JP2011053382A - 定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト寄り防止による耐久性向上、ベルト蛇行による画像ズレ防止、紙シワ発生防止する定着装置及び画像形成装置を提供する。
【解決手段】複数のローラ５１１、５１２に支持された無端状の定着ベルト５１と、該定着ベルト表面を加圧する加圧ローラ５２とによって形成されたニップ部５９内を、または、無端状の第１定着ベルト５６と無端状の第２定着ベルト５７と、で形成されたニップ部５９内を、トナー像が転写された記録紙を通過させて、トナー像を加熱及び加圧して記録紙に定着させる定着装置５０において、前記定着ベルト５１の両端部に寄止部材５５を設け、該寄止部材５５を保持してローラの軸に平行な方向に引張る引張手段５３を備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は複写機、ファクシミリ、プリンターなどに適用され、トナーを用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置に間し、特にトナー像を加熱して定着する定着装置及びこれを用いる画像形成装置に関するものである。

近年、クイックスタートや省エネの観点から加熱ベルト定着方式が多く用いられている。ベルト定着装置では大きな問題として、作動中の回転軸方向のベルトの寄りが挙げられる。
加熱したトナーに大きな圧力を掛けて変形させて紙に定着させる、またトナー表面の光沢を出すために、ベルトには大きな圧力がかかっているので、その回転軸方向の寄り力も大きなものとなる。

従来のベルト寄り防止方法として、引用文献１では、「回転体端部規制面は、回転体の端部において、圧接ニップの圧接ニップラインに平行な直線で前記回転体の周長を略２等分した際の、圧接ニップ側には設けず、圧接ニップに対向する領域にのみ設けて回転体のスラスト方向を規制する」像加熱装置が開示されている。ここでは、ベルト端部に突き当て部材を設け、ベルトのよりを外側から抑える。しかし、この像加熱装置では、ベルトが全域に張架されていない、いわゆるフリーベルト方式の場合にはベルトの微小な揺れが発生する場合に端部とのこすれによって異音が発生したり、ベルトの端部が経時で疲労破壊しやすく、寿命が短い問題があった。

一方、引用文献２では、「基体部分のベルト幅方向の両端部内面に前記ローラの外周面と接触する面よりも低くした段差部を全周に亘ってそれぞれ形成し、該段差部に前記ローラの両端面に規制されることによりベルトの斜行を抑える寄り止めガイドを接着剤でそれぞれ接着した」ベルト状定着部材が開示されている。このベルトの端部内周に寄り止めガイドと称するゴムのリングを接着してローラの端部に突き当たるようにしてある程度のところで寄りを防いでいる。ベルトが一定量寄ると、ローラの端部がこの寄り止めガイド部材に突き当たりそれ以上の寄りを止めることができる。しかし、経時で寄り止めガイドが削れて段差が少なくなり、結果として寄り止めガイドを乗り越えてベルトが移動してしまう問題が発生する場合がある。また、強い寄り力が発生すると、ガイド部材がローラ端部を乗り越えてしまう問題も発生する場合もある。

上述したように、定着装置における定着ベルトの一方へ移動する寄りが止められないと、最終的には側板に突き当たって、定着ベルトを損傷し、やがては定着ベルトは破損してしまうという問題がある。
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、定着ベルトの寄り防止による耐久性向上、定着ベルトの蛇行による画像ズレ防止、紙シワ発生防止する定着装置及び画像形成装置を提供することである。
また、画像形成の生産性を向上させ、ランニングコスト、サービスコストを低減することができる画像形成装置を提供することである。

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
本発明の定着装置は、複数のローラに支持された無端状の定着ベルトと、該定着ベルト表面を加圧する加圧ローラとによって形成されたニップ内を、トナー像が転写された記録紙を通過させて、トナー像を加熱及び加圧して記録紙に定着させる定着装置において、前記定着ベルトの両端部に凸状ガイドを設け、該凸状ガイドを保持してローラの軸に平行な方向に引張る引張手段を備えることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、前記凸状ガイドは、定着ベルトの外側に設けられていることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、前記引張手段が、ローラ間のベルトが直線状の部分で凸状ガイドを保持して引張ることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、前記熱源が、定着ベルトを支持するローラの１つである加熱ローラ内にあることを特徴とする。

無端状の第１定着ベルトと無端状の第２定着ベルトと、で形成されたニップ内を、トナー像が転写された記録紙を通過させることにより、トナー画像を加熱および加圧して記録紙に定着させる定着装置において、前記第１定着ベルトと第２定着ベルトの両端部にはそれぞれ凸状ガイドを設け、該凸状ガイドを保持してローラの軸に平行な方向に引張る引張手段を備えることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、前記凸状ガイドは、定着ベルトの内側に設けられていることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、定着ベルト内に熱源を備えることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、定着ベルトに接して定着ベルトの形状を規制するベルトガイド部材を設け、かつ、前記ベルトガイド部材は、ニップ後端からニップ入り口までの間でベルトに接していることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、前記引張手段が、ローラ間のベルトが直線状の部分で凸状ガイドを保持して引張ることを特徴とする。
また、本発明の定着装置は、さらに、前記引張手段が、ニップ部の部分で凸状ガイドを保持して引張ることを特徴とする。

本発明の画像形成装置は、さらに、静電潜像を形成し、トナーで静電潜像を現像してトナー像として顕像化し、このトナー像を記録媒体に転写し、トナー像を記録媒体に加熱定着して画像を形成する画像形成装置において、上記のいずれかに記載の定着装置を用いることを特徴とする。

上記課題を解決する手段である本発明によって、以下のような特有の効果を奏する。
本発明の定着装置によって、定着ベルトの寄り防止による耐久性向上させて、定着画像のズレの発生を防止し、紙シワの発生を防止することができる。
また、本発明の定着装置によって、定着装置の耐久性向上により、機械の故障等の障害が少なく、長期にわたって安定した画像形成動作を行うことができる。

本発明の定着装置を用いる画像形成装置の構成を示す概略図である。 本発明の定着装置の一実施形態として定着ベルトを備える構成を示す概略図である。 本発明の定着装置における定着ベルトと引張手段を示す構成図である。 定着ベルトに設けられる寄止部材の形態を示す斜視図である。 定着ベルトに設けられる寄止部材の形態を示す斜視図である。 本発明の定着装置の他の実施形態として２つの定着ベルトを備える構成を示す概略図である。 本発明の他の実施形態の定着装置における定着ベルトと引張手段を示す構成図である。

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
図１は、本発明の定着装置を用いる画像形成装置の構成を示す概略図である。図１では、四つの画像形成ステーションを持ったタンデム型の画像形成装置で、各ステーションでは、異なる色の画像形成が行われ、最終的にカラー画像が得られる。以下、画像形成に関する説明を行う。

画像形成装置１は、原稿を搬送する原稿搬送装置（ＡＤＦ）５、原稿読み取り用のスキャナー部４と、このスキャナー部から出力されるデジタル信号を電気的に画像処理部で処理して、該画像処理部から出力されるデジタル信号に基づいて画像を記録紙上に形成する画像形成部３からなっている。スキャナー部４においては、原稿載置台上に置かれた原稿の画像は、照射ランプ、ミラー、レンズを介してカラーＣＣＤによって読み取られ、そのデータが画像処理部に送られる。画像処理部においては、このデータに必要な処理が施され、画像信号に変換され、画像形成部３へ送られる。

画像形成部３においては、イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），ブラック（Ｋ）トナーを用いる画像形成ステーション１０Ｙ、１０Ｃ、１０Ｍ、１０Ｋを４つ並列に配置すると共に、その４つの画像形成ステーション１０に対して１つの中間転写ベルト２１と、１つの一次転写ローラ２３、１つの二次転写ローラ２５とを配設している。この画像形成装置１を構成する画像形成ステーション１０の一例としてイエローの画像形成ステーション１０Ｙの構成を示している。特に、補足説明がない限り他のシアン画像形成ステーション１０Ｃ、マゼンタ画像形成ステーション１０Ｍ、ブラック画像形成ステーション１０Ｋも同等の構成・動作となっている。
なお、この画像形成ステーション１０は、画像形成装置１本体に着脱可能なプロセスカートリッジ１０として用いることができる。

画像形成動作が開始されると、イエロー画像形成ステーション１０Ｙでは、静電潜像担持体である感光体１１は、帯電装置１２により表面を一様に帯電される。電気的に接地された芯金上に有機感光体層を形成した各感光体１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋは、回転可能に保持されており、各コロナ放電による帯電装置１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋで表面を均一に負帯電された後、図示しない各レーザーダイオードからなる発光手段を備える露光装置３０により、各色に対応する画像部分に光照射が行われ、各感光体１１Ｙ、１１Ｃ、１１Ｍ、１１Ｋ上に静電潜像が形成される。
帯電装置１２は、感光体１１に対向配置される帯電部材である帯電ローラを接触又は非接触状態にして、電源から所定の電圧を印加させて感光体１１表面を均一帯電させる。
なお、図１では、感光体１１を平均的に帯電させる手段として各コロナ放電方式の帯電装置１２Ｙ，１２Ｃ，１２Ｍ，１２Ｋが図示されているが、これ以外に固体放電素子、針電極デバイス、ローラ帯電デバイス、導電性ブラシデバイス等公知の方式が使用可能である。特に、接触帯電方式又は非接触近接配置帯電方式のような帯電装置を用いた場合に有効である。
ここで言う接触帯電方式とは、感光体１１に帯電ローラ、帯電ブラシ、帯電ブレード等の帯電部材が直接接触する帯電方式である。一方の近接帯電方式とは、例えば帯電ローラが感光体１１表面との間に２００μｍ以下の空隙を有するように非接触状態で近接配置したタイプのものである。この空隙は、大きすぎた場合には帯電が不安定になりやすく、また、小さすぎた場合には、感光体１１に残留したトナーが存在する場合に、帯電部材表面が汚染されてしまう可能性がある。したがって、空隙は１０〜２００μｍ、好ましくは１０〜１００μｍの範囲が適当である。そして帯電装置には少なくとも交番電圧を重畳した直流電圧を印加することが好ましい。これにより、直流電圧のみを印加した場合に比べて、感光体１１の全長に渡って均一に帯電させることが可能となる。この帯電装置１２に交番電圧を重畳した直流電圧を印加することと、後ほど説明する現像装置１３におけるトナーのクラウド化による相乗効果により、特にベタ画像などにおいて均一濃度の画像が得られる。

そして、帯電後の感光体１１には光書き込みの露光装置３０からの露光によりフルカラー原稿のイエロー成分画像の静電潜像が形成され、その静電潜像はイエロー現像装置１３Ｙによりイエロートナーで顕像化される。また、所定の時間差でシアン画像形成ステーション、マゼンタ画像形成ステーション、ブラック画像形成ステーション１０においても同様の画像形成動作が行われ、シアン，マゼンタ，ブラックの各色のトナー像が各感光体１１上に形成される。
現像装置１３は、感光体１１と対向する位置に、内部に磁界発生手段を備える現像スリーブが配置されている。現像スリーブの下方には、トナーボトルから投入されるトナーを現像剤と混合し、攪拌しながら現像スリーブへ汲み上げるためのスクリューと、トナーとキャリアとを攪拌・混合するパドルとが備えられている。現像スリーブによって汲み上げられるトナーと磁性キャリアからなる現像剤は、ドクターブレードによって所定の現像剤層の厚みに規制され、現像スリーブに担持される。現像スリーブは、感光体１１との対向位置において同方向に移動しながら、現像剤を担持搬送し、トナーを感光体１１の潜像面に供給する。
なお、図１においては、二成分現像方式の現像装置１３の構成を示したが、これに限るものではなく、一成分現像方式の現像装置であっても適用可能である。また、現像装置１３Ｙ、１３Ｃ、１３Ｍ、１３Ｋにはそれぞれ、異なる色のトナーがそれぞれ負帯電状態で、キャリアと共に保持されている。

各画像形成ステーション１０Ｙ，１０Ｃ，１０Ｍ，１０Ｋにおいて感光体１１上に形成されたトナー像Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂｋを、中間転写ベルト２１上で１つのフルカラー画像として重ねまとめるために、この中間転写ベルト２１の裏面側には各画像形成ステーション１０の感光体１１の対向位置に一次転写ローラ２３を配置し、一次転写ローラ２３に所定の転写バイアスを印加することによって、各画像形成ステーション１０のトナー像を順次中間転写ベルト２１に重ねて転写させる。
中間転写ベルト２１への転写後の各画像形成ステーション１０内の感光体１１は、図示しない光除電ユニットにより表面電位を除電され、感光体１１に残留した転写残トナーはクリーニング装置１５のクリーニングブレードにより除去される。クリーニング装置１５で除去されたトナーは、廃トナー回収装置６０におけるトナー搬送手段６１を経て廃トナー収容容器６３に搬送される。
また、クリーニング装置１５は、感光体１１に対してクリーニングブレードを有する。さらに、図示しないが、クリーニングされたトナーを回収する回収羽根、フィルム等とそのトナーを搬送する回収コイルとを備えている。クリーニングブレードは、金属、樹脂、ゴム等の材質からなるが、フッ素ゴム、シリコーンゴム、ブチルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム等のゴムが好ましく用いられ、この中でも特にウレタンゴムが好ましい。このほかに、フッ素樹脂、シリコーン樹脂の樹脂、及びステアリン酸亜鉛、ステアリン酸アルミニウム等のステアリン酸金属化合物を潤滑剤として感光体１１上に塗布する潤滑剤塗布装置を併せて設けても良い。

その後、中間転写ベルト２１に転写されたトナー像は、そして１つのフルカラー画像となった中間転写ベルト２１上のトナー画像を所定のバイアスが印加される二次転写ローラ２５との間にタイミングを合わせて搬送されてくる記録紙上に転写させられる。転写装置２０としては、図１に示したように、一次転写ローラ２３、二次転写ローラ２５、中間転写ベルト２１、ベルトクリーニング装置２２等を備えている。
フルカラートナー像の記録紙６への転写後に中間転写ベルト２１の表面に残留したトナーや紙粉等の付着物は、中間転写ベルトクリーニング装置２２の図示しないクリーニングブラシローラやクリーニングブレードにより除去され、感光体１１上に残留した廃トナーと同様に廃トナー収容容器６３に搬送される。中間転写ベルト２１に残留する廃トナーは、極少ない量ではあるが、長期にわたる画像形成において、ベルトクリーニング装置２２に収納しておくには、収納しておくだけの大きさにしなければならず、画像形成装置１の小型化には不利である。したがって、本発明の画像形成装置１では、他のクリーニング装置１４、２２に回収した転写残トナーと同様に、まとめて、廃トナー収納容器６３に収納することにした。
中間転写ベルト２１、転写ローラ２５への対向ローラ２１１、転写バイアス電源、ベルト駆動軸などを内包する転写ユニット内に設置されたテンションローラ２１１、２１２、２１３がカム機構によって転写ベルトにテンションを与えるもしくは解除することにより、中間転写ベルト２１は各画像形成ステーション１０の感光体１１と接触した状態と離間した状態に変更可能になっている。
これにより機械動作時には各画像形成ステーション１０の感光体１１が回転するのに先立って接触状態に、機械停止時には感光体１１から離間した状態に状態にしている。中間転写ベルト２１へトナー像を転写した後、感光体表面は光除電ユニットで除電され、クリーニング装置１４において、最初に（クリーニングユニット内において感光体回転方向において上流位置）で感光体回転方向とカウンター方向にブラシローラを接触回転させて感光体上の廃トナーおよび付着物を掻き乱して感光体１１との付着力を弱め、その下流位置においてゴム弾性体でできたブレードを感光体１１に接触させて、廃トナーや付着物を除去している。

また、記録紙６は、給紙装置２内に配置されている複数の給紙カセット４０から、画像形成装置１の制御により選択された記録紙がピックアップ第２ニップローラ２により、給紙カセット４０から１枚ずつ引き出される。そして、搬送第２ニップローラ３によって画像形成３まで搬送される。そして、レジスト第２ニップローラ４で、中間転写ベルト２１上のトナー像とのタイミングを計り、二次転写ローラ２５の方に送り出される。その後、トナー像が転写された記録紙は定着装置５０に搬送され加熱・加圧されて記録紙上のトナー像が定着されフルカラー画像が出力される。また、両面印刷を行う場合には定着装置５０から排紙トレイ４８へと送られる前に、両面搬送部３２へと送り戻される。その後、再度先レジスト第２ニップローラ４へと送られ第２面の印刷が行われる。この定着装置５０に関しては、後述する。

なお、図１中で、本発明の画像形成装置に用いる画像形成ステーション１０は、プロセスカートリッジとしても機能する。図１に示すように、このプロセスカートリッジ１０は、感光体１１の周囲に、帯電装置１２、現像装置１３、クリーニング装置１４を配置している。プロセスカートリッジ１０は、少なくとも感光体１１とその他のプロセス装置を備えていればよい。上部に配置される露光装置３０から照射されたレーザ光Ｌによって、感光体１１上に潜像が形成される。

図２は、本発明の定着装置の一実施形態として定着ベルトを備える構成を示す概略図である。この定着ベルト５１を有する定着装置５０は、加熱ローラ５１１、定着ローラ５１２、定着ローラ５１２に圧接する加圧ローラ５２と、加熱ローラ５１１と定着ローラ５１２との間に掛け渡された定着ベルト５１とからなっている。
定着ローラ５１２、加圧ローラ５２は、図２に示す定着装置５０の定着ローラ５１２、加圧ローラ５２とほぼ同様にして、金属製の芯金の外周に、耐熱弾性材料からなる弾性層を備える。弾性層の厚みは適宜調整される。また、弾性層の表層には、転写紙及びトナーの離型性を良くするために、フッ素系樹脂等からなる離型層を設ける。芯金内部には、そハロゲンヒータ５４１等のヒータ５４を設けても良い。また、ヒータ５４は、定着ベルト５１の内側近傍に設けて、直接定着ベルト５１を加熱するものであっても良い。
また、加圧ローラ５２は、定着ベルト５１を挟んで定着ローラ５１２に向けて図示しないバネ等の加圧部材により押圧されており、弾性層を変形させることにより定着ローラ５１２との間で、一定時間トナーを加圧及び加熱できるニップ部５９を形成する。ニップ部５９の幅は、定着ローラ５１２と加圧ローラ５２の直径、弾性層の厚さ、硬度によって所望の値に設定することができる。弾性層に用いる弾性体として、スポンジは高断熱性により温度の立ち上がりが良く、変形量が多くとれて大きなニップ幅が確保できる点で有利である。この例では加圧ローラ５２が不図示の本体駆動部からギヤ等により駆動され、定着ベルト５１、定着ローラ５１２、加熱ローラ５１１を従動させる。
また、ニップ部５９の下流側には、転写紙を加圧ローラ５１１から剥離するための分離爪が、加圧ローラ５２に対して摺動する構成とすることができる。
また、画像面側である定着ベルト５１側には、転写紙を定着ベルト５１から剥離するための分離板が設ける構成とすることができる。

加熱ローラ５１１は、掛け回されている定着ベルト５１を張架して、さらに、加熱するための部材である。このため、加熱ローラ５１１の内部に、ハロゲンランプ、ニクロム線等の熱源が設けられている。また、加熱ローラ５１１は、アルミ、炭素鋼、ステンレス鋼等の中空金属円筒の薄肉ローラであるが、熱伝導性が良好な厚さ１〜４ｍｍのアルミニウム製円筒を用いることで、軸方向での温度分布を小さくすることができる。さらに、加熱ローラ５１１の表面には、定着ベルト５１との摩耗を防止するために、アルマイト処理の表面処理が施されている。
定着ベルト５１を挟んで加熱ローラ５１１の外周面には、熱電対、サーミスタ等からなり、定着ベルト５１外周面の温度を検知するために、図示しない温度センサが配置されている。温度センサからの検知信号に応じて図示しない温度制御装置により加熱ローラ５１１等の内部におけるヒータの動作を制御する。
また、加圧ローラ２５２は、ステンレス、アルミニウム等の金属製の芯金の外周にフッ素系ゴム、シリコーンゴム等の耐熱弾性材料からなる弾性層を適度な厚みで備え、定着ローラ２５１と同様に、離型性を持たせるために樹脂等からなる表面層を備える。また、加圧ローラ２５２は、定着ローラ２５１に向けて図示しないバネ等の加圧部材により押圧されており、弾性層を弾性変形させることにより定着ローラ２５１との間で、一定時間トナーを加圧・加熱できるニップ部を形成する。さらに、定着ローラ２５１、加圧ローラ２５２等の定着装置２５における部材のヒータを制御するために、各部材の温度を検知するためにサーミスタ等の温度センサを設けてもよい。

定着ベルト５１は、支持体には、耐熱性樹脂や、金属から形成された無端状のベルト状支持体が用いられる。耐熱性樹脂の材質としては、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン等が挙げられ、金属ベルトの材質としては、ニッケル、アルミニウム、ステンレス等が挙げられる。樹脂と重層を形成しても良く、特に、ポリイミド樹脂にニッケルを電鋳したベルトが強度と弾性を有し、耐久性があるので好ましい。厚さは１００μｍ以下の薄肉のものが望ましい。定着ベルト５１は、転写紙、トナーと加圧接触するため、高離型性シリコーンゴム等からなる弾性層と離型性の高い樹脂で表面層を構成する。この表面層は、例えば、シリコーン樹脂、フッ素樹脂、具体的には、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）などの高分子樹脂が使用される。

ここでは、図２に示すように、１枚の管状の無端状の定着ベルト５１を、加熱ローラ５１１と定着ローラ５１２にて張架し、定着ベルト５１を介して定着ローラ５１２に加圧ローラ５２を加圧することでニップ部５９を形成する。
定着ベルト５１は、駆動時間が経過すると、やがて軸方向の一方に寄ってしまう、いわゆるベルト寄りが発生する。これを放置するとやがて、定着ベルト５１が定着装置側板５０１に突き当たりベルトを破損する場合がある。
そこで、本発明の定着装置５０では、引張手段５３でベルト寄りを防止している。
図３は、本発明の定着装置における定着ベルトと引張手段を示す構成図で、図２におけるＡ−Ａ‘線で切断した面を示している。
引張手段５３は、定着ベルト５１のローラ５１１、５１２の間の直線部分に上下それぞれ設けられており、この部分の定着ベルト５１を挟み込むように保持している。直線部分では、ローラ５１１、５１２がないことから、定着ベルト５１の表裏から引張手段５３の保持部材５３１で挟むことができる。さらに、このような構成にすることで、引張手段５３の構成が単純になり、製造時における組み付け性も容易であること等が利点である。
図３に示すように、引張手段５３は、寄止部材５５の側面を引っ掛ける上部分と、内側から押さえる下部分で、定着ベルト５１の端部にある寄止部材５５を挟み込みんで組み付けられ、バネ５３２によって定着装置５０の両側にある側板５０１側に引張られるように構成されている。つまり、両端で、定着ベルト５１を引っ張り合うことで、定着ベルト５１の大きな寄りを防止するものである。
定着ベルト５１が、図３の左側に少し移動すると、右側のバネ５３２ａが伸ばされることにより弾性力が大きくなり、逆に左側のバネ５３２ｂは縮まることによって弾性力が小さくなる。そのために、定着ベルト５１を右側に戻す力が働き、それ以上の左側への移動を防止し、定着ベルト５１の寄りを防止するようになっている。その結果、定着ベルト５１の移動量はある程度の量で収まり、大きく移動して側板５０１に突き当たり、定着ベルト５１の端部が磨耗したり破壊されることがなくなる。

図４、図５は、定着ベルトに設けられる寄止部材の形態を示す斜視図である。
定着ベルト５１の両端部には、図４と５に示すように、矩形又は台形の断面をもつリング状の寄止部材５５が設けられている。
図４に示す寄止部材５５１は、定着ベルト５１の内側に、同様の形状のリング状に設けられたものである。ベルト寄りが発生した場合、ローラの端部でこの寄り止め部材が突き当たりそれ以上の寄りを防止するものである。
図５に示す寄止部材５５２は、定着ベルト５１の外側に、同様の形状のリング状に設けられたものである。定着温度の立ち上がり時間を短縮しようとする場合、加熱ローラ小径化（加熱ローラの熱容量を下げる）が有効であるが、加熱ローラ５１１にヒータ５４が、収容可能な極限まで小径化する場合、ベルト内側に寄り止め部材を配置するスペースがなくなる。さらに本発明の寄り止め方式は、引張り手段５３によって寄り止め部材を引張る方式なので、寄り止め部材の位置はベルトの内側でも外側でも構わない。よって加熱ローラを極限まで小径化する場合は、図５の寄り止め部材５５２が外側のタイプの方が有利となる。
耐熱性ゴムである例えばシリコーンゴムで、凸状に形成した寄止部材５５を定着ベルト５１に接着剤でそれぞれ接着してもよい。製造が容易である。また、寄止部材５５は、定着ベルト５１の基材であるポリイミド樹脂に、高温に加熱したプレス型で同体に形成することができる。この一体に形成することで、接着剤等で接着することなく、一体であるから、低コストで、耐熱性にも優れている。さらに、構造が簡単で、強度も充分で確実に破損や剥れを防止して耐久性に優れ高寿命で、別部材を使うことが無く、低コストで、定着動作の中断を防止して記録画像を形成することができる。

（実施例１）
定着ベルト５１は、ローラに掛け渡される前の状態で直径４０〜５０ｍｍであり、厚さ４０〜８０μｍのポリイミド樹脂で形成された支持体厚さで、さらに、その上に厚さ１００〜３００μｍのシリコンゴムによる弾性層と、更に最外層として厚さ５〜５０μｍのＰＦＡ（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）がコートされた構成を有している。
定着ベルト５１は、外径３５ｍｍの定着ローラ５１２と、外径１５〜２０ｍｍのアルミ製中空円筒からなる加熱ローラ５１１とにより、巻き掛けられている。
定着ベルト５１の端部外側には、軸方向の幅が３〜６ｍｍの寄止部材５５が設けられている。定着ベルト５１は、１００〜３００ｍｍ／ｓｅｃ．の線速で走行させている。
定着ローラ５１２は、外径３５ｍｍであり、発泡シリコンゴムよりなる耐熱・弾性層を具備している。
加圧ローラ５１１は外径１５〜２０ｍｍであり、鋼製の中空芯金に、シリコンゴムが覆われた構成を有しており、最外層として、ＰＦＡ（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）チューブを備えている。
加圧ローラ５２は、外径が３０ｍｍで、定着ベルト５１を介して、定着ローラ５１２に対して、ある程度食い込んでおり、これによってニップ部５９の幅が確保されている。

図６は、本発明の定着装置の他の実施形態として２つの定着ベルトを備える構成を示す概略図である。本発明の定着装置５０は、図６に示すように、２枚の管状の無端状の第１定着ベルト５６、第２定着ベルト５７を用いてフラットなニップ部５９を形成している。
シームレスの無端状である第１定着ベルト５６、第２定着ベルト５７が対向しており、第１定着ベルト５６、第２定着ベルト５７の内部にはそれぞれ第１ガイドローラ５６１、第２ガイドローラ５７１がニップ部５９の上流に設けられて両者の軸間が不図示のバネとてことにより加圧されている。ニップ部５９の下流に設けられた第１ニップローラ５６２と第２ニップローラ５７２も同様に加圧されている。ここでは、前述した４つのローラによって第１定着ベルト５６、第２定着ベルト５７とが大きなニップ部５９を形成する。
第１ニップローラ５６１と第２ニップローラ５７１は金属の芯金の外周にゴムが巻いてある。
第１ガイドローラ５６２と第２ガイドローラ５７２も金属の芯金に柔らかいゴムまたはゴムスポンジの弾性体が設けられている。
不図示の駆動源から第１ニップローラ５６１が駆動される。第２ニップローラ５７１は加圧により、第１定着ベルト５６と第２定着ベルト５７とを介してそれぞれの摩擦により連れ周りで等速に動いている。
ここでは、第１ニップローラ５６２から第２ニップローラ５７２をギヤで駆動していない。これは、ローラ周長、ゴムのつぶれ具合が全く同じであればギヤ駆動で等速に駆動できるが、実際には部品加工公差によって第１ニップローラ５６２と第２ニップローラ５７２の周長は僅かに誤差があり、ギヤ駆動で逆にずれてしまうためである。連れ周りの方が結果的に等速で駆動し易いのである。
ここで、ニップ部５９は円管状の第１定着ベルト５６、第２定着ベルト５７が円に戻ろうとする反力によってある程度のニップ圧が得られる。
ハロゲンヒータ５４１及び反射板５４２も、第１定着ベルト５６の内部に設けられ、内部から第１定着ベルト５６の上部を集中加熱することによって、熱の逃げるスペースが非常に少なくなり、第１定着ベルト５６の昇温効率が向上する。
図６に示すように、第１ベルトガイド５６３、第２ベルトガイド５７３は、第１定着ベルト５６、第２定着ベルト５７の内周の上側の部分を抑える様に構成されている。また、長手方向については、両端部、つまり非画像部のみに設けられており、摺動抵抗及び熱容量を最小限に抑えるようにしている。これによって、ベルト駆動時の揺れを防止する。なお、ベルトガイドは、定着ベルトの外周の上側の部分を抑えるように設けても良い。

定着ベルトの揺れについて説明する。
第１定着ベルト５６、第２定着ベルト５７は駆動されると、ニップ部５９の出口では略直線状のニップ部５９の慣性力によって、図６のＢ方向に力を受け、ニップ部５９以外では、第１定着ベルト５６と第２定着ベルト５７との全体がＢ方向に移動しようとする。
しかし、第１及び第２定着ベルト５６、５７がある程度変形すると静止状態に戻ろうとする力、すなわち、Ｂと逆方向に作用する力が強くなりこの両者の力の引っ張り合いによって揺れが発生する。
第１及び第２定着ベルト５６、５７の内面又は外面と、第１及び第２ベルトガイド５６３、５７３の表面は摺動し、ベルト磨耗やトルク上昇、騒音の問題が発生するため、第１及び第２ベルトガイド５６３、５７３の表面にはテフロン（登録商標）等の滑り易い加工が有効である。
図６の矢印のように、未定着画像が転写された紙が通紙されると、ニップ部５９で、第１定着ベルト５６が画像面と接触しトナーが加熱される。ここで、ニップ部５９の内で第１定着ベルト５６と第２定着ベルト５７とのたるみ、浮きにより上下の第１定着ベルト５６と第２定着ベルト５７との密着が弱いと、トナーが均一に十分加熱されず、画像ズレ、光沢不足、柚子肌等の画像不良問題が発生する。
この問題は、ギヤ駆動によって第１ニップローラ５６２に対して第１ガイドローラ５６１の外周線速を僅かに落とす方法や、第１ガイドローラ５６１または第２ガイドローラ５６２の回転負荷を増大させることによって、ニップ部５９の内の定着ベルトの張力を安定させることができ、前記不具合を解決することができる。第１ガイドローラ５６１、第２ガイドローラ５６２の負荷は、ブレーキを付けたり、ニップ圧を上げることによって増やすことが出来る。

ニップ部５９の上流部の間でトナー像が紙に対してほぼ動かない最低限の状態に定着される。ここでは第１ガイドローラ５６１と第２ガイドローラ５７１の加圧力により所定の熱量と圧力がトナー画像に与えられる。
ニップ部５９の中間部では、第１定着ベルト５６と第２定着ベルト５７との密着しているだけで内側からの押圧部材がなく、面圧が弱いために殆どトナーを変形させるほどの力はないが、トナーを定着温度に保温する効果がある。トナーを熱して変形させるには加熱時間がある程度長く必要であり、ニップ部５９の上流部の短い時間だけでは変形しきれない。
しかし、ニップ部５９の中間部があることにより十分に加熱時間が確保され、トナーが十分に変形するための熱量が与えられる。そして、ニップ部５９の下流部では第１ニップローラ５６２と第２ニップローラ５７２との加圧力により、これまでの工程で十分に変形しある程度紙に固定されているトナー画像にさらに所定の熱量と圧力が与えられる。
ここで、（１）ニップ部５９の上流部で、第１ガイドローラ５６１と第２ガイドローラ５７１が第１及び第２定着ベルト５６、５７を加圧する加圧力、（２）ニップ部５９の下流部で、第１ニップローラ５６２と第２ニップローラ５７２とが、第１及び第２定着ベルト５６、５７を加圧する加圧力が不十分であると、画像に均一で高い光沢を出すことができない。さらに、凹凸の大きい紙の場合ほど、凹凸面を持った画像面の前面に対して十分に追従して加圧しきれず、光沢に微小ムラのあるいわゆる柚肌画像が発生してしまう。したがって、これらの異常画像が発生しないように第１ニップローラ５６２と第２ニップローラ５７２との加圧力を設定することが必要となる。

しかし、この第１ニップローラ５６２と第２ニップローラ５７２との加圧力の設定により、第１及び第２定着ベルト５６、５７の寄りが発生しやすくなる。
図７は、本発明の他の実施形態の定着装置における定着ベルトと引張手段を示す構成図である。
図７に示している寄止部材５５は、図４のタイプであり、第１及び第２定着ベルト５６、５７の端部内周側に設けられている例を示している。寄止部材５５として、ゴムのリング状部材を第１及び第２定着ベルト５６、５７の表面に接着剤で接着している。第１及び第２定着ベルト５６、５７が少し寄った場合は、引張手段５３における保持部材５３１が寄止部材５５を保持し、バネ５３２の弾性力により寄りを戻す方向の力が寄り大きくかかり、それ以上に、第１及び第２定着ベルト５６、５７が片側に寄るのを防いでいる。これによって、本発明の定着装置５０では、第１及び第２定着ベルト５６、５７の寄りを防止し、第１及び第２定着ベルト５６、５７の蛇行防止や、定着画像のズレの発生防止や、紙のシワ発生防止等に効果がある。

第１及び第２定着ベルト５６、５７は、例えば、支持体に弾性層、表層の順に積層した構成とすることができる。支持体は、ニッケルやポリイミドなどで形成することができ、弾性層はシコーンゴムなどで形成することができ、表層はフッ素樹脂などで形成することができる。画像部に第１及び第２ベルトガイド５６３、５７３の表面を接触させた場合、熱容量増大、部分温度低下が問題となるので、第１及び第２ベルトガイド５６３、５７３の表面の支持体は、耐熱材料からなり、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ、フッ素樹脂等の樹脂材料を用いることができる。また、前記樹脂材料に、磁性導電性粒子を分散したもの、金属材料でも形成可能である。具体的には、ニッケル、鉄、クロムの合金であって、それ自体が発熱しても良いものを用いることもできる。特に、ポリイミド等の断熱部材で形成することが非常に有効であり、これらの中で発泡ポリイミドが好ましい。

（実施例２）
第１及び第２定着ベルト５６、５７は、ローラに掛け渡される前の状態で直径４０ｍｍであり、厚さ４０〜８０μｍのポリイミド樹脂で形成された支持体厚さで、さらに、その上に厚さ１００〜３００μｍのシリコンゴムによる弾性層と、更に最外層として厚さ５〜５０μｍのＰＦＡ（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）がコートされた構成を有している。
第１定着ベルト５６を張架する第１ガイドローラの外径１５ｍｍ、第１ニップローラの外径は１５ｍｍであり、第２定着ベルト５７を張架する第２ガイドローラの外径は２３ｍｍで、第２ニップローラの外径は２３ｍｍである。
定着ベルト５１の端部外側には、軸方向の幅が３〜６ｍｍの寄止部材５５が設けられている。定着ベルト５１は、１００〜４００ｍｍ／ｓｅｃ．の線速で走行させている。
第１及び第２定着ベルト５６、５７はによってニップ部５９の幅が確保されている。
ニップ部５９の下流側には、転写紙を第１及び第２定着ベルト５６、５７から剥離するための分離爪を設ける構成とすることができる。

１ 画像形成装置
１０１ 制御部
２ 給紙装置
３ 画像形成部
４ スキャナ部
５ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
６ 記録紙
７ トナー
１０ 画像形成ステーション（プロセスカートリッジ）
１１ 感光体
１２ 帯電装置
１３ 現像装置
１４ クリーニング装置
２０ 転写装置
２１ 中間転写ベルト
２１１、２１２、２１３ 支持ローラ
２２ ベルトクリーニング装置
２３ 一次転写ローラ
２４ 搬送ベルト
２５ 二次転写ローラ
３０ 露光装置
４０ 給紙部
４１給紙カセット
４２ ピックアップローラ
４３ 搬送ローラ
４４ レジストローラ
４７ 排出ローラ
４８ 排紙トレイ
５０ 定着装置
５０１ 側板
５１ 定着ベルト
５１１ 加熱ローラ
５１２ 定着ローラ
５２ 加圧ローラ
５３ 引張手段
５３１ 保持部材
５３２ バネ
５３２ａ 右側のバネ
５３２ｂ 左側のバネ
５４ ヒータ
５４１ ハロゲンヒータ
５４２ 反射板
５５ 寄止部材
５５１、５５２ 寄止部材
５６ 第１定着ベルト
５６１ 第１ガイドローラ
５６１ａ 第１ガイドローラのゴム層
５６２ 第１ニップローラ
５６２ａ 第１ニップローラのゴム層
５６３ 第１ガイド
５７ 第２定着ベルト
５７１ 第２ガイドローラ
５７１ａ 第２ガイドローラのゴム層
５７２ 第２ニップローラ
５７２ａ 第２ニップローラのゴム層
５７３ 第２ガイド
５９ ニップ部

特開２００５−２３４２９４ 特開２００５−２５８３４１

Claims (11)

1. 複数のローラに支持された無端状の定着ベルトと、該定着ベルト表面を加圧する加圧ローラとによって形成されたニップ内を、
   トナー像が転写された記録紙を通過させて、トナー像を加熱及び加圧して記録紙に定着させる定着装置において、
   前記定着装置は、
   前記定着ベルトの両端部に凸状ガイドを設け、
   該凸状ガイドを保持してローラの軸に平行な方向に引張る引張手段を備える
   ことを特徴とする定着装置。
2. 請求項１に記載の定着装置において、
   前記凸状ガイドは、定着ベルトの外側に設けられている
   ことを特徴とする定着装置。
3. 請求項１又は２に記載の定着装置において、
   前記引張手段が、ローラ間の定着ベルトが直線状の部分で凸状ガイドを保持して引張る
   ことを特徴とする定着装置。
4. 請求項１ないし３のいずれかに記載の定着装置において、
   前記熱源が、定着ベルトを支持するローラの１つである加熱ローラ内にある
   ことを特徴とする定着装置。
5. 無端状の第１定着ベルトと無端状の第２定着ベルトと、で形成されたニップ内を、
   トナー像が転写された記録紙を通過させることにより、トナー画像を加熱および加圧して記録紙に定着させる定着装置において、
   前記定着装置は、
   前記第１定着ベルトと第２定着ベルトの両端部にはそれぞれ凸状ガイドを設け、
   該凸状ガイドを保持してローラの軸に平行な方向に引張る引張手段を備える
   ことを特徴とする定着装置。
6. 請求項５に記載の定着装置において、
   前記凸状ガイドは、定着ベルトの内側に設けられている
   ことを特徴とする定着装置。
7. 請求項５又は６に記載の定着装置において、
   前記定着装置は、定着ベルト内に熱源を備える
   ことを特徴とする定着装置。
8. 請求項５ないし７のいずれかに記載の定着装置において、
   前記定着装置は、定着ベルトに接して定着ベルトの形状を規制するベルトガイド部材を設け、かつ、
   前記ベルトガイド部材は、ニップ後端からニップ入り口までの間でベルトに接している
   ことを特徴とする定着装置。
9. 請求項５ないし８のいずれかに記載の定着装置において、
   前記引張手段が、ローラ間のベルトが直線状の部分で凸状ガイドを保持して引張る
   ことを特徴とする定着装置。
10. 請求項５ないし９のいずれかに記載の定着装置において、
    前記引張手段が、ニップ部の部分で凸状ガイドを保持して引張る
    ことを特徴とする定着装置。
11. 静電潜像を形成し、トナーで静電潜像を現像してトナー像として顕像化し、このトナー像を記録媒体に転写し、トナー像を記録媒体に加熱定着して画像を形成する画像形成装置において、
    前記画像形成装置は、請求項１ないし１０のいずれかに記載の定着装置を用いる
    ことを特徴とする画像形成装置。

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