(57)【要約】【課題】ベルト定着装置において、画像乱れの発生をなくす。【解決手段】定着ローラ５０と加熱ローラとに無端状の定着ベルト５３を掛け回し、その定着ベルトを介して定着ローラに加圧ローラ５４を押し当て、その加圧ローラと定着ベルトとの間の記録媒体進入側で定着ベルトの内側に補助ローラ５６を接触して定着ベルトを加圧ローラに巻き付ける。そのようなベルト定着装置において、補助ローラ５６の最大半径をｒ、定着ベルト５３の厚さをｔ、加圧ローラ５４の最大半径をＲとし、補助ローラと加圧ローラの中心間距離をＬとするとき、−０．３＜Ｌ−（ｒ＋ｔ＋Ｒ）＜０．１［単位mm］とする。【選択図】        図３
2004198873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
定着ローラと加熱ローラとに無端状の定着ベルトを掛け回し、その定着ベルトを介して前記定着ローラに加圧ローラを押し当て、その加圧ローラと前記定着ベルトとの間の記録媒体進入側で前記定着ベルトの内側に補助ローラを接触して前記定着ベルトを前記加圧ローラに巻き付けるベルト定着装置において、
前記補助ローラの最大半径をｒ、前記定着ベルトの厚さをｔ、前記加圧ローラの最大半径をＲとし、前記補助ローラと前記加圧ローラの中心間距離をＬとするとき、
−０．３＜Ｌ−（ｒ＋ｔ＋Ｒ）＜０．１［単位mm］
とすることを特徴とする、ベルト定着装置。
【請求項２】
前記補助ローラを、両端部より中央部が大径となる正クラウン形状とす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】
前記補助ローラの中央部の径をａ、両端部の径を各々ｂ、ｃとするとき、
０．３≦ａ−（ｂ＋ｃ）／２≦１．０［単位mm］
とすることを特徴とする、請求項２に記載のベルト定着装置。
【請求項４】
前記加熱ローラとともに前記加圧ローラに熱源を有することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか１に記載のベルト定着装置。
【請求項５】
前記定着ベルトにオイルを塗布するオイル塗布手段を備えることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１に記載のベルト定着装置。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１に記載のベルト定着装置を備えることを特徴とする、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】
この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。特に、電子写真方式を用いて像担持体上に形成したトナー画像を転写して、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体に画像を記録する画像形成装置に関する。および、そのような画像形成装置などにおいて、画像転写後の未定着画像を記録媒体に定着するベルト定着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真式画像形成装置では、熱源を有する定着ローラに加圧ローラを押し当てて定着ニップを形成し、その定着ニップに通して画像転写後の記録媒体を搬送しながら、熱と圧力とを加えてその記録媒体上の未定着トナー画像を記録媒体に定着するローラ定着方式の熱定着装置が広く使用されていた。
【０００３】
ところが、このようなローラ定着方式の熱定着装置では、定着ローラの熱容量が大きくなり、温度設定を高くしなければならず、省エネルギの社会的要請に応えることができないとともに、オフセットも生じ易くなり、また立ち上がり時間も長くなる問題があった。
【０００４】
そこで、従来の画像形成装置の中には、定着ローラと加熱ローラとに無端状の定着ベルトを掛け回し、その定着ベルトを介して定着ローラに加圧ローラを押し当て、定着ベルトと加圧ローラとの間に通して画像転写後の記録媒体を搬送しながら、熱と圧力とを加えてその記録媒体上の未定着トナー画像を記録媒体に定着するベルト定着方式の熱定着装置を備えたものがある。
【０００５】
このような熱定着装置では、定着ベルトの熱容量がきわめて小さいことから、省エネルギの社会的要請に応えることができるとともに、記録媒体が定着ニップを通過するとき、急激な冷却作用を受けてオフセットを生じにくくすることができ、また立ち上がり時間も大幅に短縮することができる。
【０００６】
しかしながら、熱容量が小さいことから、十分な定着熱量を確保できないという大きな問題があった。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−２６５１３９号公報
このため、従来のこの種のベルト定着装置の中には、例えば特許文献１に記載されるように、加圧ローラと定着ベルトとの間の記録媒体進入側で定着ベルトの内側に補助ローラを接触して定着ベルトを加圧ローラに巻き付け、プレニップといえるような巻き付けニップ部を形成して定着ニップの幅を大きくし、記録媒体と定着ベルトとの接触時間を長くして記録媒体に十分な熱量を供給するようにしたものが提案されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このようなベルト定着装置では、補助ローラが加圧ローラから離れ過ぎると、巻き付けニップ部の接触圧が不安定となって画像乱れを生じ、反対に補助ローラが加圧ローラに近付き過ぎると、定着ニップの前後で接触圧が大きくなって線速差を生じ、同じく画像乱れを生ずる問題があった。
【０００９】
そこで、この発明の第１の目的は、上述したようなベルト定着装置において、画像乱れをなくすことにある。
【００１０】
この発明の第２の目的は、ベルト定着装置を備える画像形成装置において、画像乱れをなくして画像品質を向上することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
そのため、請求項１に記載の発明は、上述した第１の目的を達成すべく、定着ローラと加熱ローラとに無端状の定着ベルトを掛け回し、その定着ベルトを介して定着ローラに加圧ローラを押し当て、その加圧ローラと定着ベルトとの間の記録媒体進入側で定着ベルトの内側に補助ローラを接触して定着ベルトを加圧ローラに巻き付けるベルト定着装置において、
補助ローラの最大半径をｒ、定着ベルトの厚さをｔ、加圧ローラの最大半径をＲとし、補助ローラと加圧ローラの中心間距離をＬとするとき、
−０．３＜Ｌ−（ｒ＋ｔ＋Ｒ）＜０．１［単位mm］
とする、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、同じく上述した第１の目的を達成すべく、請求項１に記載のベルト定着装置において、補助ローラを、両端部より中央部が大径となる正クラウン形状とする、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、同じく上述した第１の目的を達成すべく、請求項２に記載のベルト定着装置において、補助ローラの中央部の径をａ、両端部の径を各々ｂ、ｃとするとき、
０．３≦ａ−（ｂ＋ｃ）／２≦１．０［単位mm］
とする、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、同じく上述した第１の目的を達成すべく、請求項１ないし３のいずれか１に記載のベルト定着装置において、加熱ローラとともに加圧ローラに熱源を有する、ことを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、同じく上述した第１の目的を達成すべく、請求項１ないし４のいずれか１に記載のベルト定着装置において、定着ベルトにオイルを塗布するオイル塗布手段を備える、ことを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、上述した第２の目的を達成すべく、画像形成装置において、請求項１ないし５のいずれか１に記載のベルト定着装置を備える、ことを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
図１には、この発明によるベルト定着装置を備えるカラーレーザープリンタの全体概略構成を示す。
【００１８】
図示カラーレーザープリンタのプリンタ装置本体Ａ内には、ほぼ中央に像担持装置１０を備える。像担持装置１０には、複数のローラ１１に掛け回して、無端状の像担持体１２を設ける。像担持体１２の表面には、有機感光層を形成してなる。
【００１９】
像担持装置１０のまわりには、帯電装置１４、書込み装置１５、現像装置１６、中間転写装置１７、クリーニング装置１８などを備える。
【００２０】
帯電装置１４は、高電圧を印加することにより像担持体１２の表面を一様に帯電する。
【００２１】
書込み装置１５は、たとえばコンピュータからのカラー画像信号に基づき不図示のレーザダイオードからレーザ光を発し、そのレーザ光をポリゴンミラー２０、ｆ／θレンズ等の光学部品２１、反射ミラー２２などを介して出射してそれぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエロの画像信号に対応した書込みを行い、像担持体１２上に静電潜像を形成する。
【００２２】
現像装置１６は、ブラック、シアン、マゼンタ、またはイエロの現像剤を収納し、それぞれ着脱自在に多段に備える。そして、選択的に像担持体１２に近接し、現像ケース２４内に収納するローラ状の現像剤担持体２５を像担持体１２に接触するか近接可能とする。
【００２３】
中間転写装置１７は、複数のローラ２７に掛け回して、中間転写ベルト２８を有する。無端状の中間転写ベルト２８の表面には、像担持体１２と同様に有機感光層を形成する。そして、そのまわりには、記録媒体搬送路３０を挟んで中間転写ローラ３１を備え、また上に中間転写ベルト２８のクリーニング装置３２を備える。
【００２４】
像担持体１２のクリーニング装置１８は、像担持体１２にクリーニングブレードを押し当てている。中間転写ベルト２８のクリーニング装置３２には、中間転写ベルト２８にクリーニングブラシを回転自在に接触している。
【００２５】
ところで、このレーザプリンタのプリンタ装置本体Ａには、底部に、出し入れ自在に給紙カセット３４を取り付ける。給紙カセット３４内の、用紙・ＯＨＰフィルム等の記録媒体は、供給コロ３５の回転で繰り出して記録媒体搬送路３０に送り込み、搬送コロ３６で搬送し、レジストローラ３７でタイミングを取って中間転写ベルト２８と中間転写ローラ３１間に向けて送り込む。
【００２６】
記録媒体搬送路３０の下流には、ベルト定着装置３８を備え、そのベルト定着装置３８に続き排出ローラ３９を設ける。また、プリンタ装置本体Ａ上には、記録済みの記録媒体をフェイスダウンでスタックする媒体スタック部４０を設けている。
【００２７】
さて、このレーザプリンタで記録を行うときは、ホストからのプリント信号に基づきローラ１１・２７を回転して像担持体１２および中間転写ベルト２８をそれぞれ図中矢示方向に回転搬送するとともに、供給コロ３５を回転して記録媒体を記録媒体搬送路３０を通して中間転写ベルト２８と中間転写ローラ３１間に送り込む。
【００２８】
他方、像担持装置１０では、各色ごとに、像担持体１２を回転し、帯電装置１４でその表面を一様に帯電し、書込み装置１５で色別の書込みを行って静電潜像を形成する。次いで、対応する色の現像装置１６で、静電潜像と逆の電荷に帯電されたトナーを静電付着し、可視像化する。その可視像は、トナーと逆の電荷を印加することにより中間転写ベルト２８上に転写する。そして、これを繰り返して各色別に転写し、中間転写体ベルト２８上で４色合成してカラー画像を形成する。
【００２９】
中間転写ベルト２８上に形成したカラー画像は、中間転写ローラ３１で、トナーと逆の電荷を印加することにより記録媒体に転写する。画像転写後の記録媒体は、ベルト定着装置３８で転写画像を定着後、排出ローラ３９で媒体スタック部４０上に排出してそこにスタックする。
【００３０】
画像転写後の像担持体１２は、クリーニング装置１８のクリーニングブレードで転写残トナーを除去して次の画像形成に備える。また、画像転写後の中間転写ベルト２８も、クリーニング装置３２のクリーニングブラシで転写残トナーを除去して次の画像形成に備える。
【００３１】
図２には、図１に示すカラーレーザープリンタに備えるベルト定着装置３８の内部概略構成を示す。
【００３２】
図中符号５０は、定着ローラである。定着ローラ５０は、芯金を厚さ６mmの発泡シリコンゴム製の弾性層で形成し、不図示の駆動源からの駆動力を伝達して図中反時計まわりに回転する。符号５１は、加熱ローラである。加熱ローラ５１は、例えばアルミニウム製のパイプを用いてつくり、内部にハロゲンヒータ等の熱源５２を設ける。
【００３３】
そして、定着ローラ５０と加熱ローラ５１とに無端状の定着ベルト５３を掛け回す。定着ベルト５３は、１００μｍのポリイミド製の基材の表面に、離型性を有する鏡面状のシリコンゴム層を設けて構成し、定着ローラ５０の回転とともに加熱ローラ５１を従動回転しながら反時計まわりに回転搬送する。
【００３４】
その定着ベルト５３を介して定着ローラ５０には、加圧ローラ５４を押し当てる。加圧ローラ５４は、例えば、シリコンゴムのベース層と、オイル膨潤を防ぐためのフッ素ゴム層と、最表層の鏡面状のシリコンゴム層とからなる、厚さ１．５mmの３層のゴム層とし、定着ベルト５３に従動回転する。そして、この加圧ローラ５４の内部にも、ハロゲンヒータ等の熱源５５を設ける。
【００３５】
その加圧ローラ５４と定着ベルト５３との間の記録媒体進入側で定着ベルト５３の内側に補助ローラ５６を接触し、定着ベルト５３を加圧ローラ５４に巻き付けて定着ニップＮを形成する。補助ローラ５６は、金属製とし、錆止めとして表面にニッケルめっきを施し、定着ベルト５３に従動回転する。
【００３６】
また、定着ローラ５０には、定着ベルト５３を介してクリーニングローラ５７を押し当て、不図示の駆動源からの駆動力を伝達して回転し、トナーや紙粉を除去して定着ベルト５３を清掃する。
【００３７】
さらに、定着ベルト５３の図中矢示する回転搬送方向にあってそのクリーニングローラ５７の押し当て位置の下流には、オイル塗布ローラ５８を押し当てる。オイル塗布ローラ５８には、オイル供給ローラ５９が接触する。オイル供給ローラ５９には、軸方向に帯状のオイル付着部材６０が接触する。オイル付着部材６０は、吸上げ部材６１の上端部に取り付ける。吸上げ部材６１は、支持部材６２で支持して下端部側を容器６３内に入れ、容器６３内のオイル６４中に沈める。これにより、ベルト定着装置３８に、定着ベルト５３にオイルを塗布するオイル塗布手段６５を備える。
【００３８】
そして、吸上げ部材６１で吸い上げたオイルをオイル付着部材６０に染み込ませる。オイル付着部材６０に染み込んでいるオイルは、オイル供給ローラ５９を介してオイル塗布ローラ５８に供給し、オイル塗布ローラ５８で定着ベルト５３の表面に塗布する。これにより、オイル塗布手段６５で定着ベルト５３にオイルを付着し、トナーオフセットを防止する。
【００３９】
この図２に示すようなベルト定着装置３８には、図示するように、記録媒体Ｐを下方からガイド部材６６で案内して、定着ベルト５３と加圧ローラ５４との間の定着ニップＮに挿入し、上方へと搬送しながら定着ベルト５３と加圧ローラ５４とで熱と圧力とを加えて記録媒体Ｐ上の未定着転写画像を記録媒体Ｐに定着する。図２に示すベルト定着装置３８では、加熱ローラ５１に熱源５２を有するとともに加圧ローラ５４にも熱源５５を有し、かつ定着ニップＮの幅を大きくするから、記録媒体Ｐの両面から十分な熱量を加えて安定した定着を行うことができる。
【００４０】
図３には、ベルト定着装置３８の定着ニップＮ部分を拡大して示す。
ベルト定着装置３８では、この図３に示すように、補助ローラ５６の最大半径をｒ、定着ベルト５３の厚さをｔ、加圧ローラ５４の最大半径をＲとし、補助ローラ５６と加圧ローラ５４の中心間距離をＬとするとき、
−０．３＜Ｌ−（ｒ＋ｔ＋Ｒ）＜０．１［単位mm］
とする。
【００４１】
［Ｌ−（ｒ＋ｔ＋Ｒ）］の値を０．１以上とすると、補助ローラ５６が加圧ローラ５４から離れ過ぎて、定着ニップＮのうち加圧ローラ５４に定着ベルト５３を巻き付ける巻き付けニップ部の接触圧が不安定となり、画像乱れを生ずるおそれがある。
【００４２】
反対に、［Ｌ−（ｒ＋ｔ＋Ｒ）］の値を−０．３以下とすると、補助ローラ５６が加圧ローラ５４に近付き過ぎて、補助ローラ５６がたわみを生じたり、定着ニップＮ前後の定着ローラ５０と加圧ローラ５４との間と、補助ローラ５６と加圧ローラ５４との間の２ヶ所で線速差を生じたりして、同じく画像乱れを生ずるおそれがある。
【００４３】
以上のように、［Ｌ−（ｒ＋ｔ＋Ｒ）］の値を−０．３を超え、０．１未満とすることにより、巻き付けニップ部の接触圧を安定し、また定着ニップＮの前後で線速差が生じないようにして画像乱れの発生をなくすことができる。
【００４４】
図４には、ベルト定着装置３８で用いる補助ローラの外形状を示す。
この図４から判るとおり、補助ローラ５６は、両端部５６ｂ・５６ｃより中央部５６ａが大径となる正クラウン形状とする。
【００４５】
従来、加圧ローラ５４は、記録媒体Ｐにしわが発生することを防止すべく、両端部が中央部より大径となる逆クラウン形状につくることが多かった。しかし、加圧ローラ５４をこのような逆クラウン形状につくると、補助ローラ５６の接触圧がその両端部５６ｂ・５６ｃで強くなり、また補助ローラ５６は、比較的細径でしかも両端部５６ｂ・５６ｃで支持するから、中央部５６ａでのたわみが大きくなり、軸方向の圧バランスが悪くなって画像乱れを生ずる問題があった。
【００４６】
このため、補助ローラ５６を上述のとおり正クラウン形状とすると、加圧ローラ５４に対する補助ローラ５６の軸方向の圧バランスを矯正することができ、安定した定着を行うことができる。
【００４７】
特に図４に示すように、補助ローラ５６の中央部５６ａの径をａ、両端部５６ｂ・５６ｃの径を各々ｂ、ｃとするとき、
０．３≦ａ−（ｂ＋ｃ）／２≦１．０［単位mm］
とすると、加圧ローラ５４に対する補助ローラ５６の軸方向の圧バランスを最適とすることができる。
【００４８】
【発明の効果】
以上説明したとおり、請求項１に記載の発明によれば、ベルト定着装置において、補助ローラの最大半径をｒ、定着ベルトの厚さをｔ、加圧ローラの最大半径をＲとし、補助ローラと加圧ローラの中心間距離をＬとするとき、
−０．３＜Ｌ−（ｒ＋ｔ＋Ｒ）＜０．１［単位mm］
とするので、加圧ローラに対して補助ローラが離れ過ぎたり、近付き過ぎたりしないようにして、巻き付けニップ部の接触圧を安定し、また定着ニップの前後で線速差が生じないようにして画像乱れのない安定した定着を行うことができる。
【００４９】
請求項２に係る発明によれば、ベルト定着装置において、補助ローラを、両端部より中央部が大径となる正クラウン形状とするので、加圧ローラに対する補助ローラの軸方向の圧バランスを矯正することができ、安定した定着を行うことができる。
【００５０】
請求項３に係る発明によれば、ベルト定着装置において、補助ローラの中央部の径をａ、両端部の径を各々ｂ、ｃとするとき、
０．３≦ａ−（ｂ＋ｃ）／２≦１．０［単位mm］
とするので、加圧ローラに対する補助ローラの軸方向の圧バランスを最適とすることができる。
【００５１】
請求項４に係る発明によれば、ベルト定着装置において、加熱ローラとともに加圧ローラに熱源を有するので、記録媒体の両面から十分な熱量を加えて安定した定着を行うことができる。
【００５２】
請求項５に係る発明によれば、ベルト定着装置において、定着ベルトにオイルを塗布するオイル塗布手段を備えるので、記録媒体上のトナーが定着ベルトに付着するオフセット現象を一層防止することができる。
【００５３】
請求項６に係る発明によれば、画像形成装置において、請求項１ないし５のいずれか１に記載のベルト定着装置を備えるので、画像乱れのない安定した定着を行い、画像品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるベルト定着装置を備えるカラーレーザープリンタの全体概略構成図である。
【図２】そのレーザープリンタに備えるベルト定着装置の内部概略構成図である。
【図３】そのベルト定着装置の定着ニップ部分の拡大図である。
【図４】そのベルト定着装置で用いる補助ローラの外形状を示す図である。
【符号の説明】
３８    ベルト定着装置
５０    定着ローラ
５１    加熱ローラ
５２    熱源
５３    定着ベルト
５４    加圧ローラ
５５    熱源
５６    補助ローラ
５６ａ  補助ローラの中央部
５６ｂ  補助ローラの端部
５６ｃ  補助ローラの端部
６５    オイル塗布手段
Ｐ      記録媒体
【図１】
2004198873.tif 000003
【図２】
2004198873.tif 000004
【図３】
2004198873.tif 000005
【図４】
2004198873.tif 000006