(57)【要約】【課題】定着ニップにおける用紙のベルトへの密着性を高め、画像ムラを発生させることのない二重定着ベルト方式の定着装置を提供する。【解決手段】定着ベルト１は熱源４を内蔵する加熱ローラ２と駆動ローラ３とに掛け渡されている。加圧ベルト７は加圧ローラ８と駆動ローラ９とに掛け渡されている。定着動作の実行時には、加圧ベルト７の速度＞定着ベルト１の速度となるようにして、両ベルト間に周速差を付与する。これにより、速度が大きい方のベルト７から小さい方のベルト１に押し込み力が生じ、ベルトと用紙との密着性が向上することからニップ内において均一な圧力が確保され、用紙への均一な熱供給が行われ、画像ムラの発生を防いで良好な画像を得ることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ベルトと加圧ベルトを有し、両ベルトを圧接させて形成した定着ニップ内に記録材を通過させて定着を行う定着装置において、
前記定着ベルトと加圧ベルトに周速差を付与可能なことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記両ベルトの周速差は、定着ベルト速度より加圧ベルト速度が大であ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】
定着動作時に前記両ベルトに周速差を付与することを特徴とする請求項１または２に記載の定着装置。
【請求項４】
定着動作時以外のベルト回動時は、前記両ベルトを等速駆動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項５】
定着動作時以外のベルト回動時は、前記加圧ベルトを前記定着ベルトに従動回転させることを特徴とする請求項４に記載の定着装置。
【請求項６】
前記定着ベルトは定速駆動され、前記加圧ベルトの速度を変更することで両ベルトの周速差が付与されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項７】
前記定着ベルトと前記加圧ベルトが別個の駆動源により駆動されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項８】
前記定着ベルト又は加圧ベルトの温度を検知する温度検知手段を有し、該温度検知手段の検知出力に基づいて前記両ベルトに周速差を付与することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項９】
当該定着装置への用紙進入を検知する用紙検知手段を有し、該用紙検知手段が用紙を検知した場合に前記両ベルトに周速差を付与することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の定着装置。
【請求項１０】
前記定着ベルトの前記加圧ベルトへの当接部の内側に裏当て部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項１１】
前記裏当て部材が保温部材であることを特徴とする請求項１０に記載の定着装置。
【請求項１２】
前記裏当て部材は、前記定着ニップ側の面が前記加圧ベルト側に膨らんだ曲率を有する形状であることを特徴とする請求項１０又は１１に記載の定着装置。
【請求項１３】
前記定着ベルトと前記加圧ベルトの周速差が変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項１４】
前記加圧ベルトの速度を変更することで、前記両ベルトの周速差を変更することを特徴とする請求項１３に記載の定着装置。
【請求項１５】
用紙条件に応じて前記両ベルトの周速差を変更することを特徴とする請求項１３に記載の定着装置。
【請求項１６】
前記用紙条件が用紙種類であることを特徴とする請求項１５に記載の定着装置。
【請求項１７】
前記用紙条件が用紙の厚さであることを特徴とする請求項１５に記載の定着装置。
【請求項１８】
前記用紙条件が用紙サイズであることを特徴とする請求項１５に記載の定着装置。
【請求項１９】
前記加圧ベルト表面の摩擦係数が、前記定着ベルト表面の摩擦係数よりも低いことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項２０】
前記加圧ベルト表層の硬度が、前記定着ベルト表層の硬度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項２１】
前記加圧ベルトの表面に潤滑剤を塗布する手段を有することを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項２２】
前記定着ベルトの張力が前記加圧ベルトの張力よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項２３】
前記加圧ベルトの表面抵抗が１０８Ω／ｃｍ２以下であることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項２４】
請求項１〜２３のいずれか１項に記載の定着装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２５】
前記定着装置の用紙搬送方向の直上流側位置に用紙を検知する用紙検知手段を設け、該用紙検知手段が用紙を検知した場合に前記定着装置の定着ベルトと加圧ベルトに周速差を付与することを特徴とする請求項２４に記載の画像形成装置。
【請求項２６】
画像形成に関わる動作を基準とする所定のタイミングで、前記定着装置の定着ベルトと加圧ベルトに周速差を付与することを特徴とする請求項２４に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置における熱定着装置に関し、さらに詳しくいえばベルト定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開昭４９−７０６３３号公報
【特許文献２】特開昭５１−２９８２５号公報
複写機、プリンタ、ファクシミリ、あるいはそれらの機能を複数備える複合機等の画像形成装置においては、熱定着装置が広く用いられている。従来、熱定着装置としてはヒートロール方式の定着装置が多用されてきた。ヒートロール方式の定着装置では、小型化のために定着ローラを小径・薄肉化した場合、ニップ幅が狭くなってしまい、熱供給が不足してしまう。
【０００３】
そこで、充分な加熱幅を確保できる方式としてベルト定着装置が各種提案されている。例えば、特許文献１及び２には、熱源により加熱される１対の（２つの）無端ベルトを圧接させて定着ニップを構成し、そのニップ間に用紙（未定着トナーを担持した記録媒体）を通過させて定着を行うようにしたベルト定着装置（以下、二重定着ベルト方式という）が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
二重定着ベルト方式では、無端ベルト同士の圧接により広い（用紙搬送方向の距離が長い）ニップを得られるものの、広いニップは非常に大きな駆動力が必要なため、ベルト同士の押し付け圧をごく低くしか設定することができない。ベルトの押し付け圧が低いと用紙の搬送速度が安定せず、ベルトと用紙の間に密着の弱い個所が生じる。その結果、用紙への熱が不均一となり、画像ムラが発生するという問題がある。
【０００５】
本発明は、従来の二重定着ベルト方式における上述の問題を解決し、定着ニップにおける用紙のベルトへの密着性を高め、画像ムラを発生させることのない定着装置を提供することを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記の課題は、本発明により、定着ベルトと加圧ベルトを有し、両ベルトを圧接させて形成した定着ニップ内に記録材を通過させて定着を行う定着装置において、前記定着ベルトと加圧ベルトに周速差を付与可能なことにより解決される。
【０００７】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記両ベルトの周速差は、定着ベルト速度より加圧ベルト速度が大であることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、定着動作時に前記両ベルトに周速差を付与することを提案する。
【０００８】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、定着動作時以外のベルト回動時は、前記両ベルトを等速駆動することを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、定着動作時以外のベルト回動時は、前記加圧ベルトを前記定着ベルトに従動回転させることを提案する。
【０００９】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記定着ベルトは定速駆動され、前記加圧ベルトの速度を変更することで両ベルトの周速差が付与されることを提案する。
【００１０】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記定着ベルトと前記加圧ベルトが別個の駆動源により駆動されることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記定着ベルト又は加圧ベルトの温度を検知する温度検知手段を有し、該温度検知手段の検知出力に基づいて前記両ベルトに周速差を付与することを提案する。
【００１１】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、当該定着装置への用紙進入を検知する用紙検知手段を有し、該用紙検知手段が用紙を検知した場合に前記両ベルトに周速差を付与することを提案する。
【００１２】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記定着ベルトの前記加圧ベルトへの当接部の内側に裏当て部材を配置したことを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記裏当て部材が保温部材であることを提案する。
【００１３】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記裏当て部材は、前記定着ニップ側の面が前記加圧ベルト側に膨らんだ曲率を有する形状であることを提案する。
【００１４】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記定着ベルトと前記加圧ベルトの周速差が変更可能であることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記加圧ベルトの速度を変更することで、前記両ベルトの周速差を変更することを提案する。
【００１５】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、用紙条件に応じて前記両ベルトの周速差を変更することを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記用紙条件が用紙種類であることを提案する。
【００１６】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記用紙条件が用紙の厚さであることを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記用紙条件が用紙サイズであることを提案する。
【００１７】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記加圧ベルト表面の摩擦係数が、前記定着ベルト表面の摩擦係数よりも低いことを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記加圧ベルト表層の硬度が、前記定着ベルト表層の硬度よりも高いことを提案する。
【００１８】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記加圧ベルトの表面に潤滑剤を塗布する手段を有することを提案する。
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記定着ベルトの張力が前記加圧ベルトの張力よりも高いことを提案する。
【００１９】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記加圧ベルトの表面抵抗が１０８Ω／ｃｍ２以下であることを提案する。
また、前記の課題は、本発明により、請求項１〜２３のいずれか１項に記載の定着装置を備える画像形成装置により解決される。
【００２０】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、前記定着装置の用紙搬送方向の直上流側位置に用紙を検知する用紙検知手段を設け、該用紙検知手段が用紙を検知した場合に前記定着装置の定着ベルトと加圧ベルトに周速差を付与することを提案する。
【００２１】
また、前記の課題を解決するため、本発明は、画像形成に関わる動作を基準とする所定のタイミングで、前記定着装置の定着ベルトと加圧ベルトに周速差を付与することを提案する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る定着装置の第１実施例における要部構成を示す断面図である。この図に示す定着装置１０は、定着ベルト１と加圧ベルト７とを有する二重定着ベルト方式である。定着ベルト１は、ハロゲンヒータ等の熱源４を内蔵する加熱ローラ２と、駆動ローラ３とに掛け渡されている。定着ベルト１の下辺に沿って、ベルトループ内に裏当て部材５が配置されている。駆動ローラ３は弾性層を有しており、図示しない第１モータ（Ｍ１）により回転駆動される。熱源４は、加熱ローラ２部で定着ベルト１の表面に接触又は近接配置された温度検知手段６ａの検知出力に基づいて通電が制御される。
【００２３】
一方、加圧ベルト７は、共に弾性層を有する加圧ローラ８と駆動ローラ９とに掛け渡されている。加圧ローラ８は図示しない加圧手段によりベルト１，７を挟んで加熱ローラ２に圧接されている。駆動ローラ９は図示しない第２モータ（Ｍ２）により回転駆動される。駆動ローラ９部において、加圧ベルト７の表面に接触又は近接させて温度検知手段６ｂを配置している。なお、加圧ベルト７を加熱するための熱源を設けてもよい。
【００２４】
定着ベルト１の下辺と加圧ベルト７の上辺は、ほぼ直線状に当接されており、両ベルト間に定着ニップを形成している。なお、ここでは定着ベルト１の下辺と加圧ベルト７の上辺と表現したが、定着装置１０は縦向き等任意の角度で配置可能であり、それらの場合は上辺と下辺とはならず、対向する辺を当接するものである。
【００２５】
駆動ローラ３及び駆動ローラ９は、鋼棒などの芯金表層にシリコーンゴム等の弾性層を設け、定着ベルト１あるいは加圧ベルト７との摩擦係数が高くなるように構成されている。
【００２６】
さて、本実施例の定着装置１０においては、定着ベルト１と加圧ベルト７とは、それぞれ別個のモータＭ１，Ｍ２により駆動しており、両ベルト間に周速差を付けることが可能に構成されている。両ベルトが周速差を有する場合、両ベルトの当接部において、速度が大きい方のベルトから小さい方のベルトに押し込み力が生じ、両ベルトの当接圧が高められる。両ベルトの当接圧が高まることにより、両ベルト間に用紙を挟持して搬送する際のベルトと用紙との密着性が向上し、用紙搬送が安定する。またそれに加えて、ベルトと用紙との密着性が向上することからニップ内において均一な圧力が確保され、用紙への均一な熱供給が行われ、画像ムラの発生を防いで良好な画像を得ることができる。
【００２７】
ここで、未定着トナー像を担持する用紙を両ベルト間（ニップ間）を通過させて定着を行うわけであるから、用紙の画像面（未定着トナーが有る面）と接触する側のベルトに対して他方のベルトから押し込み力が作用するように設定した方が有利である。すなわち、本実施例の定着装置１０においては、加圧ベルト７の速度＞定着ベルト１の速度となるように設定する。これにより、図１において、上側に未定着トナーＴを担持する用紙Ｐが両ベルト間を通過する際、加圧ベルト７側から定着ベルト１へ押し込み力が作用し、用紙の画像面が定着ベルト１に押圧される。したがって、用紙画像面と定着ベルト１との密着性が向上し、定着ベルト１から用紙画像面への熱供給効率が向上する。そのため、上記両ベルトの当接圧（ニップ圧）向上および用紙搬送の安定性向上と相まって、画像品質をより高めることができる。
【００２８】
なお、本実施例では、加圧ベルト７側から定着ベルト１への押し込み力を逃がさないために、定着ベルト１の内側に裏当て部材５を配置している。また、低速側ベルト（本例では定着ベルト１）の張力を高速側ベルト（本例では加圧ベルト７）の張力よりも高くしておくことによっても、高速側ベルトからの押し込み力をベルト当接圧として有効に利用することができる。さらに、裏当て部材５を保温部材とすることで、定着熱量を蓄積して定着性を高めることができる。
【００２９】
ところで、定着ベルト１と加圧ベルト７が常に（ベルトの回動時は常に）周速差を有していると、両ベルトの擦れによって磨耗が早まることが考えられる。また、大きな駆動力が必要とされる。そこで、本実施例においては、定着動作時のみ両ベルト間に周速差を設け、定着動作時以外のベルト回動時、例えばウォームアップ時等は両ベルトを等速駆動するようにしている。これにより、両ベルトの擦れを防ぎ、ベルトの耐久性を向上させることができる。また、消費電力を節約することもできる。
【００３０】
なお、両ベルト間に周速差を設ける（加圧ベルト７の速度＞定着ベルト１の速度）場合、定着ベルト１の速度を固定しておいて加圧ベルト７の速度を上げる、加圧ベルト７の速度を固定しておいて定着ベルト１の速度を下げる、両ベルトの速度を共に変更する、方法が考えられるが、定着ベルト１の速度を変えると、画像形成装置の線速も変更しないと画像への影響が生じるので得策ではない。したがって、本実施例においては、定着ベルト１の速度を固定しておいて加圧ベルト７の速度を上げることにより、定着動作時のみ両ベルト間に周速差を設けるように構成する。
【００３１】
図２は、定着装置の第２実施例における要部構成を示す断面図である。この図に示す定着装置２０は、基本的構成は図１の定着装置１０と同様であり、重複する説明は省略して異なる部分について説明する。
【００３２】
図２に示すように、本実施例の定着装置２０においては、定着ベルト１の下辺（加圧ベルト７と当接する辺）に沿ったベルトループ内に、下側に膨らんだ（加圧ベルト７側に膨らんだ）形状の裏当て部材５Ｂを配置し、定着ベルト１の下辺を加圧ベルト７の上辺に圧接させている。加圧ベルト７が掛け渡される従動ローラ８と駆動ローラ９の外周を結ぶ接線（ニップ側）は、裏当て部材５Ｂと重なっており、したがって、本例では当接された両ベルトが（定着ニップが）直線状ではなく下側（加圧側）に膨らんだ曲率を有する構成となっている。また、定着ベルト１の上辺には、ベルト１をループ内側に押圧してテンションを付与するテンションコロ１１が設けられている。
【００３３】
裏当て部材５Ｂの曲率（定着ニップの曲率）は、小さすぎると両ベルト間に速度差が出やすく、また用紙カールへの影響もあり、大きすぎると両ベルトの密着力が低下する。したがって、裏当て部材５Ｂの曲率（定着ニップの曲率）：Ｒは１００〜２００ｍｍ程度が好適である。また、裏当て部材５Ｂは熱伝導性の低い保温部材（例えば、耐熱性の樹脂や発泡ゴムなど）で構成し、一定熱量の溶媒を内部に流すか別の熱源により加熱するなどしてニップ中の用紙の温度を保つようにすると好適である。
【００３４】
本実施例においては、裏当て部材５Ｂの配置は、裏当て部材５Ｂの下面（ベルト当接面）が加熱ローラ２と駆動ローラ３とを結んだ線（ニップ側の辺）よりもやや下側となるように配置し、定着ベルト１の加圧ベルト７への接触部分（接触領域）が加圧側にやや突き出るように構成している。これにより、本例では定着ニップ内において、画像面を上とした凹形状に用紙が定着ベルト１に押し付けられることになる。
【００３５】
本例では、定着ベルト１及び加圧ベルト７として、３０〜９０μｍの厚さの樹脂製シームレスフィルムを用いている。定着装置のベルトとしては耐熱性が高く、強度及びしなやかさを要求されることから、ポリイミド（ＰＩ）やポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）が適している。各ベルトの表面には離型層としてフッ素系の樹脂（ＰＦＡ，ＰＴＦＥ，ＦＥＰなど）のコーティングをしたり、またはベルト基材のＰＩやＰＢＩに上記フッ素樹脂を含有させても良い。また、シリコーンゴムなどの弾性体層を有する構造として、未定着画像への密着力を上げることも可能である。
【００３６】
さて、二重定着ベルト方式では、ニップ部（両ベルトの当接部）を完全にまっすぐとすると、ベルト表面の凹凸やベルト張力の偏りなどによって加圧力が不均一になりやすい。しかし、本実施例においては、定着ニップを曲率を有する形状とすることで、ベルト表面の凹凸やベルト張力の偏りなどによる影響を抑制することができ、加圧力を均一とすることができる。
【００３７】
また、従来の二重定着ベルト方式において、定着ニップを曲率を有する形状としたときに、ニップ部における画像側ベルトと非画像側ベルトの曲率半径の違いのために、両ベルトの当接圧が小さい場合には、転写材（用紙）の種類によっては画像側ベルトと転写材に速度差が発生し、転写材の搬送速度が安定せず、ベルトと転写材の間に密着の弱い個所が生じてしまう。すると、転写材に供給される熱量が不均一となり、画像ムラが発生することがある。しかし、本実施例の定着装置２０においては、定着ベルト１と加圧ベルト７間に周速差を設けることによって、上述の如く加圧ベルト７側から定着ベルト１へ押し込み力が作用して転写材とベルトの密着力が高められるので、定着ニップを曲率を有する形状とした場合でも均一な加圧力の確保と用紙搬送の安定を同時に達成することができ、良好な定着性能を発揮することができる。
【００３８】
なお、本実施例においても、前記第１実施例と同様、定着ベルト１と加圧ベルト７間に周速差を付けることが可能に構成されている。その周速差は、加圧ベルト７の速度＞定着ベルト１の速度となるように設定する。また、低速側ベルト（本例では定着ベルト１）の張力を高速側ベルト（本例では加圧ベルト７）の張力よりも高くしても良い。
【００３９】
また、定着動作時のみ両ベルト間に周速差を設け、定着動作時以外のベルト回動時、例えばウォームアップ時等は両ベルトを等速駆動するようにしている。本実施例では、後述のように、両ベルトの等速駆動は、加圧ベルト７を定着ベルト１に従動させることによっている。これについて図３〜５を参照して説明する。
【００４０】
図３は、本実施例の定着装置２０における駆動系を示す模式図である。
この図に示すように、定着ベルト１と加圧ベルト７はそれぞれ独立した駆動機構を有している。すなわち、駆動ローラ３及び９の一端部にはギヤ１４，１７がそれぞれ固定されている。また第１モータ２１（Ｍ１）の駆動軸にはギヤ１２が、第２モータ２２（Ｍ２）の駆動軸にはギヤ１５がそれぞれ取り付けられている。そして、第１モータ２１からはギヤ１２，１３，１４を介して駆動ローラ３に駆動力が伝達され、第２モータ２２からはギヤ１５，１６，１７を介して駆動ローラ９に駆動力が伝達される。第１モータ２１と第２モータ２２の駆動速度を異ならせる、あるいはモータ速度は同じでもギヤ比を異ならせるなどにより、定着ベルト１と加圧ベルト７に周速差を設けることができる。また、ギヤではなくプーリ等の駆動系により各モータから駆動力を伝達することも可能である。
【００４１】
図４は、定着動作時以外における加圧ベルト７の駆動系の状態を示す部分斜視図である。
この図に示すように、中間ギヤ１６は、スライドギヤ１６ａと固定ギヤ１６ｂの２枚構成となっている。スライドギヤ１６ａは軸１８に固定され、固定ギヤ１６ｂは軸１８に遊嵌され、それぞれ回転可能に支持されている。スライドギヤ１６ａの片側の端面には２本の突起が形成されており、固定ギヤ１６ｂの対応する端面には上記突起が嵌合する２つの穴が設けられている。また、スライドギヤ１６ａは駆動ローラ９の軸端に固定されたギヤ１７に噛み合わされ、固定ギヤ１６ｂは第２１モータ２２の駆動軸に固定されたギヤ１５に噛み合わされている。そして、軸１８はソレノイド１９のプランジャ（図示せず）に連結されている。
【００４２】
ソレノイド１９がオフのとき、軸１８は図示しないスプリングの作用により、図４に示すように、スライドギヤ１６ａが固定ギヤ１６ｂから離間し、スライドギヤ１６ａの２本の突起が固定ギヤ１６ｂの穴から抜けた状態となる。そのため、駆動ローラ９と第２モータ２２間の駆動系は連結が解除され、加圧ベルト７が定着ベルト１によって従動回転することができる。このとき、ギヤ１７及びスライドギヤ１６ａは空回りすることになる。
【００４３】
そして、ソレノイド１９がオンすると、図５に示すように、ソレノイドのプランジャが引き込まれることによって軸１８が移動し、スライドギヤ１６ａが固定ギヤ１６ｂに一体化される。このとき、スライドギヤ１６ａの２本の突起が固定ギヤ１６ｂの穴に嵌合することはいうまでもない。これによって、駆動ローラ９と第２モータ２２間の駆動系は連結され、駆動ローラ９は第２モータ２２の駆動力により所定の速度で回転する。これにより、第１モータ２１によって駆動される定着ベルト１と、第２モータ２２によって駆動される加圧ベルト７とに、周速差を付けることができる。また、定着動作時以外のベルト回動時、例えばウォームアップ時等は、図４のように加圧ベルト７を駆動する駆動系の連結を解除して、加圧ベルト７を定着ベルト１に従動回転（等速回転）させることができる。
【００４４】
なお、ここで図示した駆動系に限らず、１つのモータで定着ベルト１と加圧ベルト７に周速差を持たせることは可能である。例えば、各ベルトへ駆動力を伝達するギヤ列のギヤ比を異ならせることにより実現できる。その場合、加圧ベルト駆動系の途中に電磁クラッチ等を配することにより、必要時に加圧ベルト７を定着ベルト１に従動回転させることも可能である。
【００４５】
図６は、定着動作の一例における定着ベルト１と加圧ベルト７の温度の推移を示すグラフである。
本実施例の定着装置２０においては、定着ベルト１の温度を検出する温度検知手段６ａが加熱ローラ２部に配置されている（図２）。この温度検知手段６ａで検出した定着ベルト１の温度に基づいて、熱源４が制御される。定着ベルト１の温度を測定する場所は任意の位置でも構わないが、適切な温度制御を行うためには、熱源４に影響を受けやすい加熱ローラ２の部分に配置するのが望ましい。また、加圧ベルト７の温度によっても定着特性が変わるため、加圧ベルト７の温度を検出する温度検知手段６ｂを配置している。
【００４６】
図６のグラフに示すように、ウォームアップの開始により定着ベルト１の温度（実線）及び加圧ベルト７の温度（破線）は次第に上昇する。定着ベルト１の温度が所定温度に達すると、熱源４のＯＮ／ＯＦＦ制御または位相制御等が行われて定着ベルト１の温度が設定温度を中心に制御される。定着動作の開始により定着ベルト１及び加圧ベルト７の回転が始まる。そして、用紙が定着装置内（ニップ内）に進入すると、定着ベルト１及び加圧ベルト７は用紙によって熱を奪われ、ベルト温度が空回転時（用紙進入前の回転時）に比較して大きく低下する。したがって、定着装置の温度（主として定着ベルト１及び加圧ベルト７の温度）が急激に下がるときは、用紙が定着装置内に進入したことを意味している。
【００４７】
そこで、温度検知手段６ａ及び６ｂにより、ベルト温度が大きく低下したことを検知した場合に、加圧ベルト７の速度を変更して定着ベルト１と加圧ベルト７に周速差を与えるようにする。本例の場合は、加圧ベルト７を従動回転からモータ２２による駆動に切り替える。なお、ベルト温度の検出によらず、例えば定着装置の入口手前に用紙センサを配置し、その用紙センサで用紙を検出したら加圧ベルト７の速度を変更して定着ベルト１と加圧ベルト７に周速差を与えるようにしても良い。このような制御により、定着装置内に確実に用紙がある状態でのみ両ベルトに周速差を持たせ、ベルトの磨耗及びエネルギーの無駄を極力抑えつつ、定着時におけるベルトと用紙との密着力を高め、均一なニップ圧を確保して良好な画像を得ることができる。
【００４８】
ところで、本実施例の定着装置２０においては、定着ベルト１と加圧ベルト７とにより、画像側（定着ベルト１側）から見た場合に凹んだ（加圧ベルト７に向かって凹んだ）形状に定着ニップを形成している。また、定着動作時に両ベルト間に周速差がある。したがって、ニップ内を通過する用紙はベルト周速差の影響を受ける。この影響は、用紙サイズが小さい（搬送方向の長さが短い）用紙よりも大きい（搬送方向の長さが長い）用紙の方が、（相対的に）大きな影響を受ける。また、用紙の厚さによっても受ける影響の程度が異なってくる。
【００４９】
そこで、通紙する用紙の種類に応じて両ベルト間の周速差を調整できると好適である。用紙の種類は、画像形成装置においてプリント（コピー）指示が出た時点で、どのような用紙が使用されるか（どのような用紙の定着を行うか）は判っている。また、両ベルト間の周速差は、例えば、定着ベルト１の速度は固定として、加圧ベルト７の速度を複数段階に変更可能とし、画像形成装置において選択された用紙に応じて加圧ベルト７の速度を切り換えるように構成することができる。
【００５０】
具体的には、例えば加圧ベルト７の速度を３段階（高速、中速、低速）に変更可能とし、厚紙が選択された場合は加圧ベルト７の速度を高速とし、通常及び薄紙の場合は中速、ウォームアップ時等は低速に切り換えるように設定することができる。もちろん、この他に、用紙サイズに応じて、あるいは用紙厚さと用紙サイズの組み合わせに応じて、周速差を切り換えるような設定としても良い。また、周速差の変更は２段階でもよいし、４段階以上の多段階、あるいは無段階に周速差を変更可能な構成とすることも可能である。
【００５１】
このように、用紙種類に応じて定着ベルト１と加圧ベルト７の周速差を変更可能とすることにより、用紙条件が大きく異なる場合でも両ベルトの周速差による影響を抑制することができ、定着性の低下を防ぐことができる。また、多様な用紙に対しても均一なニップ圧の設定が可能となる。
【００５２】
なお、定着ベルト１と加圧ベルト７間の周速差を切り換える方法としては、上記（定着ベルト１の速度固定、加圧ベルト７の速度変更）のほかに、加圧ベルト７の速度を固定しておいて定着ベルト１の速度を変更する方法や、両ベルトの速度を共に変更する方法もあるが、定着ベルト１の速度を変えると、画像形成装置の線速も変更しないと画像への影響が生じるので得策ではない。
【００５３】
定着ベルト１及び加圧ベルト７の材質については上述したが、両ベルトを同じ材質で構成する場合、定着ベルト１の平滑性（例えば表面粗さ）を加圧ベルト７よりも低く（悪く）したり、あるいは加圧ベルト７の表面の（表層の）分子量を定着ベルト１よりも多くしたりすることによって、加圧ベルト７の方が滑りやすい（用紙に対して）構成にしておくと好適である。このようにすることで、ベルトから用紙に与える摩擦力が、常に非画像側（加圧ベルト７側）で小さくなり（画像側よりも）、用紙画像面と定着ベルト１のズレが発生しづらくなり、画像ズレを防ぐことができる。
【００５４】
また、加圧ベルト７の表層を定着ベルト１の表層よりも柔らかい構成とすることも同じ効果を得ることができる。例えば、定着ベルト１の表層をＦＥＰとするならば、加圧ベルト７の表層はＰＦＡにする。また、定着ベルト１の表層がＰＦＡなら加圧ベルト７の表層をＰＴＦＥにする。あるいは、両ベルト表層における各材質の含有比率を変えることで、加圧ベルト７の表層を定着ベルト１の表層よりも柔らかい構成とすることもできる。また、ベルト表層に弾性体層を設ける場合は、定着ベルト１側を加圧ベルト７側よりも、上記弾性体の硬度を低くするか、弾性体の厚みを大きくするなどして加圧ベルト７の表層を定着ベルト１の表層よりも柔らかい構成とすることもできる。これらを組み合わせても良い。さらに、加圧ベルト７の表面にシリコンオイル等の潤滑剤を塗布する機構を設け、加圧ベルト側を滑りやすくしておくこともできる。
【００５５】
また、加圧ベルト７には、ベルト表層またはベルト基材など、ベルト構成材のいずれか又は全部に、カーボンブラックなどの導電性材料を添加することによって、ベルト回転時に定着ベルト１とこすれた際に摩擦帯電が起こりにくいような構成とすると好適である。本例では、加圧ベルト７の抵抗値は表面抵抗値で１０８Ω／ｃｍ２以下とする。これにより、加圧ベルト７の電気導電性を向上させ、摩擦帯電を防ぐことにより、画像ズレの防止、用紙分離性の向上を図ることができる。
【００５６】
図７は、定着装置の第３実施例における要部構成を示す断面図である。この図に示す定着装置３０は、ニップ曲率の向きが第２実施例の定着装置２０とは逆になったものである。それ以外の構成は第２実施例の定着装置２０と同様である。
【００５７】
本実施例の定着装置３０においても、定着動作時に定着ベルト１と加圧ベルト７間に周速差を付けることが可能に構成されている。その周速差は、加圧ベルト７の速度＞定着ベルト１の速度となるように設定する。また、本実施例では、定着ベルト１の張力を高く（加圧ベルト７よりも高く）することで、加圧ベルト７からの押し込み力の逃げを防ぎ、用紙とベルトの密着力を高めるようにしている。
【００５８】
図８は、定着装置の第４実施例における要部構成を示す断面図である。この図に示す定着装置４０は、通常時は定着ベルト１と加圧ベルト７が僅かの距離をおいて離間している構成となっている。両ベルトの離間時は、両ベルト共ストレート状に張設されている。各ベルトが掛け渡されている各ローラの構成などは上記各実施例と同様である。
【００５９】
本実施例の定着装置４０では、定着ベルト１の下辺（加圧ベルト７に対向する辺）に沿ったベルトループ内に、裏当て部材５Ｄが上下（加圧ベルト７に近づく方向と遠ざかる方向）にスライド移動可能に支持されている。そして、裏当て部材５Ｄの上側（加圧ベルト７と反対の側）にカム４１が回動可能に設けられている。このカム４１を回動させる（図の状態から９０度反時計回りに）ことによって、定着ベルト１を加圧ベルト７に押圧可能に構成されている。裏当て部材５Ｄにより定着ベルト１を加圧ベルト７に押圧した状態は、図２の定着装置２０と同様になり、加圧側に膨らんだ曲率を有する定着ニップが形成される。
【００６０】
本実施例においては、ベルト回動時における両ベルトの速度が、常に異なる（周速差を有する）構成で構わない。両ベルトが離間した状態では、両ベルト間に周速差が有っても、ベルトの磨耗や駆動力の増加などが生じないためである。そして、定着動作時のみカム４１を図の状態から９０度反時計回りに回動させ、定着ベルト１を加圧ベルト７に押圧し、図２の定着装置２０と同様の定着ニップを形成する。
【００６１】
本実施例では、加圧ベルト７の速度＞定着ベルト１の速度となるように駆動している。これにより、定着動作時の両ベルトの圧接時に、加圧ベルト７側から定着ベルト１へ押し込み力が作用し、用紙画像面と定着ベルト１との密着性が向上する。定着動作時以外は、両ベルトを離間させておくことで、ベルトの磨耗や駆動力の増加などを防ぐことができる。なお、加圧ベルト７側にも加熱手段（熱源）を設けることで、両ベルトを離間させたままウォームアップを行うことも可能である。
【００６２】
最後に、本発明の適用を画像形成装置に広げて説明する。
図９は、上記説明した各実施例の定着装置を装着可能な画像形成装置の一例を示す断面構成図である。ここでは、図２の定着装置２０を備えるものとして説明する。
【００６３】
この図に示すカラー複写機は、中央に複写機本体１００、その下部に給紙テーブル２００、本体１００の上方にスキャナ３００、更にその上に原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００を配置した構成となっている。
【００６４】
複写機本体１００のほぼ中央部には、無端ベルト状の中間転写ベルト５１が設けられている。複数のローラに巻き掛けられた中間転写ベルト５１は、図示しない駆動手段によって図中時計回りに回転駆動される。この中間転写ベルト５１の上部走行辺に沿って、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの４つの作像ユニット５２が横に並べて配置され、いわゆるタンデム画像形成部を構成している。
【００６５】
各作像ユニット５２においては、潜像担持体としての感光体ドラム５３の周囲に帯電装置，現像装置，クリーニング装置，除電装置等が配置されている。また、感光体ドラム５３に対向する中間転写ベルト５１の内側に、転写ローラが設けられている。そして、４つの作像ユニット５２の上方に位置して露光装置５４が配置されている。本実施例においては、画像情報に基づいて光変調されたレーザ光を、各作像ユニットの感光体ドラム５３の表面に照射して露光を行う。
【００６６】
一方、中間転写ベルト５１を挟んでタンデム画像形成部と反対の側には、二次転写ローラ５５が備えられている。この二次転写装置５５の横には、画像転写後の用紙を定着装置２０へと搬送する搬送ベルト５６が配設されている。また、本例では、搬送ベルト５６と定着装置２０の下方に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するためのシート反転装置５８が備えられている。
【００６７】
このように構成されたカラー複写機を用いてコピーをとる場合、原稿自動搬送装置４００の原稿台上に原稿をセットする。あるいは原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じて押さえる。そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス上へと移動した後、他方コンタクトガラス上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、第一走行体及び第二走行体を走行する。そして、第一走行体で光源から光を照射するとともに原稿面からの反射光を第二走行体に向け、更に第二走行体のミラーで反射して結像レンズを通して読取センサに入れ、原稿内容を読み取る。
【００６８】
また上述のように、不図示のスタートスイッチを押すことで、中間転写ベルト５１が回転走行し、同時に、個々の作像ユニット５２でそれぞれの感光体５３を回転して各感光体５３上にそれぞれ、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト５１の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト５１上に合成カラー画像を形成する。
【００６９】
一方、スタートスイッチの押下で、給紙テーブル２００の給紙ローラ（ピックアップコロ）６２の一つが選択回転し、４段からなる給紙カセット６１の一つから用紙を繰り出し、分離部６３で一枚ずつ分離する。一枚に分離された用紙は、用紙搬送部６４により給紙路６５を搬送され、複写機本体１００内の給紙路に導かれる。あるいは、手差しトレイ６５から用紙を給紙ローラ６６により繰り出し、分離ローラ６７で一枚ずつ分離して手差し給紙路に導く。これらの用紙は、レジストローラ６０に突き当てて一時停止される。
【００７０】
そして、中間転写ベルト５１上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ６０を駆動し、中間転写ベルト５１と二次転写装置５５との間に用紙を送り込み、二次転写装置５５で転写して用紙上にカラー画像を記録する。
【００７１】
画像転写後の用紙は、搬送ベルト５６で搬送され定着装置２０へと送り込まれる。そして、定着装置２０で熱と圧力とを加えて転写画像を定着した後、切換爪５７の切り換え操作で、排出ローラ６８を用いて排紙トレイ６９上に排出されスタックされる。あるいは、切換爪５７の切り換えでシート反転装置５８へ導かれ、そこで反転して再び転写位置へと導かれ、裏面にも画像を記録した後、排出ローラ６８で排紙トレイ６９上に排出される。
【００７２】
一方、画像転写後の中間転写ベルト５１は、中間転写体クリーニング装置（不図示）で、画像転写後に中間転写ベルト５１上に残留した残留トナーを除去され、タンデム画像形成部による再度の画像形成に備えられる。
【００７３】
本例のカラー複写機では、定着装置２０の直前に用紙センサ７０が設けてある。この用紙センサ７０で用紙を検出したら加圧ベルト７の速度を変更して定着ベルト１と加圧ベルト７に周速差を与えるようにしても良い。また、図示はしないが、画像形成装置においては、装置内のどの位置に用紙が有るか（用紙がどこを搬送されているか）を知るために、用紙搬送経路の適宜の位置に複数の用紙センサが配置されている。これらの用紙センサ（例えば、レジストローラ６０の直前に配置される用紙センサ、給紙カセットの用紙分離部６３に配置された用紙センサ等）から定着装置２０まで用紙が搬送される時間はあらかじめ判っているので、その用紙センサを利用して、加圧ベルト７の速度を変更するタイミングを制御することも可能である。
【００７４】
さらには、スキャナ３００の動作、露光装置５４による書き込み動作、給紙カセット６１あるいは手差しトレイ６５からの給紙動作、図示しない操作パネルからのプリント（コピー）開始信号など、定着装置の上流側（定着動作が行われる前）の各種動作を基準にして、加圧ベルト７の速度を変更するタイミングを制御することも可能である。
【００７５】
また、本例のカラー複写機の操作パネルから指定される用紙種類、用紙サイズ、用紙厚さ等の用紙条件に応じて、加圧ベルト７の速度を切り換える（両ベルトの周速差を切り換える）構成としても良い。あるいは、形成する画像がモノクロとカラーの場合で、両ベルトの周速差を切り換えるように構成することもできる。また、デジタル方式であることを利用して、画像量に応じて両ベルトの周速差を切り換えるように構成することもできる。モノクロとカラーの場合のそれぞれにおいて、画像量に応じて両ベルトの周速差を切り換えるようにしても良い。
【００７６】
以上、本発明を図示例により説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば上記各実施例の定着装置において、加圧ベルトを加熱するための熱源を設けてもよい。また、定着ベルト及び加圧ベルトの熱源は、各ベルトが掛け渡されるローラ部材の内部に限らず、任意の適切な位置に配置できるものであり、ベルトループの内側でも外側でも配置可能である。熱源もハロゲンヒータに限らず、任意の熱源を使用可能である。また、加熱方式もヒータ方式に限らず、抵抗体を用いるものや、誘導加熱方式を採用することもできる。
【００７７】
定着装置の各ベルトを駆動する方式も図示例に限らず、１つのモータで２つのベルトを駆動する方式でも良い。その場合でも、ギヤ比やプーリ径等の設定により、定着ベルトと加圧ベルトに周速差を与えることができる。また、駆動系にクラッチ等を配置する場合は、その構成も任意である。
【００７８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の定着装置によれば、前記定着ベルトと加圧ベルトに周速差を付与可能なので、定着ニップにおけるベルトと転写材の密着性の低下を防止でき、良好な定着画像を得ることができる。
【００７９】
請求項２の構成により、定着ベルト速度より加圧ベルト速度が大であることにより、加圧ベルトから定着ベルトへの押し込み力が作用し、用紙画像面と定着ベルトとの密着性が向上し、定着ベルトから用紙画像面への熱供給効率が向上する。そのため、ニップ圧向上および用紙搬送の安定性向上と相まって、画像品質をより高めることができる。
【００８０】
請求項３の構成により、定着動作時に両ベルトに周速差を付与することで、定着性を高めることができる。
請求項４の構成により、定着動作時以外のベルト回動時は両ベルトを等速駆動するので、ベルトの磨耗を防いで耐久性を向上させることができる。また、エネルギー消費の増大を防ぐことができる。
【００８１】
請求項５の構成により、定着動作時以外のベルト回動時は加圧ベルトを定着ベルトに従動回転させるので、駆動エネルギーを節約することができる。また、ベルトの磨耗を防ぐことができる。
【００８２】
請求項６の構成により、定着ベルトを定速駆動し加圧ベルトの速度を変更することで両ベルトの周速差が付与されるので、画像への影響を防止することができる。また、定着装置が装着される画像形成装置において線速を変更する必要が無い。
【００８３】
請求項７の構成により、定着ベルトと前記加圧ベルトが別個の駆動源により駆動されるので、両ベルトの周速差を簡単な構成と簡単な制御で実現することができる。
【００８４】
請求項８の構成により、定着ベルト又は加圧ベルトの温度を検知する温度検知手段を有し、その温度検知手段の検知出力に基づいて両ベルトに周速差を付与するので、定着ニップ内に確実に用紙がある状態で両ベルトに周速差を付与することができる。
【００８５】
請求項９の構成により、定着装置への用紙進入を検知する用紙検知手段が用紙を検知した場合に両ベルトに周速差を付与するので、定着装置内に確実に用紙がある状態で両ベルトに周速差を付与することができる。
【００８６】
請求項１０の構成により、定着ベルトの加圧ベルトへの当接部の内側に裏当て部材を配置したので、ベルト周速差による押し込み力を有効に利用することができる。
【００８７】
請求項１１の構成により、裏当て部材が保温部材であることにより、定着ニップ内での温度維持が図られ、定着性が向上する。
請求項１２の構成により、裏当て部材は定着ニップ側の面が加圧ベルト側に膨らんだ曲率を有する形状であるので、定着ニップにおける均一な加圧力が得やすくなる。そのため、用紙への均一な熱供給が行われ、画像ムラを発生させることが無い。
【００８８】
請求項１３の構成により、定着ベルトと加圧ベルトの周速差が変更可能であるので、様々な条件に対応した均一な加圧力を得ることが可能になる。
請求項１４の構成により、加圧ベルトの速度を変更することで両ベルトの周速差を変更するので、未定着画像に影響を与えることがない。
【００８９】
請求項１５の構成により、用紙条件に応じて両ベルトの周速差を変更するので、用紙条件に応じた適切な加圧力を得ることが可能となり、各種用紙に対して良好な定着性を得ることができる。
【００９０】
請求項１６の構成により、用紙条件が用紙種類であるので、用紙種類に対応した良好な定着性を得ることができる。
請求項１７の構成により、用紙条件が用紙の厚さであるので、用紙厚さに対応した良好な定着性を得ることができる。
【００９１】
請求項１８の構成により、用紙条件が用紙サイズであるので、用紙サイズに対応した良好な定着性を得ることができる。
請求項１９の構成により、加圧ベルト表面の摩擦係数が記定着ベルト表面の摩擦係数よりも低いので、定着ベルトと用紙画像面のズレが発生しにくくなり、良好な画像を得ることができる。
【００９２】
請求項２０の構成により、加圧ベルト表層の硬度が記定着ベルト表層の硬度よりも高いので、定着ベルトと用紙画像面のズレが発生しにくくなり、良好な画像を得ることができる。
【００９３】
請求項２１の構成により、加圧ベルトの表面に潤滑剤を塗布する手段を有するので、定着ベルトと用紙画像面のズレが発生しにくくなり、良好な画像を得ることができる。
【００９４】
請求項２２の構成により、定着ベルトの張力が加圧ベルトの張力よりも高いので、加圧ベルトからの押し込み力を有効に利用してニップ圧を高めることができる。
【００９５】
請求項２３の構成により、加圧ベルトの表面抵抗が１０８Ω／ｃｍ２以下であるので、加圧ベルトが導電性であり、摩擦帯電による不都合を防止することができる。
【００９６】
請求項２４の画像形成装置によれば、定着ベルトと加圧ベルトに周速差を付与可能な定着装置を備えるので、定着ニップにおけるベルトと転写材の密着性の低下を防止でき、良好な定着画像を得ることができる。
【００９７】
請求項２５の構成により、定着装置の用紙搬送方向の直上流側位置に用紙を検知する用紙検知手段を設け、該用紙検知手段が用紙を検知した場合に定着装置の定着ベルトと加圧ベルトに周速差を付与するので、定着装置内に確実に用紙がある状態で両ベルトに周速差を付与することができる。
【００９８】
請求項２６の構成により、画像形成に関わる動作を基準とする所定のタイミングで定着装置の定着ベルトと加圧ベルトに周速差を付与するので、定着装置内に用紙がある状態で両ベルト周速差を付与することが、容易に実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る定着装置の第１実施例における要部構成を示す断面図である。
【図２】定着装置の第２実施例における要部構成を示す断面図である。
【図３】その定着装置における駆動系を示す模式図である。
【図４】定着動作時以外における加圧ベルトの駆動系の状態を示す部分斜視図である。
【図５】定着動作時における加圧ベルトの駆動系の状態を示す部分斜視図である。
【図６】定着動作の一例における定着ベルトと加圧ベルトの温度の推移を示すグラフである。
【図７】定着装置の第３実施例における要部構成を示す断面図である。
【図８】定着装置の第４実施例における要部構成を示す断面図である。
【図９】各実施例の定着装置を装着可能な画像形成装置の一例を示す断面構成図である。
【符号の説明】
１            定着ベルト
２            加熱ローラ
３            駆動ローラ
４            熱源
５，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ  裏当て部材
６ａ，６ｂ    温度検知手段
７            加圧ベルト
８            加圧ローラ
１０，２０，３０，４０  定着装置
２１          第１モータ
２２          第２モータ
１００        複写機本体
【図１】
2004341346.tif 000003
【図２】
2004341346.tif 000004
【図３】
2004341346.tif 000005
【図４】
2004341346.tif 000006
【図５】
2004341346.tif 000007
【図６】
2004341346.tif 000008
【図７】
2004341346.tif 000009
【図８】
2004341346.tif 000010
【図９】
2004341346.tif 000011