(57)【要約】【課題】  ニップ部における線速差を解消するとともに、封筒等の厚い転写材の定着が可能なベルト定着装置を提供すること。【解決手段】  第１及び第２のローラ３ａ，５ａに巻回された第１の定着ベルト７ａと、第３及び第４のローラ３ｂ，５ｂに巻回された第２の定着ベルト７ｂとを備え、第１及び第３のローラ３ａ，３ｂを圧接することにより第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂを挟み込み、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂの圧接部９を通過する転写材Ｐに画像が定着されるベルト定着装置１において、第１及び第３のローラ３ａ，３ｂはその外周面に弾性層２１ａ，２１ｂを有し、その直径ｒ並びに該弾性層２１ａ，２１ｂの材質、厚み及び硬度が等しく形成され、それぞれの回転軸上に互いに噛合する同歯数の歯車が設けられていることを特徴とする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１及び第２のローラに巻回された第１の定着ベルトと、第３及び第４のローラに巻回された第２の定着ベルトとを備え、第１及び第３のローラを圧接することにより第１及び第２の定着ベルトを挟み込み、第１及び第２の定着ベルトの圧接部を通過する転写材に画像が定着されるベルト定着装置において、
第１及び第３のローラはその外周面に弾性層を有し、その直径並びに該弾性層の材質、厚み及び硬度が等しく形成され、それぞれの回転軸上に互いに噛合する同歯数の歯車が設けられていることを特徴とするベルト定着装置。
【請求項２】
前記第１及び第２の定着ベルトの前記圧接部の幅を変更可能なニップ幅変更手段が設けられてい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】
前記弾性層は、発泡体層であることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト定着装置。
【請求項４】
前記第１及び第２の定着ベルトで囲繞される空間内部に、前記熱源の温度を制御する温度制御手段が設けられていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のベルト定着装置。
【請求項５】
第１及び第２のローラに巻回された第１の定着ベルトと、第３及び第４のローラに巻回された第２の定着ベルトとを備え、第１及び第３のローラを圧接することにより第１及び第２の定着ベルトを挟み込み、第１及び第２の定着ベルトの圧接部を通過する転写材に画像が定着されるベルト定着装置において、
第１及び第３のローラは同一の線速度で回転されており、前記圧接部は平面状であることを特徴とするベルト定着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の画像形成装置に用いられるベルト定着装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複写機、プリンタなどの画像形成装置に具備される、トナー画像を転写材に加熱定着させる定着装置に関し、近年多くのベルト定着装置に関する発明が開示されている。例えば、定着ベルトが介在する加圧ローラと定着ローラとの間のニップ部以外に、定着ベルトを加圧ローラに巻き付けることでニップ部を形成してニップ幅を広くするベルト定着装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、一対の熱伝導性ベルト（定着ベルト）の展張面において、その展張方向で２箇所にシートを挟持できるニップ部を設け、その内一方のニップ部が接離可能になっている定着装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−３０７５０１号公報
【特許文献２】特開２００２−２２１８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の発明は、定着ローラと加圧ローラの径、材質及び構造が異なるため少なからず両者の間で線速差が生じ、転写材に定着される画像が乱れるという問題点がある。また、ニップ幅が広くその形状が平面状でないため、封筒等の厚い転写材がニップ部を通過する際にシワが発生するという問題点もある。また、特許文献２の発明は、熱伝導性ベルト同士が接触した領域の中に２箇所以上のニップ部が存在するので、未定着トナー像を担持した転写材がこれらのニップ部を通過する際、２箇所のニップ部間で微妙な線速差が生じてしまい、転写材に定着される画像が乱れるという問題点がある。
【０００５】
本発明は、このような問題点に鑑みなされたものであり、ニップ部における線速差を解消することで転写材に定着される画像の乱れを防止するとともに、封筒等の厚い転写材の定着が可能なベルト定着装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、第１及び第２のローラに巻回された第１の定着ベルトと、第３及び第４のローラに巻回された第２の定着ベルトとを備え、第１及び第３のローラを圧接することにより第１及び第２の定着ベルトを挟み込み、第１及び第２の定着ベルトの圧接部を通過する転写材に画像が定着されるベルト定着装置において、第１及び第３のローラはその外周面に弾性層を有し、その直径並びに該弾性層の材質、厚み及び硬度が等しく形成され、それぞれの回転軸上に互いに噛合する同歯数の歯車が設けられていることを特徴とするベルト定着装置である。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のベルト定着装置において、前記第１及び第２の定着ベルトの前記圧接部の幅を変更可能なニップ幅変更手段が設けられていることを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載のベルト定着装置において、前記弾性層は、発泡体層であることを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか１項に記載のベルト定着装置において、前記第１及び第２の定着ベルトで囲繞される空間内部に、前記熱源の温度を制御する温度制御手段が設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、第１及び第２のローラに巻回された第１の定着ベルトと、第３及び第４のローラに巻回された第２の定着ベルトとを備え、第１及び第３のローラを圧接することにより第１及び第２の定着ベルトを挟み込み、第１及び第２の定着ベルトの圧接部を通過する転写材に画像が定着されるベルト定着装置において、第１及び第３のローラは同一の線速度で回転されており、前記圧接部は平面状であることを特徴とするベルト定着装置である。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、前記のような構成とされているので、ニップ部における線速差が解消され、転写材に乱れの無い画像を定着できるとともに、封筒等の厚い転写材を定着することができるベルト定着装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、実施形態１のベルト定着装置の概略構成を示す側面図、図２は、実施形態２のベルト定着装置の概略構成を示す側面図である。尚、図２において、図１と同じ部材には同符号を付し、その説明を省略する。
【００１３】
（実施形態１）
図１において、１はベルト定着装置であり、不図示の画像形成装置本体内部に収納されている。ベルト定着装置１は、第１の定着ローラ３ａ及び第１の加熱ローラ５ａに巻回され、両ローラ３ａ，５ａの間で回転する無端状の第１の定着ベルト７ａと、第２の定着ローラ３ｂ及び第２の加熱ローラ５ｂに巻回され、両ローラ３ｂ，５ｂの間で回転する無端状の第２の定着ベルト７ｂとを備えている。第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂは同一構造とされ、第１及び第２の加熱ローラ５ａ，５ｂも同一構造とされ、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂも同一構造とされている。第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂは、その回転中心間の距離Ｗが第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの直径ｒよりも小さくなるように（ｒ＞Ｗ）配置されている。従って、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂは、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂを介して圧接部（ニップ部）９において互いに圧接されることとなる。また、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂは、同一構造とされているので、圧接部９の圧接面Ａを挟んで両定着ローラ３ａ，３ｂは対称に（互いに等しく）変形することとなり、圧接部９は平面状となる。
【００１４】
第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの回転軸上には、同歯数の歯車（不図示）がそれぞれ設けられており、これらの歯車は互いに噛合されている。これらの歯車の一方は、画像形成装置本体に設けられた駆動機構（不図示）と接続されており、駆動機構により駆動されて一方の歯車が回転すると、他方の歯車は連れ回り方向に一方の歯車と同速度で回転される。また、第１及び第２の加熱ローラ５ａ，５ｂは中空円筒状とされており、その内部の回転軸近傍には、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂを介して転写材Ｐに熱を付与する熱源としてのハロゲンヒータ１１ａ，１１ｂが設けられている。また、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂで囲繞される空間内部には、第１及び第２の加熱ローラ５ａ，５ｂの表面に接して、ハロゲンヒータ１１ａ，１１ｂの温度を制御する温度制御手段としてのサーミスタ１３ａ，１３ｂが設けられている。また、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂをクリーニングするためのクリーニングローラ１５ａ，１５ｂが、圧接部９よりも第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂの回転方向（図中矢印）の下流側に、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂの外表面に接して、それぞれ配置されている。また、圧接部９の下方には、圧接部９に転写材Ｐを搬送するための転写材搬送機構（不図示）が設けられている。
【００１５】
ここで、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂとしては、ポリイミド樹脂からなる厚さ９０μｍのベルト基体表面に、厚さ２００μｍの高離型シリコンゴムが被覆された直径７０ｍｍΦのものが用いられている。また、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂとしては、直径が４０ｍｍΦの鉄製中実の芯金１９ａ，１９ｂの外周面に、弾性層２１ａ，２１ｂとして厚さ６ｍｍの発泡シリコンからなる発泡体層が設けられたものが用いられている。第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂは、弾性層２１ａ，２１ｂを含めて、その直径ｒが等しく形成されており、弾性層２１ａ，２１ｂもその材質、厚み及び硬度が等しく形成されている。第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂに設けられる歯車としては、歯数が３８のものが用いられている。また、第１及び第２の加熱ローラ５ａ，５ｂとしては、厚さが１ｍｍのアルミニウム製の中空ローラが用いられている。また、クリーニングローラ１５ａ，１５ｂとしては、芯金にフェルトを巻き付けたものが用いられている。
【００１６】
このように、ベルト定着装置１は、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂを圧接することで、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂにより第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂを挟み込み、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂの圧接部９を通過する転写材Ｐに未転写の画像が定着されるように構成されている。
【００１７】
本実施形態のベルト定着装置１において、駆動機構により第１又は第２の定着ローラ３ａ，３ｂの回転軸上に設けられた一方の歯車が駆動されると、一方の歯車に噛合している他方の歯車も同速度で回転する。これにより、これらの歯車が固定されている第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂは連れ回り方向に同一の線速度で回転し、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂを同速度で回転させる。これとともに、サーミスタ１３ａ，１３ｂは第１及び第２の加熱ローラ５ａ，５ｂ表面の温度を測定し、第１及び第２の加熱ローラ５ａ，５ｂの表面温度が所定温度となるように、熱源であるハロゲンヒータ１１ａ，１１ｂの温度を制御する。ここで、所定温度とは、第１及び第２の加熱ローラ５ａ，５ｂを介して熱を付与される第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂが、圧接部９において未定着トナー像を転写材Ｐに定着できるような温度をいう。
【００１８】
第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂは回転の過程で、第１及び第２の加熱ローラ５ａ，５ｂに当接することで熱を付与される。その後、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂは、圧接部９方向に回転を続け、圧接部９において、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂによって挟み込まれながら、連れ回り方向に回転する。この際、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂは、前記転写材搬送機構により搬送されて圧接部９を通過する転写材Ｐに、第１及び第２の加熱ローラ５ａ，５ｂから付与された熱と圧接部９における第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの変形に起因する圧力とを加えることで、未定着トナー像の定着を行う。定着を終えた第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂは、圧接部９を離れクリーニングローラ１５ａ，１５ｂと当接し、その外表面がクリーニングされる。その後、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂは、回転を続け、再び第１及び第２の加熱ローラ５ａ，５ｂと当接し、熱を付与されることで、上述のプロセスを繰り返す。
【００１９】
このように、本実施形態のベルト定着装置１は、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂが、弾性層２１ａ，２１ｂを含めて同一構造とされており、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの回転軸上に互いに噛合する同歯数の歯車が設けられているので、圧接部９における第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの線速差が解消される。これにより、定着の際に、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの線速差に起因する画像の乱れを防止することができるとともに、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂに掛かる線速差に起因する機械的ストレスが低減され、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの寿命を延ばすことができる。また、圧接部９が平面状であるので、封筒等の厚い転写材Ｐが圧接部９を通過したとしてもシワやフラップずれが発生しない。
【００２０】
また、弾性層２１ａ，２１ｂが断熱性の高い発泡体層とされているので、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂと第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂとの接触部において、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂに付与された熱が第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂにより殆ど奪われない。これにより、画像形成装置の立ち上がり時間や定着の熱応答性が向上する。
【００２１】
さらに、サーミスタ１３ａ，１３ｂは第１及び第２の加熱ローラ５ａ，５ｂの表面に接しており、第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂの外表面に接することがないので、サーミスタ１３ａ，１３ｂの接触跡が定着後の画像に現れることがない。
【００２２】
尚、本実施形態では、転写材Ｐに熱を付与する熱源としてハロゲンヒータ１1ａ，１１ｂが用いられているが、例えば、特開２００１−２４２７３２号公報や特開２００１−１３８０５号公報に記載されているように、誘導加熱方式により第１及び第２の加熱ローラ５ａ，５ｂ又は第１及び第２の定着ベルト７ａ，７ｂを加熱しても良い。また、熱源への電力供給は、商用電源を用いても良いし、特開２００２−１７４９９８号公報に記載されているような電気２重層コンデンサを利用した補助電源を設け、該補助電源から熱源へ電力を供給しても良い。また、第１及び第２の加熱ローラ５ａ，５ｂに替えて、特開２００１−６６９３３号公報に記載されているような無端帯状の部材を用いても良い。
【００２３】
（実施形態２）
図２において、実施形態２のベルト定着装置１は、圧接部９の幅ｌを変更可能なニップ幅変更手段２３が設けられている点において実施形態１と異なっている。すなわち、ニップ幅変更手段２３は、第２の定着ローラ３ｂの軸受部２５を第１の定着ローラ３ａの回転軸方向に常に付勢するスプリング２７と、軸受部２５と第１の定着ローラ３ａの回転軸との距離を規制する規制板２９と、規制板２９を第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの回転軸を結ぶ方向に沿って移動させるソレノイド３１とを備えている。
【００２４】
スプリング２７は、一端が画像形成装置本体に固定され、他端が第２の定着ローラ３ｂの軸受部２５に固定されている。スプリング２７は、その長軸が第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの回転軸を結ぶ方向に一致するように配置されており、弾発力により、軸受部２５を第１の定着ローラ３ａの回転軸方向に常に付勢している。また、規制板２９は、軸受部２５を挟んでスプリング２７の反対側に設けられ、軸受部２５に当接する剛体からなる。規制板２９は、その上下端部に紙面に対して垂直な方向に突出するスライドピン２９ａ，２９ｂを備えており、スライドピン２９ａ，２９ｂを介して画像形成装置本体に第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの回転軸を結ぶ方向に沿って平行に移動可能に係合されている。すなわち、画像形成装置本体のスライドピン２９ａ，２９ｂに対応する箇所には、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの回転軸を結ぶ方向と平行にガイド溝（不図示）がそれぞれ形成されており、スライドピン２９ａ，２９ｂはこれらのガイド溝に係合されることで、ガイド溝に沿ってスライド移動可能とされている。また、規制板２９の上端部のスライドピン２９ａは、ソレノイド３１と接続されている。ソレノイド３１は、画像形成装置本体に固定されており、画像形成装置本体からの指令により作動される。
【００２５】
本実施形態のベルト定着装置１は前述のように構成されているので、ソレノイド３１と接続された規制板２９はソレノイド３１の作動により前記ガイド溝に沿って移動され、これにより規制板２９と当接する軸受部２５も、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの回転軸を結ぶ方向に沿って移動することとなる。これにより、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂ間の距離が変更されることとなり、圧接部９の幅ｌが変更される。そして、ソレノイド３１が所定の伸縮長で固定されると、規制板２９は前記ガイド溝において所定位置で停止され、その停止位置において、規制板２９に当接する軸受部２５は位置決めされ、軸受部２５と第１の定着ローラ３ａの回転軸との距離が規制され、圧接部９は所定幅ｌで固定される。
【００２６】
本実施形態のベルト定着装置１において、画像形成装置本体からソレノイド３１に対して、圧接部９の幅ｌを広げる指令がなされると、ソレノイド３１は作動して、所定の長さ伸張する。これにより、ソレノイド３１に接続された規制板２９が第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの回転軸を結ぶ方向に沿って、第１の定着ローラ３ａの回転軸方向に移動する。すると、第２の定着ローラ３ｂの軸受部２５は、スプリング２７に付勢されて、第１の定着ローラ３ａの回転軸方向に移動する。これにより、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂ間の距離が縮まり、両ローラ３ａ，３ｂの圧接面Ａの面積が増加することで圧接部９の幅ｌが広がる。逆に、画像形成装置本体からソレノイド３１に対して、圧接部９の幅ｌを狭める指令がなされると、ソレノイド３１は作動解除して、所定の長さ短縮する。これにより、ソレノイド３１に接続された規制板２９は、スプリング２７の弾発力に抗して、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂの回転軸を結ぶ方向に沿って、第２の定着ローラ３ｂの回転軸方向に移動する。この際、規制板２９は、第２の定着ローラ３ｂの軸受部２５を第１の定着ローラ３ａの回転軸から離間させるように移動させる。これにより、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂ間の距離が広がり、両ローラ３ａ，３ｂの圧接面Ａの面積が減少することで圧接部９の幅ｌが狭まる。
【００２７】
このように本実施形態のベルト定着装置１においては、圧接部９の幅ｌを変更することで、転写材Ｐの圧接部９における加熱・加圧時間を変更することができ、転写材Ｐに定着される画像の光沢度を変更することが可能となる。より具体的には、高い光沢度が要求される写真等を定着する際には、圧接部９の幅ｌを広く設定することで転写材Ｐの加熱・加圧時間を長くし、高い光沢度が要求されない文字等を定着する際には、圧接部９の幅ｌを狭く設定することで転写材Ｐの加熱・加圧時間を短くすることができる。また、封筒等の厚い転写材Ｐを定着する際に、圧接部９の幅ｌを狭くすることにより、シワの発生やフラップずれの発生を防止することが可能となる。
【００２８】
また、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂは、外周面に発泡体層からなる弾性層２１ａ，２１ｂを有しているので、第１及び第２の定着ローラ３ａ，３ｂ間の距離を変更して圧接部９の幅ｌを変化させたとしても、圧接部９における圧力の変化が少ないため、定着性に与える影響が少なく、良好な定着性を維持することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】実施形態１のベルト定着装置の概略構成を示す側面図である。
【図２】実施形態２のベルト定着装置の概略構成を示す側面図である。
【符号の説明】
【００３０】
１  ベルト定着装置                    ３ａ  第１の定着ローラ
３ｂ  第２の定着ローラ                ５ａ  第１の加熱ローラ
５ｂ  第２の加熱ローラ                ７ａ  第１の定着ベルト
７ｂ  第２の定着ベルト                ９  圧接部（ニップ部）
１１ａ，１１ｂ  ハロゲンヒータ        １３ａ，１３ｂ  サーミスタ
１５ａ，１５ｂ  クリーニングローラ    １９ａ，１９ｂ  芯金
２１ａ，２１ｂ  弾性層                ２３  ニップ幅変更手段
２５  軸受部                          ２７  スプリング
２９  規制板                          ３１  ソレノイド
【図１】
2005181674.tif 000003
【図２】
2005181674.tif 000004