(57)【要約】【課題】定着ベルトが横ずれしたときに、定着ベルトの端部が坐屈して定着ベルトの端部に皺が生ずるようなことがなく、自動的に定着ベルトの姿勢が矯正されて横ずれが修正される定着装置。【解決手段】無端状の定着ベルトと、前記定着ベルトの両端を保持する一対のベルト保持部材と、を少なくとも有する定着装置において、双方の前記ベルト保持部材に、前記定着ベルトの回転方向に沿って前記定着ベルトの中心軸方向中央部に向かって旋回する螺旋状の突部を設け、該突部にて前記定着ベルトの内周面を保持すること。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの両端を保持する一対のベルト保持部材と、
を少なくとも有する定着装置において、
双方の前記ベルト保持部材に、前記定着ベルトの回転方向に沿って前記定着ベルトの中心軸方向中央部に向かって旋回する螺旋状の突部を設け、該突部にて前記定着ベルトの内周面を保持することを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記螺旋状の突部は、前記定着ベルトの中心軸方向中央部に向かって次第に径が小さくなるように傾斜し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３】
前記螺旋状の突部は中心軸に対して４５度以下の角度で傾斜していることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
一方の前記ベルト保持部材の突部と他方の前記ベルト保持部材の突部とが、前記定着ベルトの中心軸方向中央部に対して対称の形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
加熱手段により加熱されると共に回転する定着ローラと、
前記定着ローラによって駆動されて回転する前記定着ベルトと、
前記定着ベルトを内周面を前記定着ローラの方向に向けて押圧する押圧部材と、
前記押圧部材を保持すると共に、前記定着ベルトが巻回されたホルダーと、
を備え、
前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着することを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の定着装置。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無端状の定着ベルトを有する定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタ、ファクシミリ、及びこれらの諸機能を備えた複合機等の電子写真方式の画像形成装置においては、原稿に対応した潜像を感光体ドラムに形成し、この潜像にトナーを付与することによって顕像化し、この顕像化されたトナー像を記録材上に転写し、この後、記録材上のトナー像を定着して排紙している。
【０００３】
また、カラー画像を形成する場合には、原稿色に対応したＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの潜像を４個の感光体ドラムに形成し、顕像化された４色のトナー像を無端状の中間転写ベルトに一次転写した後、記録材上に二次転写して、記録材上に転写されたトナー像を定着して排紙している。
【０００４】
このようにトナー像を定着する定着装置として、ハロゲンランプ等の加熱手段を内蔵した定着ローラと、定着ローラを加圧する加圧ローラとによって形成されたニップ部で、トナー像が転写された記録材を挟持・搬送しながら、加熱・加圧する熱ローラ定着方式の定着装置があり、このような定着装置は構成が簡便であるため、広く利用されている。
【０００５】
ところで、このような定着装置において、高速化を図るためにはトナーと記録材に充分な熱量を供給する必要があり、このためにはニップ幅を広くする必要がある。ニップ幅を広くするためには、加圧ローラが定着ローラを加圧する荷重や、加圧ローラ内のシリコーンゴム等から形成された弾性層の厚みや、二つのローラの径等を増大させることが考えられる。
【０００６】
しかし、加圧ローラの荷重や弾性層の厚みを増大させると、軸方向のニップ幅が不均一になることがあり、定着ムラや記録材のしわが発生する虞がある。また、ローラの径を増大させると、定着装置が大型化するばかりでなく、ウォーミングアップタイムが長くなるという問題がある。
【０００７】
この問題を解決するために、シリコーンゴムから形成された弾性層を有し中央にハロゲンランプ等の加熱手段を内蔵して回転する定着ローラと、定着ローラによって駆動されて回転する無端状の定着ベルトと、定着ベルトの内周面に配置された押圧パッドと、を備え、押圧パッドにより定着ベルトを定着ローラの方向に押圧する方式の定着装置、所謂ＦＢＮＦ（Ｆｒｅｅ  Ｂｅｌｔ  Ｎｉｐ  Ｆｕｓｅｒ）方式の定着装置が特許公報に開示されている（特許文献１参照）。
【０００８】
この定着装置によれば、押圧パッドにより定着ローラに押圧された定着ベルトが弾性変形し、定着ローラと定着ベルトとの間に幅広のニップ部が形成される。従って、高速化に対応でき、定着装置が大型化することもない。更に、定着ベルトの熱容量が小さいので、ウォーミングアップタイムが短縮し、省エネになる。
【特許文献１】特開２００２−３５７９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
前述のＦＢＮＦの如き定着ベルトを用いた定着装置においては、ニップ圧が不揃であると定着ベルトが横ずれすることがある。これを防止するために特許文献１においては、定着ベルトの両端を保持する一対のベルト保持部材（特許文献１においてはベルトガイド部材７０４）に、定着ベルトの端部が当接可能なフランジが設けられている。そして、定着ベルトが横ずれしたときに、定着ベルトの端部がフランジに当接することにより、それ以上の定着ベルトの横ずれを防止している。
【００１０】
しかし、定着ベルトが横ずれしたときに、定着ベルトの端部がフランジに当接する構成であると、定着ベルトの端部が坐屈して定着ベルトの端部に皺が生ずることがある。このようなことになると、定着ベルトの端部で定着不良が生じたり、定着ベルトの耐久性が低下したりする。また、定着ベルトは横ずれしたままになって、自動的に矯正されることはない。
【００１１】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、定着ベルトが横ずれしたときに、定着ベルトの端部が坐屈して定着ベルトの端部に皺が生ずるようなことがなく、自動的に定着ベルトの姿勢が矯正されて横ずれが修正されるように形成したベルト保持部材を有する定着装置、及び該定着装置を備えた画像形成装置を提案することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的は、下記に記載した発明により達成される。
１．無端状の定着ベルトと、
前記定着ベルトの両端を保持する一対のベルト保持部材と、
を少なくとも有する定着装置において、
双方の前記ベルト保持部材に、前記定着ベルトの回転方向に沿って前記定着ベルトの中心軸方向中央部に向かって旋回する螺旋状の突部を設け、該突部にて前記定着ベルトの内周面を保持することを特徴とする定着装置。
２．前記螺旋状の突部は、前記定着ベルトの中心軸方向中央部に向かって次第に径が小さくなるように傾斜していることを特徴とする１に記載の定着装置。
３．前記螺旋状の突部は中心軸に対して４５度以下の角度で傾斜していることを特徴とする２に記載の定着装置。
４．一方の前記ベルト保持部材の突部と他方の前記ベルト保持部材の突部とが、前記定着ベルトの中心軸方向中央部に対して対称の形状に形成されていることを特徴とする１〜３の何れか１項に記載の定着装置。
５．加熱手段により加熱されると共に回転する定着ローラと、
前記定着ローラによって駆動されて回転する前記定着ベルトと、
前記定着ベルトを内周面を前記定着ローラの方向に向けて押圧する押圧部材と、
前記押圧部材を保持すると共に、前記定着ベルトが巻回されたホルダーと、
を備え、
前記定着ローラと前記定着ベルトとの間に形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着することを特徴とする１〜４の何れか１項に記載の定着装置。
６．１〜５の何れか１項に記載の定着装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の定着装置及び画像形成装置によれば、ニップ圧の不揃等により定着ベルトが横ずれしたときに、定着ベルトの端部が坐屈して定着ベルトの端部に皺が生ずるようなことがなく、自動的に定着ベルトの姿勢が矯正されて横ずれが修正される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明の画像形成装置に関する実施の形態を図を参照して説明する。なお、本発明は下記の実施の形態に限定されるものではない。
【００１５】
先ず、画像形成装置の一例を図１の構成図に基づいて説明する。
【００１６】
本画像形成装置は画像形成装置本体ＧＨと画像読取装置ＹＳとから構成される。
【００１７】
画像形成装置本体ＧＨは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋ、ベルト状の中間転写体６、給紙搬送手段及び定着装置９等からなる。
【００１８】
画像形成装置本体ＧＨの上部には、自動原稿送り装置２０１と原稿画像走査露光装置２０２から成る画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置２０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送手段により搬送され、原稿画像走査露光装置２０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。
【００１９】
ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換されて形成された信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理等が行われた後、露光手段３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋに送られる。
【００２０】
イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、感光体ドラム１Ｙの周囲に帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像手段４Ｙ及びクリーニング手段８Ｙを配置している。マゼンタ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、感光体ドラム１Ｍの周囲に帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像手段４Ｍ及びクリーニング手段８Ｍを配置している。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、感光体ドラム１Ｃの周囲に帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像手段４Ｃ及びクリーニング手段８Ｃを配置している。黒（Ｋ）色の画像を形成する画像形成部１０Ｋは、感光体ドラム１Ｋの周囲に帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像手段４Ｋ及びクリーニング手段８Ｋを配置している。そして、帯電手段２Ｙと露光手段３Ｙ、帯電手段２Ｍと露光手段３Ｍ、帯電手段２Ｃと露光装置３Ｃ、及び帯電手段２Ｋと露光装置３Ｋは、潜像形成手段を構成する。
【００２１】
なお、現像手段４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）及び黒（Ｋ）の小粒径のトナーとキャリアからなる２成分現像剤を内包する。
【００２２】
中間転写体６は、複数のローラにより巻回され、回動可能に支持されている。
【００２３】
定着装置１００は、加熱された定着ローラ１０１と定着ベルト１０２との間に形成されたニップ部で記録紙（記録材）Ｐ上のトナー像を加熱・加圧して定着する。
【００２４】
かくして、画像形成部１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋより形成された各色の画像は、回動する中間転写体６上に転写手段７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋにより逐次転写されて（１次転写）、カラー画像合成されたトナー像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録紙Ｐは、給紙手段２１により給紙され、給紙ローラ２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，レジストローラ２３等を経て、転写手段７Ａに搬送され、記録紙Ｐ上にカラー画像が転写される（２次転写）。カラー画像が転写された記録紙Ｐは定着装置１００において加熱・加圧され、記録紙Ｐ上のカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２４に挟持されて機外の排紙トレイ２５上に載置される。
【００２５】
一方、転写手段７Ａにより記録紙Ｐにカラー画像を転写した後、記録紙Ｐを曲率分離した中間転写体６は、クリーニング手段８Ａにより残留トナーが除去される。
【００２６】
なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置であったが、モノクロ画像を形成する画像形成装置であってもよいし、中間転写体を用いても用いなくてもよい。
【００２７】
次に、本発明に係わるＦＢＮＦ（Ｆｒｅｅ  Ｂｅｌｔ  Ｎｉｐ  Ｆｕｓｅｒ）方式の定着装置１００の主要構成について、図２に示す断面図に基づいて説明する。
【００２８】
定着ローラ１０１は、中央にハロゲンランプ（加熱手段）Ｈを内蔵し、アルミニュウムや鉄等から形成された円筒状芯金１０１Ａと、円筒状芯金１０１Ａを被覆し耐熱性の高いシリコーンゴムから成る弾性層１０１Ｂと、更に弾性層１０１Ｂを被覆しＰＦＡ（パーフルオロアルコキシ）若しくはＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等のフッ素樹脂から成る離型層１０１Ｃと、により構成されている。
【００２９】
定着ベルト１０２は、約１００μｍの厚みのポリイミドにより形成された基体と、基体の外表面を被覆する約２５μｍの厚みのＰＦＡ若しくはＰＴＦＥで形成された離型層とにより構成されていて、無端状に形成されている。
【００３０】
押圧パッド１０３は、硬度ＪＩＳＡ約１０°のシリコーンゴムから形成され、ステンレスから形成されたベース板金１０４、及び耐熱樹脂から形成されたベース部材１０５と共に、耐熱樹脂から形成されたホルダー１０８に保持されている。また、ベース部材１０５の裏面には圧縮バネ１０６が配置されている。
【００３１】
ここで、押圧パッド１０３、ベース板金１０４、ベース部材１０５及び圧縮バネ１０６を含めて押圧手段と称す。
【００３２】
また、定着された記録紙Ｐの分離性を向上させるための分離部材１０７は耐熱樹脂若しくはアルミニュウム等の金属から形成され、ホルダー１０８及び耐熱樹脂から形成されたホルダー１０９に保持されている。
【００３３】
そして、ホルダー１０８，１０９は中央に配置された金属製のフレーム１１０によって保持されている。
【００３４】
摺動部材１１１は、テフロン（登録商標）コーティングのガラス繊維シートやＰＴＦＥシートから形成され、定着ベルト１０２の内周面と押圧パッド１０３との間、及び定着ベルト１０２の内周面と分離部材１０７との間に配置され、一端がフレーム１１０に固定されている。
【００３５】
オイルパッド１１２はスポンジ等から形成されてシリコーンオイル等からなる潤滑剤を含有し、ホルダー１０９に保持され、定着ベルト１０２の内周面に圧着している。
【００３６】
なお、定着ベルト１０２の回転時に、ホルダー１０８は摺動部材１１１を介して定着ベルト１０２を案内し、ホルダー１０９は定着ベルト１０２を直接案内する案内部材としての機能も有する。
【００３７】
このように構成された定着装置１００において、ハロゲンランプＨにより加熱され、不図示の駆動手段によって駆動された定着ローラ１０１が時計方向に回転する。また、押圧パッド１０３が圧縮バネ１０６によりベース板金１０４及びベース部材１０５を介して押圧され、押圧パッド１０３は摺動部材１１１を介して定着ベルト１０２を定着ローラ１０１に押圧する。更に、分離部材１０７が摺動部材１１１を介して定着ベルト１０２を定着ローラ１０１を押圧する。
【００３８】
従って、定着ベルト１０２は、定着ローラ１０１の回転によって反時計方向に回転し、押圧パッド１０３により定着ローラ１０１に押圧されて弾性変形するので、定着ベルト１０２と定着ローラ１０１との間に幅広のニップ部Ｎが形成される。そして、搬送された記録紙Ｐ上の未定着トナーはニップ部Ｎで加熱・加圧されて定着される。
【００３９】
また、定着ベルト１０２の内周面は回転時に摺動部材１１１に摺動するが、摺動部材１１１は摩擦係数が小さいので、両者の間の摺動抵抗は小さい。更に、オイルパッド１１２から潤滑剤としてのシリコーンオイルが定着ベルト１０２の内周面に供給されるので、更に摺動抵抗は小さくなる。
【００４０】
次に、定着ベルト１０２の両端を保持する一対のベルト保持部材について、図３に基づいて説明する。
【００４１】
定着ベルト１０２の一端（図３においては右端）の内周面はベルト保持部材１２１により保持され、定着ベルト１０２の他端（図３においては左端）の内周面はベルト保持部材１２２により保持されている。ベルト保持部材１２１，１２２は共に定着ベルト１０２の中心軸方向中央部Ｃに向かって次第に径が小さくなるように傾斜した保持部１２１Ａ，１２２Ａを有していて、保持部１２１Ａ，１２２Ａには螺旋状の突部１２１Ｂ，１２２Ｂが設けられている。この突部１２１Ｂ，１２２Ｂは、定着ベルト１０２の回転方向に沿って中心軸方向中央部Ｃに向かって旋回する螺旋に形成されている。従って、中心軸方向中央部Ｃから見たときに、突部１２１Ｂの螺旋が中心軸方向中央部Ｃに向かって例えば時計方向に旋回しているならば、突部１２２Ｂの螺旋は中心軸方向中央部Ｃに向かって反時計方向に旋回している。即ち、突部１２１Ｂ，１２２Ｂは中心軸方向中央部Ｃに対して対称の形状に形成されている。
【００４２】
そして、定着ベルト１０２が正常に回転するときには、定着ベルト１０２はホルダー１０９の上部に位置している。
【００４３】
ここで、定着ベルト１０２は回転時にニップ圧の不揃いによって横ずれすることがあり、例えば図４に示す如く、定着ベルト１０２が右方に横ずれすることがある。すると、定着ベルト１０２の右端はベルト保持部材１２１の保持部１２１Ａに螺旋に形成された突部１２１Ｂの上に乗り上げる。しかし、突部１２１Ｂの螺旋は定着ベルト１０２の回転方向に沿って中心軸方向中央部Ｃに向かって旋回しているので、定着ベルト１０２の回転に伴って突部１２１Ｂの上に乗り上げた定着ベルト１０２の右端は自動的に中心軸方向中央部Ｃに向かって移動し、定着ベルト１０２は図３の状態に矯正される。
【００４４】
これは、定着ベルト１０２が左方に横ずれし、定着ベルト１０２の左端がベルト保持部材１２２の突部１２２Ｂの上に乗り上げたときも同様であって、自動的に中心軸方向中央部Ｃに向かって移動して矯正される。
【００４５】
次に、ベルト保持部材１２１，１２２の突部１２１Ｂ，１２２Ｂが中心軸に対する傾斜する傾斜角度θを変化させ、定着ベルト１０２の矯正の良否である矯正度を確認した。これを表１に示す。
【００４６】
【表１】
2008064839.tif 000003
【００４７】
表１によれば、傾斜角度１５°のときに定着ベルト１０２は最も適正に矯正でき、次が、傾斜角度が０°及び３０°のときであった。４５°になると、矯正はするが定着ベルト１０２が突部１２１Ｂ，１２２Ｂへ乗り上げ難くなり、６０°になると、従来技術のフランジと大差なくなって、定着ベルト１０２の端部に坐屈が生じた。
【００４８】
この結果、定着ベルト１０２の突部１２１Ｂ，１２２Ｂの傾斜角度は４５°以下が好ましく、更に好ましくは３０°以下である。
【００４９】
なお、突部１２１Ｂ，１２２Ｂが傾斜していない傾斜角度０°のときにも適正に矯正できるのは、突部１２１Ｂ，１２２Ｂが定着ベルト１０２の中心軸方向中央部Ｃに向かって螺旋状に形成されているからである。但し、突部１２１Ｂ，１２２Ｂが傾斜していると、定着ベルト１０２の矯正に寄与することは確かである。しかし、傾斜角度が大き過ぎると、坐屈等の不具合が生ずるので、突部１２１Ｂ，１２２Ｂが螺旋状に形成されていて、且つ、適度に傾斜している傾斜角度１５°位のときが、最も適正に矯正できることになる。
【００５０】
また、上述のベルト保持部材は、ＦＢＮＦ方式の定着装置に用いられるものとして説明したが、必ずしもこのような定着装置に限定されるものではない。即ち、加熱手段を有する加熱ローラと定着ローラとに無端状の定着ベルトを張架し、定着ベルトを介して定着ローラを加圧する加圧ローラを有し、定着ベルトと加圧ローラとにより形成されたニップ部で記録材上のトナー像を定着する方式の定着装置において、定着ベルトを上述の如きベルト保持部材で保持してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】画像形成装置の構成図である。
【図２】定着装置の断面図である。
【図３】定着ベルトと一対のベルト保持部材の図である。
【図４】定着ベルトが横ずれしたときの図である。
【符号の説明】
【００５２】
１００  定着装置
１０１  定着ローラ
１０２  定着ベルト
１０３  押圧パッド
１２１，１２２  ベルト保持部材
１２１Ａ，１２２Ａ  保持部
１２１Ｂ，１２２Ｂ  突部
Ｐ  記録紙
Ｃ  中心軸方向中央部
【図１】
2008064839.tif 000004
【図２】
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【図３】
2008064839.tif 000006
【図４】
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