(57)【要約】【課題】定着ベルトの蛇行を効果的に規制できるベルト定着装置を提供する。【解決手段】本発明のベルト定着装置１０は、回転可能に設けられた加熱ローラ１４と回転不能に固定配置されたニップ形成部材２０とに巻き掛けられたエンドレスシート状の定着ベルト１２と、ニップ形成部材２０に対して定着ベルト１２を挟んで圧接された回転駆動可能な加圧ローラ５０とを備え、定着ベルト１２と加圧ローラ５０との接触部が定着ニップ４０になっており、定着ベルト１２は加圧ローラ５０が回転駆動されることによってニップ形成部材２０上を摺動しつつ回転し、ニップ形成部材２０の長手方向両側にベルト蛇行規制用突部２４をニップ形成部材２０と一体に設けてある。【選択図】  図２
2004286923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能または回転不能に設けられた加熱部材と回転不能に固定配置されたニップ形成部材とに巻き掛けられたエンドレスシート状の定着ベルトと、前記ニップ形成部材に対して前記定着ベルトを挟んで圧接された回転駆動可能な加圧ローラとを備え、前記定着ベルトと前記加圧ローラとの接触部が定着ニップになっており、前記定着ベルトは前記加圧ローラが回転駆動されることによって前記ニップ形成部材上を摺動しつつ回転するベルト定着装置であって、前記ニップ形成部材の長手方向両側にベルト蛇行規制用突部を前記ニップ形成部材と一体に設けたことを特徴とするベルト定着装置。
【請求項２】
前記ベルト蛇行規制突部を一体に設けた前記ニップ形成部材は耐熱樹脂製であることを特徴とする請求項１に記載のベルト定着装置。
【請求項３】
前記加熱部材は回転不能なシート状ヒータであることを特徴とする請求項１に記載のベルト定着装置。
【請求項４】
前記定着ニップ内の圧力分布が通紙方向に関しておおよそフラットになるように前記ニップ形成部材の前記加圧ローラとの対向面を前記加圧ローラの外周面に沿った湾曲面としたことを特徴とする請求項１に記載のベルト定着装置。
【請求項５】
前記定着ニップ内の平均圧力が５０ｋＰａ以上２５０ｋＰａ以下であることを特徴とする請求項１に記載のベルト定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いられるベルト定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】
なし
【０００３】
従来、図３に示すように、熱源であるヒータランプ７２を内部に有する回転可能な加熱ローラ７４と、この加熱ローラ７４から離れた位置に回転可能に配置され、外周部にスポンジまたはゴムからなる弾性層７６を有する定着ローラ７８と、加熱ローラ７４と定着ローラ７８とに巻き掛けられたエンドレスシート状の定着ベルト８０と、定着ローラ７８に対して定着ベルト８０を挟んで圧接された加圧ローラ８２とからなるベルト定着装置７０が知られている。なお、このベルト定着装置７０は、一般に広く知られていることから、前記特許文献として特定の文献を挙げることをせずに「なし」としたものである。
【０００４】
このベルト定着装置７０では、定着ベルト８０と加圧ローラ８２との接触部が定着ニップ８４になっている。定着ベルト８０は、加圧ローラ８２が矢印Ｃ方向に回転駆動されることにより、矢印Ｄ方向に回転するようになっている。このように回転するうちに定着ベルト８０は、加熱ローラ７４によって加熱されることにより所定の定着温度（例えば１８０℃）に昇温する。そして、ベルト定着装置７０では、定着ベルト８０が所定温度まで昇温した後に、未定着トナー画像が形成された記録媒体が定着ニップ８４に導入され、この定着ニップ８４を通過する際にトナー画像が記録媒体に加熱定着されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
前記ベルト定着装置７０においては、定着ベルト８０の蛇行を防止するために、蛇行規制用カラーを加熱ローラ７４の軸方向両側にそれぞれ取り付けたものがある。しかし、本願出願人は本願と同日付けで提出した別の特許願において、前記定着ローラ７８に代えて、定着ベルト８０の内側に回転不能に固定配置されたニップ形成部材を用いたベルト定着装置を提案しており、このベルト定着装置では加圧ローラ８２が回転駆動されることによって定着ベルト８０がニップ形成部材上を摺動しつつ回転することになるため、前記ニップ形成部材に蛇行規制部を設ける方がより好ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、回転可能または回転不能に設けられた加熱部材と回転不能に固定配置されたニップ形成部材とに巻き掛けられたエンドレスシート状の定着ベルトと、前記ニップ形成部材に対して前記定着ベルトを挟んで圧接された回転駆動可能な加圧ローラとを備え、前記定着ベルトと前記加圧ローラとの接触部が定着ニップになっており、前記定着ベルトは前記加圧ローラが回転駆動されることによって前記ニップ形成部材上を摺動しつつ回転するベルト定着装置であって、前記ニップ形成部材の長手方向両側にベルト蛇行規制用突部を前記ニップ形成部材と一体に設けたことを特徴とするものである。
【０００７】
本発明のベルト定着装置では、前記ベルト蛇行規制突部を一体に設けた前記ニップ形成部材が耐熱樹脂製であることが好ましい。
【０００８】
また、本発明のベルト定着装置では、前記加熱部材が回転不能なシート状ヒータであってもよい。
【０００９】
また、本発明のベルト定着装置では、前記定着ニップ内の圧力分布が通紙方向に関しておおよそフラットになるように前記ニップ形成部材の前記加圧ローラとの対向面を前記加圧ローラの外周面に沿った湾曲面としてもよい。
【００１０】
さらに、本発明のベルト定着装置では、前記定着ニップ内の平均圧力が５０ｋＰａ以上２５０ｋＰａ以下であることが好ましい。
【００１１】
【発明の効果】
本発明のベルト定着装置によれば、ベルト蛇行規制用突部を前記ニップ形成部材に一体に設けているので、ベルト蛇行規制部材を前記加熱部材に別部材として取り付ける場合に比べて、ベルト蛇行規制部材の取付工程が不要となり生産性が向上すると共にコストを低減できる。
【００１２】
また、前記加熱部材が回転可能な加熱ローラである場合には、前記加圧ローラによって回転駆動される定着ベルトは回転する加熱ローラの表面に密着しつつ移動することになるが、この加熱ローラ上で定着ベルトの蛇行規制を行なうよりも、定着ベルトが摺動しつつ移動する前記ニップ形成部材上で行なう方が定着ベルトに横方向の無理な力がかからず、より効果的に定着ベルトの蛇行を規制できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について添付図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態のベルト定着装置１０を示す。ベルト定着装置１０は、エンドレスシート状の定着ベルト１２を備えている。定着ベルト１２は、例えば、円筒状にしたときの外径が６５ｍｍで、厚さ７０μｍのポリイミドからなる基材、厚さ２００μｍのシリコンゴムからなる弾性層、および、厚さ３０μｍ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）からなる離型層を内側から順に積層して構成されている。
【００１４】
定着ベルト１２は、回転可能に両端が支持された加熱ローラ（加熱部材）１４と、この加熱ローラ１４から離れた位置に回転不能に固定配置されたニップ形成部材２０とに巻き掛けられている。加熱ローラ１４は、例えば外径３５ｍｍの金属円筒管からなり、内部に熱源であるヒータランプ１６を有している。また、加熱ローラ１４が図示しないスプリングによって前記ニップ形成部材２０から離れる方向へ付勢されることより、定着ベルト１２に所定のテンションが付与されている。
【００１５】
ヒータランプ１６で内部から加熱された加熱ローラ１４によって定着ベルト１２が加熱されるようになっている。また、加熱ローラ１４にはサーミスタ１８が接触配置されており、このサーミスタ１８によって検出された温度に応じてヒータランプ１６のオン・オフを制御することにより加熱ローラ１４および定着ベルト１２を所定温度に設定できるようになっている。
【００１６】
前記ニップ形成部材２０は定着ベルト１２の内側に配置されており、このニップ形成部材２０に対して定着ベルト１２を挟んだ状態で加圧ローラ５０が圧接されている。これにより、定着ベルト１２と加圧ローラ５０との接触部が定着ニップ４０になっている。
【００１７】
加圧ローラ５０は、例えば、外径が３０ｍｍであり、金属円筒状の芯金５２の外周部に厚さ４ｍｍのゴムまたはスポンジからなる弾性層５４を有しており、弾性層５４の表面には厚さ４０μｍの離型層（図示せず）が形成されている。また、加圧ローラ５０は、図示しないモータにより矢印Ａ方向に回転駆動されるようになっている。なお、加圧ローラ５０の内部に補助ヒータを配置してもよい。
【００１８】
加圧ローラ５０の弾性層５４は、軸方向（図１の奥行き方向）に例えば２４０ｍｍの長さを有している。定着ベルト１２は加圧ローラ５０の弾性層５４が全長にわたって圧接されるようにそれ以上の幅を有している。さらに、ニップ形成部材２０は、定着ベルト１２を全幅にわたって支持するように延在している。
【００１９】
定着ニップ４０におけるニップ荷重（すなわち加圧ローラ５０の圧接荷重）は１６０〜２４０Ｎの範囲に設定されており、このときの定着ニップ４０内の平均圧力は５０ｋＰａ以上２５０ｋＰａ以下の範囲になっている。５０ｋＰａより小さくなると加圧ローラ５０の駆動力が定着ベルト１２へ安定して伝達することができなくなり、一方、２５０ｋＰａより大きくなると定着ベルト１２の駆動負荷が大きくなるばかりで、より大きな消費電力のモータが必要になってくるからである。
【００２０】
ニップ形成部材２０は、熱伝導度が低く、かつ、加圧ローラ５０の弾性層５４よりも硬い材料で形成されており、例えば耐熱樹脂製であることが好ましい。また、ニップ形成部材２０の定着ベルト１２内面と接触する表面には例えばＰＦＡやＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）からなる低摩擦層（図示せず）が形成されている。なお、ニップ形成部材２０と定着ベルト１２の摩擦抵抗を低減するために、定着ベルト１２の内面に耐熱性のある例えばフッ素系グリース等の潤滑剤を塗布してもよい。
【００２１】
また、ニップ形成部材２０の加圧ローラ５０との対向面２２は、加圧ローラ５０の外周面に沿った湾曲面としてある。具体的には、ニップ形成部材２０の対向面２２の曲率半径は、加圧ローラ５０の外周面の曲率半径と同一の例えば１５ｍｍか、あるいは、それよりも若干大きい例えば１５．４ｍｍとしてある。これにより、定着ニップ４０の周方向の長さ（以下、ニップ幅という。）は約１２ｍｍになっている。このようにニップ形成部材２０の加圧ローラ５０との対向面２２を加圧ローラ５０の外周面に沿った湾曲面とすることで、定着ニップ４０内の圧力分布が通紙方向に関しておおよそフラットになるようにしてある。
【００２２】
さらに、図２に示すように、ニップ形成部材２０の長手方向両側の湾曲面２２上には、ベルト蛇行規制用突部２４がニップ形成部材２０と一体にそれぞれ設けられている。このベルト規制用突部２４によって、ニップ形成部材２０の湾曲面２２上を摺動する定着ベルト１２の蛇行が規制されるようになっている。
なお、ニップ形成部材２０の一方側に設けられたベルト蛇行規制用突部２４は、１つの突部からなってもよいし、あるいは、複数の突部から構成されてもよい。また、ベルト蛇行規制用突部２４の断面は、前記湾曲面２２から突出した形状であれば矩形、三角形、半円形など何でもよい。
【００２３】
図１を再び参照すると、ニップ形成部材２０の背面には、断面Ｓ字状に折り曲げた板金製の補強部材３０がニップ形成部材２０の長手方向に沿って設けてある。この補強部材３０は、ニップ形成部材２０が加圧ローラ５０で押圧されることにより長手方向と直交する方向へ撓むのをできるだけ抑えるためのものである。また、ニップ形成部材２０と補強部材３０との間には、断熱を目的とした空間３２が設けられいる。なお、補強部材は、板金製のものに限らず、例えば中実の金属棒であってもよい。
【００２４】
定着ニップ４０の下方には突入ガイド６０が配置されており、この突入ガイド６０によって、表面に未定着トナー画像Ｔが形成された用紙Ｐが定着ニップ４０へと導入されるようになっている。また、定着ニップ４０の上方には一対の排出ガイド６２が配置されている。これらの排出ガイド６２は、定着ニップ４０から出てきた用紙Ｐを補助的にガイドするとともに、定着ベルト１２または加圧ローラ５０に巻き付こうとする用紙Ｐを分離させる役割を果たしている。
【００２５】
上記構成からなるベルト定着装置１０では、加圧ローラ５０が矢印Ａ方向に回転駆動されると、これに伴って定着ベルト１２がニップ形成部材２０の表面を摺動しながら移動して矢印Ｂ方向に回転する。このとき、ニップ形成部材２０に設けられたベルト蛇行規制用突部２４によって定着ベルト１２の蛇行が防止される。そして、定着ベルト１２は、このように回転されるうちに加熱ローラ１４によって全周が加熱されて所定の定着温度（例えば１８０℃）まで昇温する。
【００２６】
定着ベルト１２が所定の定着温度に加熱された後、表面に未定着トナー画像Ｔが形成された用紙Ｐが下方から定着ニップ４０に導入される。これにより、定着ニップ４０を通過する間にトナー画像Ｔが用紙Ｐに定着される。そして、定着ニップ４０を通過した用紙Ｐは、排出ガイド６２によって補助的にガイドされながら上方へと搬送され、画像形成装置の外部に排出される。
【００２７】
このように本実施形態のベルト定着装置１０によれば、ベルト蛇行規制用突部２４をニップ形成部材２０に一体に設けているので、ベルト蛇行規制カラーを加熱ローラ１４に別部材として取り付ける場合に比べて、ベルト蛇行規制カラーの取付工程が不要となり生産性が向上すると共にコストを低減できる。
【００２８】
また、加圧ローラ５０によって回転駆動される定着ベルト１２は回転する加熱ローラ１４の表面に密着しつつ移動することになるが、この加熱ローラ１４上で定着ベルト１２の蛇行規制を行なうよりも、定着ベルト１２が摺動しつつ移動するニップ形成部材２０上で行なう方が定着ベルト１２に横方向の無理な力がかからず、より効果的に定着ベルト１２の蛇行を規制できる。
【００２９】
また、本実施形態のベルト定着装置１０によれば、回転不能に固定配置されたニップ形成部材２０の加圧ローラ５０との対向面２２を加圧ローラ５０の外周面に沿った湾曲面として、定着ニップ４０内の圧力分布が通紙方向に関しておおよそフラットになるようにしてある。これにより、定着ニップ４０内の全域において用紙搬送速度が一定になり、その結果、定着ニップ４０を通過する用紙にストレスが生じることがなく、画像にじみ等の画像ノイズや紙しわの発生を防止できる。
【００３０】
また、ニップ形成部材２０の幅を任意に設定することで、例えば１２ｍｍという所望の幅の定着ニップ４０を得ることができる。したがって、２つのローラ間に定着ニップを形成する従来の定着装置では例えば９ｍｍ幅の定着ニップを得るためには例えば４８０Ｎという大きな圧接力が必要であるのに対し、例えば１６０〜２４０Ｎという比較的小さい圧接力で幅広の定着ニップ４０を容易に実現できる。このように幅広の定着ニップ４０とすることで、定着に必要なニップ時間を稼ぐことができ、その結果、装置のシステム速度の高速化に対応することができる。
【００３１】
また、従来型のベルト定着装置に用いられていた外周部に弾性層を有する定着ローラに代えてニップ形成部材２０を用いたことで、定着装置を小型化できるとともに定着ベルト１２の周長を短くできる。このように定着ベルト１２を短くできることで定着ベルト１２の熱容量が小さくなるとともに定着ベルト１２からの放熱量も少なくなり、しかも、熱容量の大きい弾性層を有する定着ローラに代えて熱容量の小さい例えば樹脂製のニップ形成部材２０を用いていることで、加熱ローラ１４から伝熱されることによって定着ベルト１２が昇温する速度が速くなり、その結果、始動時のウォームアップ時間および印刷待機時からの回復時間を短くすることができる。
【００３２】
さらに、用紙の種類に応じて加圧ローラ５０の圧接荷重を可変とした場合でも、定着ニップ４０の入口および出口の位置が２つのローラ間に定着ニップを形成する従来の定着装置のように大きく変動することがないため、定着ニップ４０への用紙の突入性能、および、定着ニップ４０から出る用紙の分離性能を悪化させることがない。
【００３３】
なお、前記ベルト定着装置１０では、ヒータランプ１６を内蔵した加熱ローラ１４によって定着ベルト１２を加熱するようにしたが、加熱ローラとは別の位置で定着ベルト１２に対して接触または近接して配置された熱源によって定着ベルト１２を加熱するようにしてもよい。
【００３４】
また、前記ベルト定着装置１０では、加熱部材として回転可能な加熱ローラ１４を用いたが、これに代えて回転不能なシート状ヒータを用いてもよい。この場合、湾曲させたシート状ヒータとニップ形成部材２０とに定着ベルト１２を巻き掛けて、摺動する定着ベルト１２をシート状ヒータで加熱することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベルト定着装置の構成図。
【図２】ニップ形成部材に設けたベルト蛇行規制用突部を示す図。
【図３】従来のベルト定着装置の一例を示す図。
【符号の説明】
１０…ベルト定着装置、１２…定着ベルト、１４…加熱ローラ（加熱部材）、１６…ヒータランプ、１８…サーミスタ、２０…ニップ形成部材、２２…対向面、２４…ベルト蛇行規制用突部、３０…補強部材、４０…定着ニップ、５０…加圧ローラ、５４…弾性層、６０…突入ガイド、６２…排出ガイド、Ｐ…用紙、Ｔ…トナー。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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