(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト定着装置に使用し、耐熱性樹脂からなる基材上に弾性層とその外側に離型層を含んでいる３層構造を備えている定着ベルトにおいて、前記基材の軸方向の寸法が前記弾性層よりも長く、軸方向の両端部に前記弾性層の非塗装部分を有し、かつその非塗装部分の前記基材の厚みが前記弾性層を有する部分の基材の厚みより厚い構造を有することを特徴とする定着ベルト。
【請求項２】
軸方向の両端部に存在する弾性層非塗装部分の基材の樹脂が弾性層を形成している方向に厚みが厚くなっていることを特徴とする請求項１記載の定着ベルト。
【請求項３】
軸方向の両端部に存在する弾性層非塗装部分の基材の樹脂が弾性層を形成している方向に厚みが厚くなっており、かつ弾性層の厚みよりは小さい構造を有することを特徴とする請求項２記載の定着ベルト。
【請求項４】
軸方向の両端部に存在する弾性層の非塗装部分において、前記基材とは別部材を前記基材端面と同一平面内に端面を持つように接合した構造を有することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項記載の定着ベルト。
【請求項５】
前記基材とは別部材を前記基材端面と同一平面内に端面を持つように接合した構造でかつ前記別部材の材質を前記基材の材質と同一の材質でその一部を溶融して接合することを特徴とする請求項４記載の定着ベルト。
【請求項６】
軸方向の両端部に存在する弾性層非塗装部分の前記基材の樹脂が離型層により覆われていることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項記載の定着ベルト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いた画像形成装置の加熱定着装置において使用する定着ベルトに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、複写機、レーザービームプリンタなどの画像形成装置はカラー化の傾向にあり、その割合は近年徐々に高まりつつある。カラー画像形成装置の定着部には従来熱ローラ方式の定着装置が用いられてきた。しかしながらカラー機の場合４色（シアン、マゼンダ、イエロー、ブラック）のトナーを溶融し紙に定着させるさいにその中間色を作り出すために、定着部には均一にトナーを溶融し加圧する機能が必要となる。
【０００３】
そのために従来はシリコンゴムを用い耐熱性のあるゴム部材で弾性層を形成したローラをカラー画像形成装置の定着ローラに用いてきた。その場合の問題点は白黒で用いられる定着ローラと比較しても熱容量がかなり大きくなることで、定着に必要な温度に昇温するのに、７〜８分かかることである。また熱容量も大きいので、消費電力も大きくなる。
【０００４】
そこで現在ではこれらの問題を解決するためにベルト方式の定着の開発が盛んに行われている。ベルト定着方式ではヒータを内部に備えている加熱ローラとそれに対向して配置される加圧ローラの間に挟まるように定着ベルトが存在し、この定着ベルトを介して熱ローラの熱を記録媒体に伝達することで未定着トナー像を加熱定着させる。
【０００５】
上記の定着ベルトは基材が主にポリイミドなどの耐熱性の樹脂フィルムを用いており、その上に弾性層としてシリコンゴムが１００〜４００μｍ程度の厚さで形成された構成が一般的であり、近年ではさらにそのシリコンゴム上にＰＴＦＥやＰＦＡなどの離型層をコートした構成も開発されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような定着ベルトを用いた加熱定着装置の問題点として以下のことが懸念される。すなわち、使用中に定着ベルト自体が加熱定着ローラの軸方向の一方の端部に偏ってしまい、偏り規制手段に突き当たる。このような現象が使用中に継続的に発生すると、端部のシリコンゴムが擦れにより剥離しその部分を起点に破壊が生じ、剥離したシリコンゴム片が定着ベルトに固着し、画像に異常を発生させる原因となる。
【０００７】
定着ベルトにより剥離が発生する原因としては定着ベルトの円筒度や厚みのバラツキの他、加圧ローラの径、回転時の振れ、当接時の加圧力のバラツキなど様々な要因が考えられ、これらすべてを調整し、定着ベルトに回転時に偏りが発生しない条件を導き出すのは難しく、個々の部品精度や組み付け精度を高くする必要があり、機械として非常に高価であって実用性に乏しい。
【０００８】
そこで別部材の蛇行防止ガイドをベルトの内外に貼り付ける技術が提案されている。しかしそのような技術でも定着装置が１５０〜２００℃の高温下で使用されるため、接着強度が十分得られず耐久性上の問題があるのが現状である。
【０００９】
それゆえ、本発明の目的は、偏り規制手段を有する加熱定着装置へ定着ベルトを利用したさいに端部の破壊を防止する機能を備えた定着ベルトを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、ベルト定着装置に使用し、耐熱性樹脂からなる基材上に弾性層とその外側に離型層を含んでいる３層構造を備えている定着ベルトにおいて、前記基材の軸方向の寸法が前記弾性層よりも長く、軸方向の両端部に前記弾性層の非塗装部分を有し、かつその非塗装部分の前記基材の厚みが前記弾性層を有する部分の基材の厚みより厚い構造を有することを最も主要な特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の発明では、請求項１記載の定着ベルトにおいて、軸方向の両端部に存在する弾性層非塗装部分の基材の樹脂が弾性層を形成している方向に厚みが厚くなっていることを主要な特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の発明では、請求項２記載の定着ベルトにおいて、軸方向の両端部に存在する弾性層非塗装部分の基材の樹脂が弾性層を形成している方向に厚みが厚くなっており、かつ弾性層の厚みよりは小さい構造を有することを主要な特徴とする。
【００１３】
請求項４記載の発明では、請求項１ないし３記載の定着ベルトにおいて、軸方向の両端部に存在する弾性層の非塗装部分において、前記基材とは別部材を前記基材端面と同一平面内に端面を持つように接合した構造を有することを主要な特徴とする。
【００１４】
請求項５記載の発明では、請求項４記載の定着ベルトにおいて、前記基材とは別部材を前記基材端面と同一平面内に端面を持つように接合した構造でかつ前記別部材の材質を前記基材の材質と同一の材質でその一部を溶融して接合することを主要な特徴とする。
【００１５】
請求項６記載の発明では、請求項１ないし５記載の定着ベルトにおいて、軸方向の両端部に存在する弾性層非塗装部分の前記基材の樹脂が離型層により覆われていることを主要な特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による定着ベルトを備えた加熱定着装置の構造を示す概略図である。定着ベルト１は定着ローラ６と加熱ローラ８との間に巻き回され定着ローラ６の近傍に配置された加圧ローラ７と接触して矢印の方向に走行する。加圧ローラ７および加熱ローラ８の中にはこれらを加熱するためのハロゲンヒータ９が配置されている。
【００１７】
サーミスタ１０が温度制御および温度検知を行い、その結果に基づいてハロゲンヒータ９を制御している。未定着のトナー像１３が付着した記録媒体１１が図中の方向から加熱定着装置に供給される。そのさいにガイド板１２が記録媒体１１のずれを防止する。
【００１８】
定着ローラ６は金属製の軸に弾性層としてシリコンゴム層を５〜１０ｍｍ形成している。加圧ローラ７は金属（鉄またはアルミニウム）の中空パイプ形状でローラ外周にＰＦＡなどの離型層が形成されている。加熱ローラ８は金属の軸の周りに絶縁性でかつ耐熱性の樹脂（ＰＴＦＥなど）で形成されている。また図示してないが加熱ローラ８の両端をバネで所定のテンションになるように１．０〜２．０ｋｇｆ程度の力で引っ張っている。
【００１９】
図２は３層構造を有する定着ベルトを説明する断面図である。定着ベルト１は基材２、弾性層３および離型層４からなる３層構造を有している。基材２はポリイミド樹脂からなり、５０〜９０μｍ程度の厚みを持ち、耐熱性（２００度以上）を有している。弾性層３はシリコンゴム（約２００〜３００μｍ程度）からなり、ゴム硬度が２５°程度の弾性体である。
【００２０】
そのために膜厚などがばらついたさいでも均一にトナーを記録媒体に定着することが可能となる。離型層４は四フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、四フッ化エチレン・パーフロロアルキルビニルエーテル共重合体樹脂（ＰＦＡ）、および四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体樹脂（ＦＥＰ）などフッ素系樹脂、もしくはこれらの樹脂の混合物、耐熱性樹脂にこれらフッ素系樹脂を分散させた材料からなり、この材料が１０〜２０μｍ程度の層を形成している。この層を厚くし過ぎるとシリコンゴムの持つ弾性が失われ画像に光沢ムラなどが生じる関係から、上記のような寸法となっている。
【００２１】
本発明の定着ベルト１は回転可能な定着ローラ６と加熱ローラ８によって架張されている。定着ローラ６が図示されていないモータ等の駆動源によって回転駆動され、この定着ローラ６の回転によって定着ベルト１が図１中に矢印で示したように時計方向に回転する。さらに、この定着ベルト１が回転することにより加圧ローラ７と加熱ローラ８がそれぞれ従動回転する。
【００２２】
これらの回転により未定着のトナー像１３が付着した記録媒体１１が図１中の矢印の方向に移動させられ、トナー像１３が定着ベルト１に接する向きで、定着ローラ６と加圧ローラ７で形成されるコップ部を定着ベルト１とともに通過することにより、トナーが熱と圧力により溶融し記録媒体１１に定着される。またこの回転を続けると定着ベルト１が左右にずれる偏りを生ずる。
【００２３】
図３は偏り防止の原理を定着ローラ、定着ベルトおよび加圧ローラの位置関係において示す図１の左方から見た左側面図である。定着ローラ６の両端部には偏り規制板１４（図は左方の偏り規制板のみを示している）があり、定着ベルト１に偏りが発生した場合はいずれかの軸方向の端部がその偏り規制板１４に突き当たり、その結果として定着ベルト１の軸方向の動きが規制されることとなり、定着ベルト１の回転時の蛇行が防止される構造となっている。
【００２４】
図４は本発明による定着ベルトの第１の実施の形態を示す断面図である。図５は本発明による定着ベルトの第２の実施の形態を示す断面図である。実施の形態の各図ではいずれも定着ベルト１軸方向端部の一方の端部のみが示されている。偏り規制板１４に定着ベルト１の各層が接触し摺動すると、とりわけ弾性層３の摩擦抵抗が高いため、偏り規制板１４との接触によりシリコンの脱離や破損が発生しやすい。
【００２５】
また基材２の厚みを可能な限り薄くすることにより加熱ローラ８からの熱が定着ベルト１を介して記録媒体１１に伝導しやすくすることが可能である。しかし膜厚が薄くなるとポリイミド樹脂の強度がなくなるので偏り規制板１４に突き当たったさいに定着ベルト１が歪んで画像ムラに影響する。
【００２６】
そこで本実施の形態では弾性層３の塗布部分２ａの基材２の膜厚を薄くかつ非塗装部分２ｂの膜厚を厚くする形状を採用することにより、端部の強度を補強し偏り規制板１４に突き当たったさいの応力に耐えられる基材２の厚みを確保するとともに、弾性層塗布部分２ａでは熱が伝導しやすい基材２になっている。
【００２７】
図６は本発明による定着ベルトの第３の実施の形態を示す断面図である。この実施の形態では、基材２の両端部で端面が同一平面になるように別部材５を接合することによって形状を実現している。通常基材２はポリイミド樹脂のディッピングや遠心成型で製作されるが、その場合にできた基材２を型から脱型するさいに図４および図５において示したような形状では外し難い。
【００２８】
そこで本実施の形態のように別部材５を後から接合することによって、図４および図５のような形状を有する基材を製作しやすくすることが可能となる。接合方法としては超音波溶着などにより溶着接合することが望ましく、母材と同等の破壊強度を達成することが可能である。
【００２９】
図７は本発明による定着ベルトの第４の実施の形態を示す断面図である。この実施の形態は離型層４を弾性層３の外側のみではなく両端の非塗装部分まで塗布範囲を広げることによって、弾性層３が表面に露出することを回避する構造とすることができる。これにより弾性層３が記録媒体１１や偏り規制板１４と直接接触することが無くなり、使用中に弾性層３の一部が削れたりすることにより、画像にその影響が発生することを防止する。
【００３０】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載の定着ベルトにおいては、基材の軸方向の寸法が弾性層よりも長く、軸方向の両端部に弾性層の非塗装部分を有し、かつその非塗装部分の基材の厚みが弾性層を有する部分の基材の厚みより厚い構造を有している。このために定着装置内の偏り規制板に端部が突き当たり、摺動したさいに弾性層が偏り規制板と擦れることがなく、その削れや破壊を避けることが可能で、また弾性層塗布部の膜厚を薄くすることが可能なため、より熱伝導が良くクイックスタート性能を向上させることが可能である。
【００３１】
請求項２記載の定着ベルトにおいては、軸方向の両端部に存在する弾性層非塗装部分の基材の樹脂が弾性層を形成している方向と反対の方向に厚みが厚くなっている。このため定着装置内にある加熱ローラ、定着ローラをベルト内部に組み付けるさいに、その基材の両端部がそれらのローラに引っ掛かることなく挿入することが可能となるとともに、各々のローラに基材の厚みが厚くなる部分が接触しないような形状を加工する必要がなくなり、加熱ローラ、定着ローラのコストを低減することが可能となる。
【００３２】
請求項３記載の定着ベルトにおいては、軸方向の両端部に存在する弾性層非塗装部分の基材の樹脂が弾性層を形成している方向に厚みが厚くなっており、かつ弾性層の厚みよりは小さい構造を有するため、定着ベルトの弾性層部分が加圧ローラに接触することが可能である。
【００３３】
請求項４記載の定着ベルトにおいては、軸方向の両端部に存在する弾性層の非塗装部分において、基材とは別部材を基材端面と同一平面内に端面を持つように接合した構造を有するために、請求項１〜３記載の定着ベルトと同一の形状を有し、かつ基材製造時に型を用いた加工で基材を脱型することが可能となり、ディッピングや遠心成型を用いて基材を成型することが可能となる。
【００３４】
請求項５記載の定着ベルトにおいては、基材とは別部材を基材端面と同一平面内に端面を持つように接合した構造でかつ別部材の材質を基材材質と同一の材質で接合時にそれらの一部を溶融して接合することにより、母材強度に近い破壊強度を得ることが可能である。
【００３５】
請求項６記載の定着ベルトにおいては、軸方向の両端部に存在する弾性層非塗装部分の基材の樹脂が離型層によって覆われているため、弾性層が直接表面に露出する箇所は無くなり、そのため弾性層が他と接触、あるいは摺動することにより削れたり、裂けたりすることを回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による定着ベルトを備えた加熱定着装置の構造を示す概略図である。
【図２】３層構造を有する本発明の定着ベルトの基本構造を示す断面図である。
【図３】偏り防止の原理を定着ローラ、定着ベルトおよび加圧ローラの位置関係において示す図１の左方から見た左側面図である。
【図４】本発明による定着ベルトの第１の実施の形態を示す片側断面図である。
【図５】本発明による定着ベルトの第２の実施の形態を示す片側断面図である。
【図６】本発明による定着ベルトの第３の実施の形態を示す片側断面図である。
【図７】本発明による定着ベルトの第４の実施の形態を示す片側断面図である。
【符号の説明】
１  定着ベルト
２  基材
３  弾性層
４  離型層
５  別部材
６  定着ローラ
７  加圧ローラ
８  加熱ローラ
１１  記録媒体
１４  偏り規制板
【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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【図６】
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【図７】
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