃを有する。円筒ころ
部２１ｂと円筒ころ部２１ｃとの間は軸２１ａになって
いる。円筒ころ部２１ｂおよび２１ｃを含む間の幅（距
離）は、エンドレスベルト２の幅よりもわずかに短くな
っている。円筒ころ部２１ｂおよび２１ｃの外周面は、
加熱ローラ１の表面に接触しないので、加熱ローラ１に
付着したトナーが支持回転体２１（円筒ころ部２１ｂお
よび２１ｃの外周面）に付着することはない。

【００７３】支持回転体２２は、温度検出素子１１のプ
ローブ１１ａが支持回転体２１との間に配置されるよう
に設けられる。また、支持回転体２２は、温度検出素子
１１のプローブ１１ａが接触する位置のエンドレスベル
ト２が確実に加熱ローラ１に接触するように設けられ
る。支持回転体２２は、図１６に示されるように、温度
検出素子１１のプローブ１１ａが加熱ローラ１に接触す
る点における加熱ローラ１の外周面の接線よりも加熱ロ
ーラ１に近い位置に、かつ、支持回転体２２が加熱ロー
ラ１に接触しない位置に設けられる。

【００７４】これにより、エンドレスベルト２と加熱ロ
ーラ１との間に摩擦力が発生し、エンドレスベルト２
は、加熱ローラ１の回転に伴い従動回転する。なお、支
持回転体２２の軸２２ａは、図示しないフレームにより
回転自在に支持されている。支持回転体２２の軸２２ａ
は、加熱ローラ１の回転軸と平行である。

【００７５】支持回転体２２は、図１１〜図１４に示さ
れる実施の形態３の支持回転体１５と同様の構成であ
り、円筒ころ部２２ｂおよび２２ｃを有する。円筒ころ
部２２ｂおよび２２ｃのそれぞれは、エンドレスベルト
２の幅方向の偏りを規制するフランジ２２ｄおよび２２
ｅを有する。フランジ２２ｄおよび２２ｅの内壁間の距
離は、エンドレスベルト２の幅よりわずかに大きい。た
だし、支持回転体２２の軸２２ａは、円筒ころ部２２ｂ
および２２ｃと同じ材料からなり、一体に構成されてい
る。

【００７６】実施の形態４によれば、エンドレスベルト
２の回転に伴う幅方向の偏りは、支持回転体２２のフラ
ンジ２２ｄおよびフランジ２２ｅにより規制される。こ
のため、支持回転体２１および支持回転体２２の２つの
回転体にエンドレスベルト２を巻き掛ければよい。実施
の形態３のように、３つの回転体にエンドレスベルト２
を巻き掛ける必要がない。したがって、実施の形態３に
比べ構成が簡単になる。また、エンドレスベルト２に接
触する部材が少ないので、エンドレスベルト２の熱が余
計に奪われることがない。したがって、温度検出素子１
１により加熱ローラ１の表面温度を正確に検出すること
ができる。

【００７７】さらに、支持回転体２２は、エンドレスベ
ルト２の回転に伴い従動回転するので、エンドレスベル
ト２の幅方向の両端の側面部と支持回転体２２のフラン
ジ２２ｄおよびフランジ２２ｅとが擦れ合うことがな
い。このため、エンドレスベルト２の幅方向の両端の側
面部が摩耗することはなく、エンドレスベルト２の上層
（フッ素系樹脂からなる）が剥がれ損傷することもな
い。

【００７８】実施の形態５．実施の形態１〜４のエンド
レスベルト２は、非粘着性および耐熱性を有する樹脂か
らなる上層（外周面）と、耐熱性を有する樹脂からなる
下層（内周面）との２層構造を有する。上層は、例え
ば、フッ素系樹脂からなる。下層は、例えば、ポリイミ
ド樹脂からなる。

【００７９】このエンドレスベルト２を使用して印刷を
行ったところ、印刷用紙の種類の選択を誤り、印刷用紙
に最適な定着温度が得られないときや、そもそもトナー
の定着性が低い印刷用紙を使用したときには、印刷用紙
から多くのトナーがオフセットして加熱ローラ１に付着
し、さらに、加熱ローラ１に付着したトナーがエンドレ
スベルト２の幅方向の両端の側面部に付着してしまうこ
とが確認された。実施の形態５は、この問題点を解決す
るものである。

【００８０】図１７、この発明に係る実施の形態５のエ
ンドレスベルトの側面図である。図１８は、図１７に示
されたエンドレスベルトの正面図である。実施の形態５
の定着装置は、エンドレスベルト２の代わりに、図１７
および図１８に示されるエンドレスベルト３０を使用す
る。エンドレスベルト３０は、非粘着性および耐熱性を
有する樹脂からなる上層３１（外周面）と、耐熱性を有
する樹脂からなる下層３２（内周面）との２層構造を有
するが、さらに、幅方向の両端の側面部３３および３４
も、上層３１と同じ樹脂により形成されている。上層３
１並びに側面部３３および３４は、例えば、フッ素系樹
脂からなる。下層は、例えば、ポリイミド樹脂からな
る。

【００８１】図１９は、トナーの付着実験の結果を示す
図である。トナーの付着実験を行い、エンドレスベルト
２とエンドレスベルト３０とを比較した。実験は、印刷
用紙に黒色のべたを印刷し、その印刷面に粘着テープを
貼り付けた後、粘着テープを剥がし、これらの前後にお
ける印刷面の濃度差から定着率を求めるようにした。濃
度の測定には反射濃度計を使用した。定着率は、粘着テ
ープを貼り付ける前の印刷面の濃度と粘着テープを剥が
した後の印刷面の濃度との差を、粘着テープを貼り付け
る前の印刷面の濃度で除し、１００を掛けたものであ
る。

【００８２】図１９に示されるように、エンドレスベル
ト２を使用した場合、定着率が８０％以下になると、エ
ンドレスベルト２の側面部にトナーが付着する現象が確
認される。これに対し、エンドレスベルト３０を使用し
た場合には、定着率が７０％のときには、エンドレスベ
ルト３０の側面部３３および３４にトナーが付着するこ
とはなかった。

【００８３】実施の形態５によれば、エンドレスベルト
３０の側面部３３および３４を上層３１と同じ樹脂に構
成したので、印刷用紙からオフセットして加熱ローラ１
に付着したトナーがエンドレスベルト３０の側面部３３
および３４に付着するのを有効に防止することができ
る。

【００８４】

【発明の効果】この発明によれば、エンドレスベルトの
外周面の接触角を、加熱ローラの表面の接触角より大き
くしたので、印刷用紙からオフセットして加熱ローラに
付着したトナーがエンドレスベルトの外周面に付着しな
いようにすることができる。したがって、従来のような
エンドレスベルトの外周面に付着したトナーが加熱ロー
ラに戻り、さらに印刷用紙を汚してしまう不具合を解消
することができる。また、温度検出素子により加熱ロー
ラの表面温度をエンドレスベルトを介して正確に検出す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る実施の形態１の定着装置の斜
視図である。

【図２】図１に示された定着装置の側面図である。

【図３】図１に示された定着装置の上面図である。

【図４】接触角の説明図である。

【図５】エンドレスベルト等に作用する力の関係を示
す図である。

【図６】加熱ローラの実際の表面温度と温度検出素子
により検出される温度との関係を示す図である。

【図７】この発明に係る実施の形態２の定着装置の斜
視図である。

【図８】図７に示された定着装置の部分斜視図であ
る。

【図９】図７に示された定着装置の上面図である。

【図１０】加熱ローラの実際の表面温度と温度検出素
子により検出される温度との関係を示す図である。

【図１１】この発明に係る実施の形態３の定着装置の
斜視図である。

【図１２】図１１に示された定着装置の部分断面図で
ある。

【図１３】図１１に示された定着装置の上面図であ
る。

【図１４】図１１に示された定着装置の要部側面図で
ある。

【図１５】この発明に係る実施の形態４の定着装置の
斜視図である。

【図１６】図１５に示された定着装置の側面図であ
る。

【図１７】この発明に係る実施の形態５のエンドレス
ベルトの側面図である。

【図１８】図１７に示されたエンドレスベルトの正面
図である。

【図１９】トナーの付着実験の結果を示す図である。

【図２０】従来の定着装置の斜視図である。

【図２１】図２０に示された従来の定着装置の側面図
である。

【図２２】従来の定着装置の他の例を示す図である。

【符号の説明】

１加熱ローラ、２エンドレスベルト、３、４
支持ローラ、５、６ホルダー、７、８ばね、１
０プレート、１１温度検出素子、１１ａプロ
ーブ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱源を有し、トナーが転写された印刷用
紙に熱を与える加熱ローラと、加熱ローラに接触し、加熱ローラの回転に連れ回り従動
回転するエンドレスベルトと、加熱ローラに接触するエンドレスベルトの接触部分の内
周面に接触し、エンドレスベルトを介して加熱ローラの
表面温度を検出する温度検出素子とを備え、エンドレスベルトの外周面の接触角を、加熱ローラの表
面の接触角より大きくしたことを特徴とする定着装置。
【請求項２】請求項１に記載の定着装置において、エンドレスベルトは、耐熱性および非粘着性を有する樹
脂からなり、エンドレスベルトの外周面側を構成する上
層と、耐熱性を有する樹脂からなり、エンドレスベルト
の内周面側を構成する下層との２層構造を有することを
特徴とする定着装置。
【請求項３】請求項２に記載の定着装置において、上層は、フッ素系樹脂からなり、下層は、ポリイミド樹
脂からなることを特徴とする定着装置。
【請求項４】請求項２に記載の定着装置において、さ
らに、エンドレスベルトの両端の側面部は、エンドレスベルト
の上層と同じ樹脂からなることを特徴とする定着装置。
【請求項５】請求項１に記載の定着装置において、エンドレスベルトが巻き掛けられ、エンドレスベルトを
加熱ローラの表面に弾性的に付勢するように、互いに離
間して回転自在に設けられた２つの第１の回転体を備
え、加熱ローラの回転によりエンドレスベルトを回転させる
力が、エンドレスベルトの回転により２つの第１の回転
体を回転させるのに必要な力と、エンドレスベルトの内
周面に接触する温度検出素子がエンドレスベルトの回転
を抑制する力との合力よりも大きくなるようにしたこと
を特徴とする定着装置。
【請求項６】請求項５に記載の定着装置において、第１の回転体は、同軸上に、エンドレスベルトの幅方向
の両端部の内周面に接触し、エンドレスベルトを支持す
る２つの円筒ころを有することを特徴とする定着装置。
【請求項７】請求項６に記載の定着装置において、第１の回転体の２つの円筒ころを含む間の幅は、エンド
レスベルトの幅より短いことを特徴とする定着装置。
【請求項８】請求項５に記載の定着装置において、さ
らに、加熱ローラに接触しないエンドレスベルトの非接触部分
が巻き掛けられ、エンドレスベルトを加熱ローラの表面
と反対方向に弾性的に付勢するように回転自在に設けら
れた第２の回転体を備え、第２の回転体は、エンドレスベルトの幅方向における両
端の位置を規制するためのフランジを有することを特徴
とする定着装置。
【請求項９】請求項８に記載の定着装置において、第２の回転体を介してエンドレスベルトを加熱ローラの
表面と反対方向に弾性的に付勢する付勢力を、２つの第
１の回転体を介してエンドレスベルトを加熱ローラの表
面に弾性的に付勢する付勢力よりも小さくしたことを特
徴とする定着装置。
【請求項１０】請求項８に記載の定着装置において、第２の回転体は、同軸上に、それぞれエンドレスベルト
の幅方向における両端の位置を規制するように片側にフ
ランジを有し、エンドレスベルトの幅方向の両端部の内
周面に接触し、エンドレスベルトを支持する２つの円筒
ころを有することを特徴とする定着装置。
【請求項１１】請求項１に記載の定着装置において、エンドレスベルトが巻き掛けられ、エンドレスベルトを
加熱ローラの表面に弾性的に付勢するように回転自在に
設けられた第１の回転体と、エンドレスベルトの内周面に接触する温度検出素子が第
１の回転体との間に配置されるように、かつ、温度検出
素子がエンドレスベルトの内周面に接触する点における
加熱ローラの表面の接線よりも加熱ローラに近い位置
に、加熱ローラに接触しないように設けられ、エンドレ
スベルトが巻き掛けられ、回転自在に設けられた第２の
回転体とを備え、第２の回転体は、エンドレスベルトの幅方向における両
端の位置を規制するためのフランジを有することを特徴
とする定着装置。
【請求項１２】請求項１１に記載の定着装置におい
て、第２の回転体は、それぞれエンドレスベルトの幅方向に
おける両端の位置を規制するように片側にフランジを有
し、エンドレスベルトの幅方向の両端部の内周面に接触
し、エンドレスベルトを支持する２つの円筒ころを有す
ることを特徴とする定着装置。