(57)【要約】【課題】定着ベルト端面部位のシリコーンゴム層の剥がれが発生し難い定着ベルトを搭載したベルト定着装置を提供する。【解決手段】ベルト基材１９の表面にシリコーンゴム層２０を形成し、更に該シリコーンゴム層２０の面上には離型層２１を形成してなる３層構造の定着ベルトで、定着ベルト１の両端面部位には離型層２１を直接にベルト基材表面上に形成するか、またはベルトの両端面部位のやや内側に離型層２１を直接にベルト基材１９の表面上に形成し、離型層２１の両端面部位からベルトの両端面部位まではベルト基材１９の表面が露呈した構造とする。【選択図】      図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト基材の表面にシリコーンゴム層を形成するとともに、該シリコーンゴム層の表面にフッ素樹脂による離型層を形成することで３層構成とした定着ベルトにおいて、該定着ベルトの幅方向両端面には、前記離型層が直接ベルト基材の表面上に露呈しており、且つ前記シリコーンゴム層が定着ベルト幅方向両端面に露出していないことを特徴とする定着ベルト。
【請求項２】
請求項１の定着ベルトにおいて、該定着ベルトの幅方向両端面から所定幅に渡ってベルト基材表面が直接露呈する部位を設けると共に、ベルト基材表面が直接露出する部位に引き続き離型層を直接ベルト基材の面上に形成した部位を設けたことを特徴とする定着ベルト。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の定着ベルトを用いたことを特徴とするベルト定着装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像形成装置における定着装置に関し、特に定着ベルト及び該定着ベルトを用いたベルト定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年のフルカラー画像形成装置における定着方法として、ローラ定着装置が提案されている。これは、ローラを用いて記録材上にトナー画像を定着させるもので、より具体的には、定着ローラと定着ローラに接する加圧ローラとの圧接部（以下、ニップ部と称する）を未定着のトナー画像が形成された記録材を通過させることで、該記録材上のトナー画像を熱と圧力によって記録材上に定着するものである。
又、この種のフルカラー画像形成装置における定着装置においては、通常定着ローラや加圧ローラの表面にトナーとの親和性の無いシリコーンゴム層を配するとともに、該ローラの内側には、加熱するためのハロゲンヒータを内蔵する構成を採用している。
前記シリコーンゴム層が設けられている理由は、定着ローラや加圧ローラがトナー画像と均一に接触し、画像の光沢を均一にするためである。シリコーンゴム層が設けられていない場合には、記録材や該記録材上のトナー画像の凹凸に該ローラ表面が追随出来ず、当該ローラからトナーや記録材への熱移動が不均一となり、微細な光沢ムラが発生してしまう。
更に、定着ローラや加圧ローラの表面温度は約１７０℃の一定温度で制御されており、熱伝導率の悪いシリコーンゴム材で被覆された定着ローラや加圧ローラ上のシリコーンゴム層が厚い場合には、シリコーンゴム層と金属パイプの境界面温度が当該ローラ最外層の表面温度と比較してプラス数十度となり、シリコーンゴム層と金属パイプを接着している接着剤の耐熱温度の限界に近い温度である２００℃を越えてしまう。
このため定着ローラや加圧ローラの表面を構成するシリコーンゴム層を２ｍｍ程度と比較的薄く被覆することで、前記不具合の解消を図っているものの、薄いゴム層を有する定着ローラや加圧ローラでは、記録材に熱を与えるのに必要なニップ部を設け、ある程度の圧力を確保することが必要となるため、定着ローラ、加圧ローラ間に大きな圧接力が必要となる。
【０００３】
上記圧接力に耐えるようにする為には、定着ローラや加圧ローラのローラ径を大きくする一方で、金属パイプの肉厚を厚くする必要があるが、すると定着ローラや加圧ローラの熱容量が増し、定着装置の立ち上げ時間、すなわち、ウォームアップ時間が長くなるという欠点を免れない。
そこで、このような欠点に対応するため、ヒータを内蔵したローラを大型化させずに済む定着ベルトを使用した装置が提案されている。その具体例を図４および図５に基づき説明する。図４に示すように、金属パイプの表面にシリコーンゴム層を有する定着ローラ３３と、金属パイプの内側に第１ハロゲンヒータ３５を内蔵した加熱ローラ３２と、を設け、該２本のローラ３２、３３間に定着ベルト３１をエンドレスに張架する。該定着ローラ３３には、定着ベルト３１を介して加圧ローラ３４が圧接している。加圧ローラ３４は金属パイプの表面にシリコーンゴム層を配し、内側に第２ハロゲンヒータ３６を内蔵した構成である。
定着ベルト３１は、加熱ローラ３２を定着ローラ３３から離間する方向に付勢したり、別途にテンションローラ（図示せず）を設けることによって弛み無く張架される。加熱ローラ３２や加圧ローラ３４の表面温度はセンサーによって検知され、約１７０℃となるように制御されている。また、加熱ローラ３２の表面温度検知は、加熱ローラ３２に張架した定着ベルト３１上の温度をセンサーによって検知することにより行うこともある。
【０００４】
更に、図５に従来の定着ベルト３１の拡大断面図を示す。ベルト定着装置に使用されている定着ベルト３１は、耐熱性のベルト基材１９の表面に耐熱弾性体のシリコーンゴム層２０を設け、更にその上に離型層２１を設けた３層構成としている。耐熱性のベルト基材１９としては、主に厚さ３０μｍから２００μｍのポリイミド樹脂が使用されている。各々の接着面はプライマー処理されているが此処では図示していない。
該耐熱性基材１９を用いて定着ベルト３１を製造する為には、該耐熱性基材１９の表面に耐熱弾性体であるシリコーンゴム溶液をシリコーンゴム層２０の厚さが０．１から１．０ｍｍになるようにコーティングした層を設け、更に、その上面にフッ素樹脂溶液を離型層２１の厚さが０．５から３０μｍに成るようにコーティングした層を設ける。
定着ベルト３１上のフッ素樹脂層２１はニップ部における溶融したトナーを離型するが、更に離型しやすくする方法としてトナーにワックス成分を添加したり、定着ベルト３１表面にシリコーンオイル等の離型用オイルを塗布し、定着ベルト３１に溶融したトナーが付着し難いように工夫されている。該定着ベルト３１は張架された定着ローラ３３と加熱ローラ３２によって回転するように構成されている。この場合、問題になるのがベルトの寄りおよび蛇行である。
ベルトの寄りや蛇行を防止する方法としては、２つの方法が考えられる。第一の方法は、定着ベルト３１の両端に寄り止め部材を別途設けて、定着ベルト３１の端面が該部材に衝突し定着ベルト３１の寄りを規制するものであり、第二の方法は定着ベルト３１の寄りをセンサーで検知し、ローラ軸心を調整することで定着ベルト３１の寄りを防止するものである。構造の簡素化やコスト面でのメリットを考慮した場合、簡単な構成でコスト的に有利な第１の方法を採用することが望ましい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、該製法の定着ベルト３１は定着ベルト端面にシリコーンゴムが露出しているため、定着ベルト３１の端面が寄り止め部材に衝突することにより、ベルトの端面では微小な屈曲が発生し、副作用として定着ベルト３１の端面が徐々に経時劣化してシリコーンゴム層２０が剥離するという不具合が発生する。
また、該定着ベルト３１の端面部位には通紙部からの余剰なシリコーンオイルが溜まる。該シリコーンオイルはシリコーンゴム層２０を膨潤させる性質があるため、一度シリコーンゴム層２０の膨潤がシリコーンオイルによって起こると、シリコーンゴム層２０の剥がれを誘発し、シリコーンオイルによって更にシリコーンゴム層２０の剥がれが加速度的に増加する場合もある。たとえ剥がれが発生しない場合でも、定着ベルト３１の端面部位にシリコーンゴム層２０が露出していると、シリコーンオイルによって膨潤が発生し、シリコーンゴム層２０の剥がれの発生につながってしまう。
定着ベルト３１の端面部位から最も広幅な記録材の通紙領域迄の距離は数ｍｍから数十ｍｍであるが、シリコーンゴム層２０の剥がれが進み通紙領域迄に達すると、記録材上に形成されたトナー画像への不具合が発生してしまうという問題がある。
そこで、本発明は上記問題に鑑み、定着ベルト端面部位のシリコーンゴム層の剥がれが発生し難い定着ベルトを搭載したベルト定着装置を提案することを目的にする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、ベルト基材の表面にシリコーンゴム層を形成するとともに、該シリコーンゴム層の表面にフッ素樹脂による離型層を形成することで３層構成とした定着ベルトにおいて、該ベルトのつなぎ目の両端部は離型層が直接ベルト基材の表面上に露呈してなる定着ベルトを最も主要な特徴とする。
請求項２に記載の本発明は、請求項１の定着ベルトにおいて、該ベルトのつなぎ目の両端部から所定量ベルト基材表面が外部に直接露呈する部位を設けると共に、ベルト基材表面が直接露出する部位に引き続き離型層を直接ベルト基材の面上に形成した部位を設けた定着ベルトを主要な特徴とする。
請求項３に記載の本発明は、請求項１又は２に記載の定着ベルトを用いたベルト定着装置を主要な特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、図に基づき本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明に係る定着ベルト１を用いたベルト定着装置の構成を示した概略図である。
このベルト定着装置は、内部にハロゲンヒータ５を備えた加熱ローラ２と定着ローラ３とを定着ベルト１を介して連結した構成を備え、定着ローラ３は定着ベルト１を介して加圧ローラ４とニップしている。
定着ベルト１の搬送速度は例えば１００ｍｍ／ｓである。加熱ローラ２は例えば管径３０φｍｍであり、中央には６５０Ｗの第１ハロゲンヒータ５を設け、第１サーミスタ７の測定温度によって、図示されないコントローラでＯＮ−ＯＦＦ制御を行い、加熱ローラ２を１７０℃に制御している。加熱ローラ２は熱伝導率の良好な、厚み２ｍｍのアルミニウム製のパイプで長手方向の温度ムラを防止している。また、加熱ローラ２の表面はベルトによる摩擦を防止するためアルマイト処理を施している。
加熱ローラ２に巻きついている定着ベルト１は、加熱ローラ２によって加熱され、その温度は第３サーミスタ９によって確認される。加熱ローラ２と定着ベルト１の巻きつけ角を充分にとっているため、回転時も定着ベルト１は加熱ローラ２とほぼ同程度に加熱される。定着ベルト１の層構成は図３（ａ）、（ｂ）に示したように、定着ベルト１上に未定着トナーの記録材を搬送し定着する部位の最も広幅の通紙領域部位は厚さ０．０５から０．２ｍｍの耐熱性の高いポリイミド樹脂から出来たベルト基材１９の表面に、中間層として厚さ０．１から１．０ｍのシリコーンゴム層２０を設け、更に該シリコーンゴム層２０の面上にはフッ素樹脂からなる離型層２１を設けた３層構成となっている。
シリコーンゴム層２０は弾性体であるので、定着ベルト１の表面が記録材１７上のトナー画像と均一に接触し、該トナー画像の光沢を均一にすることが出来るが、該シリコーンゴム層２０上に設けた離型層２１を構成するフッ素樹脂は弾性が小さいため、該離型層２１の厚みを薄くしてシリコーンゴム層２０の弾性を確保する事が望ましい。離型層２１はシリコーンゴム層２０の面上に厚さ５から３０μｍにコーティングしたり、または、径が１０から１００μｍφのチューブ形状のフッ素樹脂をかぶせて接着し離型層２１とする方法も可能である。また、定着ベルト基材の材質は、樹脂以外にステンレス、ニッケル等の金属やゴム剤等が使用可能である。
【０００８】
加熱ローラ２に巻き付いている定着ベルト１は、もう一方を直径３０φの定着ローラ３に支持され張架している。定着ローラ３は、例えば鋼製のパイプに厚さ４ｍｍのシリコーンゴム層を設けた構成を有している。また、定着ローラ３は、図示されない本体側の駆動ギヤと連結して回転を行ない、定着ベルト１が定着ローラ３に巻き付いているために定着ローラ３と一緒に回転し、かつ前述の加熱ローラ２を連れまわりで回転させるように設定されている。定着ベルト１は加熱ローラ２を定着ローラ３から離間する方向に付勢したり、別途にテンションローラ（図示せず）を設けることによって弛み無く張架される。また、定着ローラ３と加熱ローラ２の間には、定着ベルト１に接するようにクリーニングローラ１１が取り付けられている。
加圧ローラ４の中央には、５００Ｗの第２ハロゲンヒータ６を設け、第２サーミスタ８により温度測定を行い、加熱ローラ２と同様に１７０℃に制御している。直径３０φの加圧ローラ４は鋼製のパイプに厚さ１ｍｍのシリコーンゴム層を設け、定着ベルト１を介して定着ローラ３に圧接している。加圧ローラ４は、定着ローラ３の芯中心から加熱ローラ２の芯中心までの線と、定着ローラ３の芯中心から加圧ローラ４の芯中心までの線とがなす角度が９０から２７０°となるような位置に設けられる。このように設定することにより、ニップ部は定着ベルト１を介して定着ローラ３と加圧ローラ４の接触部で形成される。該ニップ部の形成は、記録材１７上のトナーの定着速度や搬送性に優れている。トナー画像が付着した記録材１７は入り口上ガイド１２、入り口下ガイド１３に案内されて定着ローラ３と加圧ローラ４の間を通過して出口上ガイド１４、出口下ガイド１５に導かれて排紙コロ１６によって排出される。
【０００９】
ベルトの寄り止め構成は図１を左側から見たローラ相関を示した概略図である図２に示すように、定着ローラ３の両端部に固定した寄り止めリング１８によってベルト寄りを規制している。該寄り止めリング１８の外径は定着ローラ３の外径より大きくすると同時に、寄り止めリング１８の円周部の定着ベルト１側を斜面とし、定着ベルト１が定着ローラ３に巻き付き開始を行う部分で定着ベルト１が寄り止めリング１８に当たっても、定着ベルト１は寄り止めリング１８の斜面部に当たり寄り止めリング１８を乗り越えないように構成されている。
図１のベルト定着装置の概略図に示すように、オイル塗布装置１０は、シリコーンゴムでコーティングされた供給ローラ１０Ｂに図示されないシリコーンオイル供給装置から供給されたシリコーンオイルで含侵された塗布フェルト１０Ｃでシリコーンオイルを塗布し、当該シリコーンオイルをブレード１０Ｄで一定量に規定して、さらにシリコーンゴムでコーティングされた塗布ローラ１０Ａに転写して、定着ベルト１上にシリコーンオイル塗布を行っている。ブレード１０Ｄから落下したオイルはオイル受け１０Ｅによって受け止められる。
該オイル塗布を行う事により、ニップ部内で溶融した記録材１７上のトナーが定着ベルト１へ付着する、所謂オフセット現象を防止することが可能になる。また、定着ベルト１に塗布されたオイルは、通常は記録材１７に付着するが、非通紙部では記録材１７に付着する事なく、定着ベルト１上に留まる。当該オイルが余剰の場合には定着ベルト１の端面から寄り止めリング１８を伝ってオイルが垂れる場合もあるため、定着装置の底面の筐体は垂れたシリコーンオイルが周囲を汚すのを防止するためにも皿形状に設計にすることが好ましい。
また、用いるトナーの構成要素にオフセット防止を目的とした離型剤を添加することにより、定着ベルト１にオイル塗布を行わない所謂、オイルレス定着方式も実現可能である。
【００１０】
（実施例１）
ベルト基材１９は厚さ０．１ｍｍのポリイミド樹脂製フイルムからなるシームレスベルトで作られ、当該基材表面に厚さが０．２ｍｍになるようにシリコーンゴム溶液をコーティングする。この時、シリコーンゴム溶液のコーティングはベルトの幅方向の両端迄コーティングを行わず、ベルト両端面から数ｍｍから数十ｍｍ程度の部分はベルト基材面を残して置く。更に、ベルト基材１９にシリコーンゴム溶液のコーティングを施した上に、フッ素樹脂溶液を幅方向のベルト両端面までコーティングする。
ベルト両端面は、フッ素樹脂溶液のコーティング時に該コーティング液がベルト端面から下に廻り込みベルト端面が乱れるためフッ素樹脂溶液のコーティング後にベルト端面を切り落とし、図３（ａ）に示すような形状とする。当該構造を持った定着ベルトはベルト端面にシリコーンゴムの露出が無い為に、寄り止めリング１８による負荷も無く、また、シリコーンオイルによるシリコーンゴム層２０の膨潤も発生しない。このようにシリコーンゴム層２０のコーティング部分が通紙範囲部となるようにする事で、記録材１７上のトナー画像への不具合を発生させないこととなる。
【００１１】
（実施例２）
実施例１で使われたと同様のシームレスベルトのベルト基材１９の表面に厚さ０．２ｍｍになるようにシリコーンゴム溶液をコーティングする。この時に、シリコーンゴム溶液のコーティングはベルトの幅方向でベルト両端面迄は行わずに、ベルトの端面から数ｍｍから数十ｍｍ程度の部分はベルト基材表面を残してコーティングする。更に当該ベルトにフッ素樹脂溶液のコーティングを施すがフッ素樹脂溶液のコーティングは、図３（ｂ）に示すようにベルト基材１９上のシリコーンゴム層２０のコーティング両端面から幅方向のベルト端面までの間にコーティングをする。
該方法ではベルト幅方向の両端面までフッ素樹脂溶液のコーティングが施されないのでベルト端面を切り落とす必要がない。これはベルトの生産効率が図られると同時にベルトのコストの低減となる。また、該製法の定着ベルト１はベルト端面にシリコーンゴムの露出がないため寄り止めリング１８による負荷もなく、シリコーンオイルによるシリコーンゴムの膨潤も発生しない。しかも、実施例１と同様シリコーンゴム層のある部分が通紙範囲部と成るようにすることで記録材１７上のトナー画像への不具合を発生させないし、これらの実施例のベルトは図１の構成のベルト定着装置のみならず、定着ベルトを利用する様々な構成のベルトを張架する定着装置にも広く適用が可能である。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば定着ベルトのベルト端面にシリコーンゴム層が露出していない事によって寄り止め部材によるストレスや、シリコーンオイルによるシリコーンゴム層の膨潤を発生させないことができ、ベルト端面の耐久性が向上する事で定着ベルト本体の耐久性を向上させる事が可能となる。
請求項２によれば、定着ベルトのベルト端面にシリコーンゴム層が露出しないベルト構造としたため、寄り止め部材によるストレスや、シリコーンオイルによる膨潤を発生させないように出来、ベルト端面の耐久性が向上する事で定着ベルト本体の耐久性を向上させる事が可能となると共に、該方法はベルト幅方向の端面までフッ素樹脂溶液のコーティングが施されないのでベルト端面を切り落とす必要がなくなり、定着ベルトの生産効率が図られると同時に定着ベルトのコストの低減が可能となる。
また、寄り止めリング１８やシリコーンオイルを使わないベルト定着装置において、定着ローラ３と加圧ローラ４のニップ部における定着ベルトは、該ニップ部で圧接した形状に屈曲変形している為、定着ベルトを形成している各層の境界ではストレスが発生している。特にベルト端部では各層が露出しているためストレスによる層の剥がれの発生が起こり易いことが知られている。当該現象に対して請求項１では該境界面が１面で、請求項２では境界面が０面に成るよう構成しているので該定着ベルトは優位となる。
請求項３によれば、請求項１、２に記載の効果を備えたベルト定着装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のおけるベルト定着装置の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるベルト定着装置のローラ相関の概略図である。
【図３】（ａ）は本発明の第１の実施例における定着ベルト端部の拡大構成図、（ｂ）は本発明の第２の実施例における定着ベルト端部の拡大構成図である。
【図４】従来のベルト定着装置の概略構成図である。
【図５】従来の定着ベルト端部の拡大構成図である。
【符号の説明】
１、３１  定着ベルト、２、３２  加熱ローラ、３、３３  定着ローラ、４、３４  加圧ローラ、５、３５  第１ハロゲンヒータ、６、３６  第２ハロゲンヒータ、７  第１サーミスタ、８  第２サーミスタ、９  第３サーミスタ、１０  オイル塗布装置、１０Ａ  塗布ローラ、１０Ｂ  供給ローラ、１０Ｃ  塗布フェルト、１０Ｄ  ブレード、１０Ｅ  オイル受け、１１  クリーニングローラ、１２入り口上ガイド、１３  入り口下ガイド、１４  出口上ガイド、１５  出口下ガイド、１６  排紙コロ、１７  記録材、１８  寄り止めリング、１９  ベルト基材、２０  シリコーンゴム層、２１  離型層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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