(57)【要約】【課題】部品点数を増やすことなく、経時劣化や環境変動による従動部材のスリップ現象を抑制し、良好な画像品質を得ることのできる定着装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】定着ベルト２１と、定着ベルト２１の外周面と当接する加圧ローラと、定着ベルト２１の内周側に配置され、定着ベルト２１を介して前記加圧ローラと当接してニップ部を形成する当接部材と、定着ベルト２１を加熱する加熱手段と、を備え、定着ベルト２１は、基材２１ａ上に弾性層２１ｂ、離型層２１ｃが積層されてなり、前記ニップ部において記録媒体が通過しない領域となる非通紙部の少なくとも一部において基材２１ａが前記加圧ローラと当接可能に露出している。【選択図】図３
2012108186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する無端状ベルトの定着部材と、
前記定着部材の外周面と当接する加圧部材と、
前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接して通過する記録媒体上の未定着トナーを該記録媒体に定着させるニップ部を形成する当接部材と、
前記定着部材を加熱する加熱手段と、を備え、
前記定着部材は、基材上に弾性層、離型層が積層されてなり、前記ニップ部において前記記録媒体が通過しない領域となる非通紙部の少なくとも一部において前記基材が前記加圧部材と当接可能に露出していることを特徴とする定着装置。
【請求項２】
前記基材の露出している部分は、その表面に凹凸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３】
前記凹凸は、前記加圧部材に対するグリップ力を向上させる形状であることを特徴とする請求項２に記載の定着装置。
【請求項４】
前記凹凸は、ある長さを有するリブ状の凸部が前記基材外周上に該凸部の長手方向が前記加圧部材の軸方向に対して傾斜して配列されてなることを特徴とする請求項２または３に記載の定着装置。
【請求項５】
前記基材の露出している部分の外径は、前記ニップ部において前記記録媒体が通過する領域となる通紙部における該基材の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項６】
前記加圧部材は、前記基材の露出している部分に対応する外径が前記ニップ部において前記記録媒体が通過する領域となる通紙部における該加圧部材の外径よりも大きいことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の定着装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱と圧力により記録媒体にトナーを定着させる定着装置及び該定着装置を備える電子写真方式、静電記録方式等を利用したＦＡＸ、プリンタ、複写機またはそれらの複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、複写機、プリンタ等の画像形成装置として、電子写真方式を利用した画像形成装置が種々考案されており公知技術となっている。その画像形成プロセスは、像担持体である感光ドラムの表面に静電潜像を形成し、感光ドラム上の静電潜像を現像剤であるトナー等によって現像して可視像化し、現像された画像を転写装置により記録媒体（被定着材、用紙、記録紙ともいう）に転写して画像を担持させ、圧力や熱等を用いる定着装置によって記録媒体上のトナー画像を定着する過程により成立している。
【０００３】
この定着装置では、対向するローラもしくはベルトもしくはそれらの組み合わせにより構成された定着部材及び加圧部材が当接してニップ部を形成するように配置されており、該ニップ部に記録媒体を挟みこみ、熱および圧力を加え前記トナー像を記録媒体上に定着することを行っている。
【０００４】
前記定着装置の一例を挙げると、複数のローラ部材に張架された定着ベルトを定着部材として用いる技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。このような定着ベルトを用いた装置は、定着部材としての定着ベルト（無端状ベルト）、定着ベルトを張架・支持する複数のローラ部材、複数のローラ部材のうち１つのローラ部材に内設されたヒータ、加圧ローラ（加圧部材）、等で構成されている。ヒータは、ローラ部材を介して定着ベルトを加熱する。そして、定着ベルトと加圧ローラとの間に形成されたニップ部に向けて搬送された記録媒体上のトナー像は、ニップ部にて熱と圧力とを受けて記録媒体上に定着される（ベルト定着方式）。
【０００５】
また、このような定着装置において、定着部材、加圧部材のいずれかを駆動により回転する部材（駆動部材）とし、他方を該駆動部材に連れ回りする従動部材としているが、通常、加圧部材を駆動部材とし、定着部材を従動部材としている。
【０００６】
ここで、通紙時にはニップ部に記録媒体が挿入されて、ニップ部において大部分が定着部材と加圧部材が接触しなくなり、両者間の摩擦力が減少するため、従動部材（例えば定着部材）が駆動部材（例えば加圧部材）に対して遅れて回転してしまうスリップ現象が発生し、画像品質を劣化させてしまう問題があった。また、定着部材がスリップすると回転による熱の拡散がなくなり、局所的に熱が供給されて発火の原因となった。
【０００７】
この問題に対しては、加圧部材の軸方向において端部表層を中央部よりも高摩擦係数の材料からなるものとしたり、あるいは軸方向端部が中央部よりも定着部材に対して高荷重で押圧したりすることで、該定着部材を加圧部材に対して確実に連れ回りさせる構成の定着装置が提案されている。
【０００８】
例えば、特許文献２では、加圧部材である加圧ベルトの非通紙部と定着部材である加熱ローラの非通紙部に高摩擦体をもうけ、さらにこの加圧ベルトの内部から別部材で加熱ローラに押し付けることで充分なグリップを得て駆動させる構成が開示されている。しかしながら、この方法では加圧部材を定着部材に押し付ける部材が別に必要であり、部品点数の増加につながることから、コストの面で不利である。また部品が増えることで熱容量が増えることになり、熱効率も下がってしまう。
【０００９】
また、定着部材の表層は記録媒体との分離性を確保するため、フッ素樹脂などの離型性の良い材料で構成されることが多く、表層の摩擦係数が小さく、また主にゴムなどの弾性部材で構成される加圧部材に比べ、記録媒体との摩擦係数が小さいため、通紙時の摩擦抵抗が低下し、定着部材（従動部材）にスリップが生じる問題があった。このような従動部材のスリップを防止するため、画質や記録媒体の分離性に影響のない非通紙部に高荷重、高摩擦係数の部分を設ける技術が数多く知られているが、前記従来技術のように端部の荷重を上げるために別部材を用いるとコストの上昇や熱容量（消費電力）の増大を招くことになる。また、摩擦係数の向上を図るため、定着部材の非通紙部の離型層を除去し、最上層を弾性層であるゴム材とする構成にした場合、ゴム材の経時劣化による硬度（押し付け荷重）低下や環境による硬度変化によりスリップが発生した。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、以上の従来技術における課題に鑑みてなされたものであり、部品点数を増やすことなく、経時劣化や環境変動による従動部材のスリップ現象を抑制し、良好な画像品質を得ることのできる定着装置及び該定着装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記課題を解決するために提供する本発明は、以下の通りである。なお、カッコ内に本発明を実施するための形態において対応する部位及び符号等を示す。
〔１〕  回転する無端状ベルトの定着部材（定着ベルト２１）と、前記定着部材の外周面と当接する加圧部材（加圧ローラ３１）と、前記定着部材の内周側に配置され、該定着部材を介して前記加圧部材と当接して通過する記録媒体上の未定着トナーを該記録媒体に定着させるニップ部を形成する当接部材（当接部材２６、補強部材２３）と、前記定着部材を加熱する加熱手段（加熱部材２２，ヒータ２５または誘導加熱部５０）と、を備え、前記定着部材は、基材（基材２１ａ）上に弾性層（弾性層２１ｂ）、離型層（離型層２１ｃ）が積層されてなり、前記ニップ部において前記記録媒体が通過しない領域となる非通紙部の少なくとも一部において前記基材が前記加圧部材と当接可能に露出していることを特徴とする定着装置（定着装置２０、図２〜図７）。
〔２〕  前記基材の露出している部分は、その表面に凹凸を有することを特徴とする前記〔１〕に記載の定着装置（図４）。
〔３〕  前記凹凸は、前記加圧部材に対するグリップ力を向上させる形状であることを特徴とする前記〔２〕に記載の定着装置（図４）。
〔４〕  前記凹凸は、ある長さを有するリブ状の凸部（凸部２１ｄ）が前記基材外周上に該凸部の長手方向が前記加圧部材の軸方向に対して傾斜して配列されてなることを特徴とする前記〔２〕または〔３〕に記載の定着装置（図４）。
〔５〕  前記基材の露出している部分の外径は、前記ニップ部において前記記録媒体が通過する領域となる通紙部における該基材の外径よりも大きいことを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の定着装置（図３）。
〔６〕  前記加圧部材は、前記基材の露出している部分に対応する外径が前記ニップ部において前記記録媒体が通過する領域となる通紙部における該加圧部材の外径よりも大きいことを特徴とする前記〔１〕〜〔４〕のいずれかに記載の定着装置（図５）。
〔７〕  前記〔１〕〜〔６〕のいずれかに記載の定着装置（定着装置２０）を備えることを特徴とする画像形成装置（画像形成装置１、図１）。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の定着装置によれば、定着部材のニップ部において記録媒体が通過しない領域となる非通紙部の少なくとも一部で弾性層及び離型層を設けずに金属材料からなる基材が加圧部材と当接可能に露出しているので、非通紙部の基材露出部分において経時劣化による硬度低下や環境による硬度変化を抑制でき、加圧部材から従動部材である定着部材に対して強い駆動力を与えられるようになることから、長期に安定してスリップすることなく定着動作を行うことができる。
本発明の画像形成装置によれば、本発明の定着装置を備えているので、良好な画像品質の画像形成を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係る画像形成装置の全体構成を示す断面図である。
【図２】本発明に係る定着装置の基本構成（１）を示す断面図である。
【図３】本発明の定着装置に用いられる定着ベルトの構成例（１）を示す概略図である。
【図４】本発明の定着装置に用いられる定着ベルトの構成例（２）を示す要部外観図である。
【図５】本発明の定着装置に用いられる定着ベルトの構成例（３）を示す概略図である。
【図６】本発明に係る定着装置の基本構成（２）を示す断面図である。
【図７】本発明に係る定着装置の基本構成（３）を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本発明に係る定着装置及び画像形成装置の構成について説明する。
図１にて、本発明に係る画像形成装置全体の構成例について説明する。
図１に示すように、画像形成装置１は、タンデム型カラープリンタである。画像形成装置本体１の上方にあるボトル収容部１０１には、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した４つのトナーボトル１０２Ｙ、１０２Ｍ、１０２Ｃ、１０２Ｋが着脱自在（交換自在）に設置されている。
ボトル収容部１０１の下方には中間転写ユニット８５が配設されている。その中間転写ユニット８５の中間転写ベルト７８に対向するように、各色（イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック）に対応した作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋが並設されている。
【００１５】
各作像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋには、それぞれ、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋが配設されている。また、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの周囲には、それぞれ、帯電部７５、現像部７６、クリーニング部７７、除電部（不図示である。）等が配設されている。そして、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上で、作像プロセス（帯電工程、露光工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程）がおこなわれて、各感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に各色の画像が形成されることになる。
【００１６】
感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、不図示の駆動モータによって図１中の時計方向に回転駆動される。そして、帯電部７５の位置で、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面が一様に帯電される（帯電工程である。）。
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、露光部３から発せられたレーザ光Ｌの照射位置に達して、この位置での露光走査によって各色に対応した静電潜像が形成される（露光工程である。）。
【００１７】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、現像装置７６との対向位置に達して、この位置で静電潜像が現像されて、各色のトナー像が形成される（現像工程である。）。
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、中間転写ベルト７８及び第１転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋとの対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上のトナー像が中間転写ベルト７８上に転写される（１次転写工程である。）。このとき、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上には、僅かながら未転写トナーが残存する。
【００１８】
その後、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、クリーニング部７７との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上に残存した未転写トナーがクリーニング部７７のクリーニングブレードによって機械的に回収される（クリーニング工程である。）。
最後に、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋの表面は、不図示の除電部との対向位置に達して、この位置で感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の残留電位が除去される。
こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上でおこなわれる、一連の作像プロセスが終了する。
【００１９】
その後、現像工程を経て各感光体ドラム上に形成した各色のトナー像を、中間転写ベルト７８上に重ねて転写する。こうして、中間転写ベルト７８上にカラー画像が形成される。
ここで、中間転写ユニット８５は、中間転写ベルト７８、４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋ、２次転写バックアップローラ８２、クリーニングバックアップローラ８３、テンションローラ８４、中間転写クリーニング部８０、等で構成される。中間転写ベルト７８は、３つのローラ８２〜８４によって張架・支持されるとともに、１つのローラ８２の回転駆動によって図１中の矢印方向に無端移動される。
【００２０】
４つの１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト７８を感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋとの間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋに、トナーの極性とは逆の転写バイアスが印加される。
そして、中間転写ベルト７８は、矢印方向に走行して、各１次転写バイアスローラ７９Ｙ、７９Ｍ、７９Ｃ、７９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ上の各色のトナー像が、中間転写ベルト７８上に重ねて１次転写される。
【００２１】
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト７８は、２次転写ローラ８９との対向位置に達する。この位置では、２次転写バックアップローラ８２が、２次転写ローラ８９との間に中間転写ベルト７８を挟み込んで２次転写ニップを形成している。そして、中間転写ベルト７８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。このとき、中間転写ベルト７８には、記録媒体Ｐに転写されなかった未転写トナーが残存する。
その後、中間転写ベルト７８は、中間転写クリーニング部８０の位置に達する。そして、この位置で、中間転写ベルト７８上の未転写トナーが回収される。
こうして、中間転写ベルト７８上でおこなわれる、一連の転写プロセスが終了する。
【００２２】
ここで、２次転写ニップの位置に搬送された記録媒体Ｐは、装置本体１の下方に配設された給紙部１２から、給紙ローラ９７やレジストローラ対９８等を経由して搬送されたものである。詳しくは、給紙部１２には、転写紙等の記録媒体Ｐが複数枚重ねて収納されている。そして、給紙ローラ９７が図１中の反時計方向に回転駆動されると、一番上の記録媒体Ｐがレジストローラ対９８のローラ間に向けて給送される。
【００２３】
レジストローラ対９８に搬送された記録媒体Ｐは、回転駆動を停止したレジストローラ対９８のローラニップの位置で一旦停止する。そして、中間転写ベルト７８上のカラー画像にタイミングを合わせて、レジストローラ対９８が回転駆動されて、記録媒体Ｐが２次転写ニップに向けて搬送される。こうして、記録媒体Ｐ上に、所望のカラー画像が転写される。
【００２４】
その後、２次転写ニップの位置でカラー画像が転写された記録媒体Ｐは、定着装置２０の位置に搬送される。そして、この位置で、定着ベルト２１及び加圧ローラ３１による熱と圧力とにより、表面に転写されたカラー画像が記録媒体Ｐ上に定着される。
その後、記録媒体Ｐは、排紙ローラ対９９のローラ間を経て、装置外へと排出される。排紙ローラ対９９によって装置外に排出された被転写Ｐは、出力画像として、スタック部１００上に順次スタックされる。
こうして、画像形成装置における、一連の画像形成プロセスが完了する。
【００２５】
つぎに、本発明に係る定着装置について説明する。
図２は、本発明に係る定着装置の基本構成（１）を示す断面図である。ここでは、ニップ部において記録媒体Ｐが通過する領域である通紙部の断面構成を示している。
図２に示すように、定着装置２０は、定着部材としての定着ベルト２１、加熱部材２２、補強部材２３、ニップ部を形成する当接部材２６、熱源としてのヒータ２５、加圧部材としての加圧ローラ３１、定着ベルト２１の温度を検知してヒータ２５を制御するための温度センサ（不図示）などから構成されている。
【００２６】
ここで、定着部材としての定着ベルト２１は、薄肉で可撓性を有する無端状ベルトであって、図２中の矢印方向（反時計方向）に回転（走行）する。定着ベルト２１は、基材上に弾性層、離型層が順次積層されていて（詳細は後述）、その全体の厚さが１ｍｍ以下に設定されている。
【００２７】
また、定着ベルト２１の直径は１５〜１２０ｍｍになるように設定されている。本実施形態では、定着ベルト２１の直径は例えば３０ｍｍに設定されている。
定着ベルト２１の内部（内周面側）には、ヒータ２５（熱源）、加熱部材２２、補強部材２３、当接部材２６、等が固設されている。これにより、定着ベルト２１は、補強部材２３によって補強された当接部材２６に押圧されて、加圧ローラ３１との間にニップ部を形成する。
【００２８】
加熱部材２２は、例えば薄肉の金属板が曲げ加工されて形成された略パイプ状のものであって、ニップ部を除く位置で定着ベルト２１の内周面に対向するように略円形に形成され、ニップ部の位置では当接部材２６を収納して保持するように凹部が形成されている。また、加熱部材２２は、その幅方向（軸方向）両端部が定着装置２０の側板に固定支持されている。
【００２９】
補強部材２３は、ニップ部における当接部材２６の強度を補強する断面形状が略Ｔ字型の部材であり、幅方向（軸方向）の長さが当接部材２６の長手方向の長さと同等になるように形成されており、定着ベルト２１の内周側においてその幅方向両端部が定着装置２０の側板に固定支持されている。
【００３０】
ヒータ２５は、ハロゲンヒータやカーボンヒータであって、その両端部が定着装置２０の側板に固定されている。そして、装置本体の電源部により出力制御されたヒータ２５の輻射熱によって、加熱部材２２が加熱される。さらに、加熱部材２２によって定着ベルト２１が全体的に加熱されて、加熱された定着ベルト２１の表面から記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに熱が加えられる。なお、ヒータ２５の出力制御は、定着ベルト２１表面に対向するサーミスタ等の温度センサによるベルト表面温度の検知結果に基いておこなわれる。また、このようなヒータ２５の出力制御によって、定着ベルト２１の温度（定着温度）を所望の温度に設定することができる。
【００３１】
加熱部材２２は、ニップ部の位置を除く定着ベルト２１の内周面全域に対向するように固設されていて、ヒータ２５の輻射熱により加熱されて定着ベルト２１を加熱する（熱を伝える。）。加熱部材２２の材料としては、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属熱伝導体（熱伝導性を有する金属である。）を用いることが好ましい。
【００３２】
当接部材２６は、加圧ローラ３１との対向面が、加圧ローラ３１の曲率にならうように凹状に形成されている。これにより、記録媒体Ｐは加圧ローラ３１の曲率にならうようにニップ部から送出されるために、定着工程後の記録媒体Ｐが定着ベルト２１に吸着して分離しないような不具合を抑止することができる。
【００３３】
また、当接部材２６を形成する材料としては、加圧ローラ３１による加圧力を受けても大きく撓むことがないように、ある程度剛性のある材料（例えば、高剛性の金属やセラミック等である。）で形成されている。
【００３４】
ここで、当接部材２６は、定着装置２０に対して着脱自在に設置されている。具体的に、当接部材２６は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板に、ネジやスナップフィット等によって着脱自在に固定されている。これにより、長時間の使用にともない定着ベルト２１との摺接により当接部材２６の磨耗が大きくなっても、当接部材２６のみを効率的に交換（メンテナンス）することができる。
【００３５】
なお、当接部材２６と定着ベルト２１とが摺接しても定着ベルト２１の磨耗が軽減されるように、当接部材２６の摺接面を摩擦係数の低い材料で形成したり、当接部材２６と定着ベルト２１との間に潤滑剤を塗布したりすることが好ましい。具体的に、当接部材２６の摺接面に、テフロン（登録商標）、メッキ、ＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）、ガラスコート等の表面コートを施すことにより、摺接面の表面粗さをＲｚ＝６４μｍ以下にすることが望ましい。
【００３６】
加圧ローラ３１は、直径が３０ｍｍであって、中空円筒形状の芯金３２上に弾性層３３を形成したものである。加圧ローラ３１の弾性層３３は、発泡性シリコーンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等の材料で形成されている。なお、弾性層３３の表層にＰＦＡ、ＰＴＦＥ等からなる薄肉の離型層を設けることもできる。
【００３７】
また、加圧ローラ３１は、その幅方向両端部が定着装置２０の側板に軸受を介して回転自在であるとともに当接部材２６側に移動可能に支持されている。そして、加圧ローラ３１には、該加圧ローラ３１の軸方向両端のローラ軸を当接部材２６側に押圧する加圧手段（不図示）が付設されており、この加圧手段の押圧により加圧ローラ３１は定着ベルト２１を介して当接部材２６に圧接して、双方の部材間に所望のニップ部を形成する。
【００３８】
また、加圧ローラ３１には不図示の駆動機構の駆動ギアに噛合するギアが設置されていて、加圧ローラ３１は図２中の矢印方向（時計方向）に回転駆動される。なお、加圧ローラ３１の内部に、ハロゲンヒータ等の熱源を設けることもできる。
【００３９】
加圧ローラ３１が回転すると、該加圧ローラ３１との摩擦力の反作用力によって定着ベルト２１も回転する。この摩擦力が小さいと定着ベルト２１がスリップし、回転による熱の拡散がなくなることで局所的に熱が供給され、発火の原因となる。また、記録媒体の搬送性が低下し、熱の供給量に偏差が生じて定着不良や光沢偏差等の画質異常を生じる。
【００４０】
また、加熱部材２２から定着ベルト２１へ熱を効率良く伝えるには、加熱部材２２と定着ベルト２１の接触性が重要となるが、接触性を上げたことで定着ベルト２１の回転負荷が大きくなるとスリップの問題が生じる。そこで、定着ベルト２１のスリップ防止のため、定着ベルト２１の内面にグリースを塗布し、摩擦抵抗を低減している。また、定着ベルト２１の内面と加熱部材２２の外周面に低摺動塗膜をコートすることで摩擦抵抗を低減するとよい。また、定着ベルト２１を接線方向に引っ張り、回転する際の荷重が２０００ｇ以下であることが望ましい。
【００４１】
以上のように構成された定着装置２０は、つぎのように動作する。
まず装置本体の電源スイッチが投入されると、ヒータ２５に電力が供給されるとともに、加圧ローラ３１は加圧手段により定着ベルト２１を介して当接部材２６を押圧した状態で、図２中の矢印方向の回転駆動が開始される。これにより、加圧ローラ３１との摩擦力によって、定着ベルト２１も図２中の矢印方向に従動（回転）する。
その後、給紙部１２から記録媒体Ｐが給送されて、２次転写ローラ８９の位置で、記録媒体Ｐ上に未定着のカラー画像が担持（転写）される。未定着画像（トナー像Ｔ）が担持された記録媒体Ｐは、不図示のガイド板に案内されて、圧接状態にある定着ベルト２１及び加圧ローラ３１のニップ部に送入される。
そして、加熱部材２２（ヒータ２５）によって加熱された定着ベルト２１による加熱と、補強部材２３によって補強された当接部材２６と加圧ローラ３１との押圧力とによって、記録媒体Ｐの表面にトナー像Ｔが定着される。その後、記録媒体Ｐは、ニップ部から排出される。
【００４２】
このように、本実施形態における定着装置２０は、定着ベルト２１の一部のみが局所的に加熱されることなく、加熱部材２２によって定着ベルト２１が周方向にわたってほぼ全体的に加熱されることになるために、装置を高速化した場合であっても定着ベルト２１が充分に加熱されて定着不良の発生を抑止することができる。すなわち、比較的簡易な構成で効率よく定着ベルト２１を加熱できるために、ウォームアップ時間やファーストプリント時間が短縮化されるとともに、装置の小型化が達成される。
【００４３】
ここで、定着ベルト２１の表層は記録媒体との分離性を確保するため、フッ素樹脂などからなる離型層からなっており、その摩擦係数が小さく、また主にゴムなどの弾性部材で構成される加圧ローラ３１に比べ、記録媒体との摩擦係数が小さいため、通紙時の摩擦抵抗が低下し、定着ベルト２１にスリップが生じる問題があった。また、摩擦係数の向上を図るため、定着ベルト２１の非通紙部の離型層を除去し、最上層を弾性層であるゴム材とすると、ゴム材の経時劣化による硬度（押し付け荷重）低下や環境による硬度変化によりスリップが発生した。
発明者らは、ニップ部における記録媒体が存在する通紙部以外の領域である非通紙部に着目し、前記定着ベルト２１のスリップの問題を解決すべく鋭意検討を行い、本発明を成すに至った。以下、本発明の要部構成について説明する。
【００４４】
［定着ベルト等の構成］
本発明は、定着装置２０において、定着ベルト２１は、基材上に弾性層、離型層が積層されてなり、前記ニップ部において前記記録媒体が通過しない領域となる非通紙部の少なくとも一部において前記基材が加圧ローラ３１と当接可能に露出していることを特徴とするものである。
これにより、定着ベルト２１のニップ部において記録媒体が通過しない領域となる非通紙部の少なくとも一部で弾性層及び離型層を設けずに金属材料からなる基材が加圧ローラ３１と当接可能に露出しているので、非通紙部の基材露出部分において経時劣化による硬度低下や環境による硬度変化を抑制でき、ニップ部において加圧ローラ３１から従動部材である定着ベルト２１に対して強い駆動力を与えられるようになることから、長期に安定してスリップすることなく定着動作を行うことができる。
以下、定着ベルト２１等の具体例を図面を参照しながら説明する。
【００４５】
（第１実施形態）
図３は、本発明の定着装置に用いられる定着ベルトの構成例（１）を示す概略図である。図３（ａ）は定着ベルト２１の軸方向の断面図、図３（ｂ）は通紙部における定着ベルト２１の直径方向の断面図である。
定着ベルト２１は、図３に示すように、ステンレスやＮｉ等の金属材料からなる円筒形状の基材２１ａをベースとする無端状のベルト部材であり、通紙部では基材２１ａの外周上に、前述したゴム材料からなる弾性層２１ｂと、前述したフッ素樹脂からなる離型層２１ｃとが積層された構成となっており、通紙部よりも軸方向外側の両端部の領域となる非通紙部では基材２１ａのみで構成されている。また、非通紙部における基材２１ａは、通紙部よりも弾性層２１ｂと離型層２１ｃの厚み分だけその外径が大きくされており、定着ベルト２１の外径が軸方向で均一化されている。
【００４６】
定着ベルト２１を構成する基材２１ａは、層厚が３０〜１００μｍであって、ニッケル、ステンレス等の金属材料で形成されている。
【００４７】
弾性層２１ｂは、層厚が１００〜３００μｍであって、シリコーンゴム、発泡性シリコーンゴム、フッ素ゴム、等のゴム材料で形成されている。弾性層２１ｂを設けることで、ニップ部における定着ベルト２１表面の微小な凹凸が形成されなくなり、記録媒体Ｐ上のトナー像Ｔに均一に熱が伝わりユズ肌画像の発生が抑止される。
【００４８】
離型層２１ｃは、層厚が１０〜５０μｍであって、ＰＦＡ（４フッ化エチレンバーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂）、ＰＴＦＥ（４フッ化エチレン樹脂）、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ＰＥＳ（ポリエーテルサルファイド）、等の材料で形成されている。離型層２１ｃを設けることで、トナー（トナー像）に対する離型性（剥離性）が担保される。
【００４９】
なお、ここでいう通紙部は、ニップ部において理想的な状態で記録媒体Ｐが通過する領域に、実際の装置機構における定着ベルト２１の軸方向のガタ分、また搬送される記録媒体Ｐの主走査方向（軸方向）の通紙位置のばらつき分を加えた領域を少なくとも含む。また、非通紙部は、加圧ローラ３１が圧接して駆動回転するときに定着ベルト２１がスリップせずに従動回転できる程度のグリップ力を確保できる幅をもつ領域（グリップ部）でもある。定着ベルト２１において基材２１ａを露出させる部分は、この非通紙部の一部でもよいが、図３では、非通紙部全域で基材２１ａが露出する構成を示している。
【００５０】
ここで、離型層２１ｃは摩擦係数が小さく、記録媒体との分離性には有利であるが、摩擦力が小さいため、定着ベルト２１のスリップ防止には不利な材料である。また、弾性層２１ｂは摩擦係数が大きいため、離型層２１ｃよりもスリップ防止に対して有利であるが、永久歪み（弾性材を長時間変形させた状態で放置すると形状が元に戻らない現象）等の経時劣化や環境による硬度変化により一定した摩擦力が得られず、スリップを生じることがある。一方、基材２１ａは金属材料で硬度が高く、経時劣化や環境変動の影響も小さい。
【００５１】
そこで、本実施形態では、定着ベルト２１の非通紙部において基材２１ａを露出させて加圧ローラ３１と当接する構成とすることにより、弾性層２１ｂが当接する場合よりも表面硬度を上昇させ、加圧ローラ３１からの押し付け荷重が増大するようにして、定着ベルト２１の従動回転に好適な状態としている。また、弾性層２１ｂが当接する場合に生じる経時劣化や環境変動の影響によるスリップも抑制することも実現している。
【００５２】
また、定着ベルト２１の非通紙部において、単に弾性層２１ｂと離型層２１ｃを形成しないようにしただけでは、その二つの層の厚さ分だけ通紙部と非通紙部で外径差が生じ、外径の小さい非通紙部では加圧ローラ３１からの押し付け荷重が低下し、十分なグリップ力が得られないことになる。
【００５３】
そこで、基材２１ａの露出している部分の外径（非通紙部の基材２１ａの外径）は、前記ニップ部において通紙部における基材２１ａの外径よりも大きいことが好ましい。また特に、図２（ａ）に示すように、非通紙部の基材２１ａの外径を弾性層２１ｂと離型層２１ｃの厚み分だけ大きくし、定着ベルト２１の外径が軸方向で均一化されるようにしていることが好適である。これにより、定着ベルト２１の非通紙部が加圧ローラ３１が所定の荷重で押し付けられるようにすることができ、定着ベルト２１の従動回転に好適な状態となる。またこのとき、非通紙部の基材２１ａに後述する凸部２１ｄを設けてもよい。
【００５４】
（第２実施形態）
図４は、本発明の定着装置に用いられる定着ベルトの構成例（２）を示す外観図であり、定着ベルト２１の一方の非通紙部を拡大して示した図である。
本実施形態では、通紙部については第１実施形態と同じ構成であり、非通紙部について第１実施形態と構成が異なる。
【００５５】
すなわち、基材２１ａの露出している部分（非通紙部の基材２１ａ）は、その表面形状が第１実施形態のものと異なり、該表面に凹凸を有している。
【００５６】
前述の通り、非通紙部が基材２１ａのみからなる構成とすると表面硬度が上昇するため、加圧ローラ３１からの押し付け荷重は増大するが、金属材料からなる基材２１ａは、ゴム材からなる弾性層２１ｂと比べると加圧ローラ３１に対する摩擦係数が小さいため、非通紙部の最上層を弾性層２１ｂで構成したものよりも非通紙部における摩擦力が小さくなる。また、省エネ性や耐久性を向上させるために加熱部材２２と定着ベルト２１の接触性を上げる必要があり、定着ベルト２１表面が平坦であるほうがよいがスリップ防止に対しては不利である。
【００５７】
そこで、本実施形態では、非通紙部における基材２１ａの表面に凸部２１ｄを設けている。
これにより、非通紙部の基材２１ａの表面に凹凸（凸部２１ｄ）を設けることで該表面が平坦な場合よりも加圧ローラ３１に対する摩擦係数が上昇し、定着ベルト２１の非通紙部における摩擦力が増大するので、定着ベルト２１の従動回転におけるスリップの発生をより抑えることができる。
【００５８】
なお、凸部２１ｄは摩擦力の向上に有効であるが、凸部２１ｄの高さが高いとそこに荷重が集中し、通紙部のニップ圧力が低下して画質異常が生じる。そのため、凸部２１ｄの凸高さは例えば０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍとすることが好ましい。
【００５９】
またこのとき、前記凹凸は、加圧ローラ３１に対するグリップ力を向上させる形状であることが好ましく、図４に示すように、ある長さを有するリブ状の凸部２１ｄが基材２１ａ外周上に該凸部２１ｄの長手方向が加圧ローラ３１の軸方向に対して傾斜して配列されてなることが好適である。
【００６０】
定着ベルト２１と加圧ローラ３１のニップ（接触）領域Ｎはローラ軸芯（ローラ軸ともいう）と平行であり、基材２１ａ表面に凸部２１ｄをその長手方向が該ローラ軸芯と平行になるように設けた場合、凸部２１ｄが加圧ローラ３１表面にグリップせず、摩擦力が向上しないタイミングが生じてしまう。
【００６１】
そこで、図４に示すように、凸部２１ｄをその長手方向が加圧ローラ３１と定着ベルト２１のニップ（接触）領域Ｎ（ローラ軸芯）に対して任意の角度を有するように傾斜させて設置する。
【００６２】
これにより、駆動回転する加圧ローラ３１に対して常に凸部２１ｄが接触するような構成となり、定着ベルト２１の非通紙部における摩擦力がより増大するので、定着ベルト２１の従動回転におけるスリップの発生を更に抑えることができる。
なお、加圧ローラ３１と定着ベルト２１の外径は整数比の関係ではないため、凸部２１ｄと加圧ローラ３１の接触位置は常に一定ではなく、加圧ローラ３１表面状態の経時変化や耐久性への影響は小さい。
【００６３】
（第３実施形態）
図５は、本発明の定着装置に用いられる定着ベルトの構成例（３）を示す概略図である。図５（ａ）は定着ベルト２１及び加圧ローラ３１の軸方向の断面図、図５（ｂ）は通紙部における定着ベルト２１の直径方向の断面図である。
【００６４】
本実施形態では、非通紙部における定着ベルト２１は基材２１ａが露出しており、その外径が弾性層２１ｂ及び離型層２１ｃの厚さ分だけ小さくなっており、一方で加圧ローラ３１は、定着ベルト２１の基材２１ａの露出している部分（非通紙部の基材２１ａ）に対応する外径がニップ部において記録媒体が通過する領域となる通紙部における該加圧ローラ３１の外径よりも大きくなっている。
【００６５】
すなわち、本実施形態における構成が第１実施形態のもの（図３）と異なる点は、定着ベルト２１において基材２１ａの外径が一定であって、加圧ローラ３１において非通紙部の外径が通紙部の外径よりも弾性層２１ｂと離型層２１ｃの厚み分だけ大きい点である。
【００６６】
これにより、基材２１ａの外径が一定となることで第１実施形態の場合よりも熱容量の増大を抑えられ、定着ベルト２１の昇温時間の短縮や省エネ性を向上させることができる。また、加圧ローラ３１の非通紙部の外径を大きくしているため、非通紙部の定着ベルト２１に対する押し付け荷重の低下を抑えることができ、定着ベルト２１の従動回転におけるスリップの発生を防止することが可能になる。
【００６７】
ただし、加圧ローラ３１について、その外径を軸方向で変化させるために、例えば弾性層３３を加工することになることから第１実施形態の場合よりも加工精度は低下する。また、本実施形態においても定着ベルト２１の非通紙部（基材２１ａ）に前述した凸部２１ｄを設けてもよい。
【００６８】
なお、これまで本発明を図面に示した実施形態をもって説明してきたが、本発明は図面に示した実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態、追加、変更、削除など、当業者が想到することができる範囲内で変更することができ、いずれの態様においても本発明の作用・効果を奏する限り、本発明の範囲に含まれるものである。
【００６９】
例えば、定着装置２０の基本構成は、図２に示したものに限定されるものではなく、例えば図６に示すように、図２のヒータ２５に替えて、電磁誘導加熱方式の誘導加熱部５０を加熱部材２２の外周側に配置して、該誘導加熱部５０により加熱部材２２を介して定着ベルト２１を加熱するようにしてもよい。それ以外の構成は図２に示したものと同じである。なお、補強部材２３を省略してもよい。
【００７０】
また、定着装置２０の基本構成として、図７に示す構成としてもよい。ここでは、図２に示す構成において、当接部材２６を省略し、ニップ部において加熱部材２２が定着ベルト２１を介して加圧ローラ３１と当接している。このとき、加熱部材２２は断面が略円形であってニップ部に対応する位置が平面となるように形成されている。また、補強部材２３がニップ部位置の加熱部材２２を裏面側から支持する構成となっており、補強部材２３と加熱部材２２との間に加熱効率を低下させないように断熱部材２７が設けられている。それ以外の構成は図２に示したものと同じである。
【００７１】
また、定着ローラ、加熱ローラからなる複数のローラに掛け回される定着ベルトと、該定着ベルトを介して前記定着ローラを押圧してニップ部を形成する加熱ローラと、からなるベルト定着装置における定着ベルト及び加圧ローラに本発明を適用してもよい。加圧部材として、加熱ローラ３１に替えて加圧ベルト方式の構成としてもよい。
【００７２】
また、前述した実施形態では、ニップ部の中央が通紙部となる方式を前提とした構成を示したが、ニップ部の軸方向のどちらかの端部側を基準にした通紙方式（すなわち端部側が通紙部となる方式）の場合にも本発明を適用することが可能である。
【符号の説明】
【００７３】
１    画像形成装置（装置本体）
３    露光部
４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ    作像部
５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ    感光体ドラム
１２    給紙部
２０    定着装置
２１    定着ベルト（定着部材）
２１ａ    基材
２１ｂ    弾性層
２１ｃ    離型層
２２    加熱部材
２３    補強部材
２５    ヒータ（熱源）
２６    当接部材
２７    断熱部材
３１    加圧ローラ（加圧部材）
３２    芯金
３３    弾性層
５０    誘導加熱部
７５    帯電部
７６    現像装置
７７    クリーニング部
７８    中間転写ベルト
７９Ｙ，７９Ｍ，７９Ｃ，７９Ｋ    １次転写バイアスローラ
８０    中間転写クリーニング部
８２    ２次転写バックアップローラ
８３    クリーニングバックアップローラ
８４    テンションローラ
８５    中間転写ユニット
８９    ２次転写ローラ
９７    給紙ローラ
９８    レジストローラ対
９９    排紙ローラ対
１００    スタック部
１０１    ボトル収納部
１０２Ｙ，１０２Ｍ，１０２Ｃ，１０２Ｋ    トナーボトル
Ｐ    記録媒体
Ｔ    トナー（トナー像）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００７４】
【特許文献１】特開平１１−２９８２号公報
【特許文献２】特開２００８−１６５１０２号公報
【図１】
2012108186.tif 000003
【図２】
2012108186.tif 000004
【図４】
2012108186.tif 000005
【図６】
2012108186.tif 000006
【図７】
2012108186.tif 000007
【図３】
2012108186.tif 000008
【図５】
2012108186.tif 000009