(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在な定着ローラと加熱ローラに巻き掛けられた定着ベルトと、前記定着ベルトを介して前記定着ローラと対向する位置で回転自在に設けられ、前記定着ローラと圧接することで前記定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成する加圧ローラとを有するベルト定着装置において、
前記定着ニップ部よりも用紙搬送方向上流側でかつ、前記加熱ローラと前記定着ローラの間に配置され、前記定着ベルトが巻き掛けられた支持ローラを有し、
前記定着ローラは、その回転中心線に対して中央部が太くかつ両端部が細い太鼓形状であり、前記加圧ローラは、その回転中心線に対して中央部が細くかつ両端部が太い鼓形状であることを特徴とするベルト定着装置。
【請求項２】
請求項１記載のベルト定着装置において、
上記加圧ローラの軸上硬度が、前記定着ローラの軸上硬度より大きいことを特徴とするベルト定着装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のベルト定着装置において、
前記定着ローラは、その端部から中央部への突出量が、前記加圧ローラの端部から中央部への引っ込み量より大きいことを特徴とするベルト定着装置。
【請求項４】
請求項１、２または３記載のベルト定着装置において、
前記定着ローラは、その端部から中央部への突出量が、前記加圧ローラの端部から中央部への引っ込み量の２倍以上であることを特徴とするベルト定着装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れか１つに記載のベルト定着装置において、
前記加圧ローラの端部から中央部への引っ込み量が０．０６ｍｍ乃至０．１５ｍｍであることを特徴とするベルト定着装置。
【請求項６】
請求項１乃至５の何れか１つに記載のベルト定着装置において、
前記定着ローラはスポンジローラであることを特徴とするベルト定着装置。
【請求項７】
請求項１乃至６の何れか１つに記載のベルト定着装置において、
前記定着ベルトは基体を有し、この基体の材質がポリイミド樹脂であり、その厚みが１５０μｍ以下であることを特徴とするベルト定着装置。
【請求項８】
請求項１乃至７の何れか１つに記載のベルト定着装置において、
前記定着ベルトは弾性層を有し、この弾性層の厚みが５０μｍ以上であることを特徴とするベルト定着装置。
【請求項９】
請求項８記載のベルト定着装置において、
前記定着ベルトは多層構造であり、前記弾性層が前記ベルトの表層もしくは中間層を構成していることを特徴とするベルト定着装置。
【請求項１０】
現像剤で形成された画像を定着装置によって記録材に定着する画像形成装置において、
前記定着装置として請求項１乃至９の何れか１つに記載のベルト定着装置を用い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】
本発明は、複写機、ファクシミリ、各種プリンタ、これらの複合機等の画像形成装置に用いられるベルト定着装置に関し、ベルト定着装置を構成する定着ローラおよび加圧ローラの好適な形状に関する。
【０００２】
【従来の技術】
特開平６−３２４５８８６号公報には、加圧ローラを太鼓状に形成するとともに定着ローラを鼓状に形成することにより、転写時に発生しがちな、波打ち、スジ、逆カール、シワといった記録材に対する影響を防止して、大幅な装置改良、コストアップ、生産性の悪化等を生じることなく画像品位を高めた定着装置が提案されている。
特開平６−３０１３０６号公報には、回転軸方向に沿って中央部が細く、両端部が太く形成されたローラを、加圧ローラ又は定着ローラとして使用する構成及び、定着ローラを回転軸に沿って同一な太さとし、加圧ローラを回転軸に沿って中央部が細く、かつ両端部が太い形状とした構成の定着装置が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記公報に示された技術、特に特開平６−３２４５８８６号公報には、提案した技術を、加熱体の熱を耐熱フィルムを介して記録材に付与する構成の加熱定着装置、所謂ベルト定着装置に用いてもよいという記載はあるものの、ベルト定着装置に用いた場合の新たな技術課題が認識されていない。すなわち、ベルト定着装置、特に定着ローラ、加圧ローラにより形成される定着ニップ部の前に定着ベルトを近接もしくは巻きつける方式を用いるものには、従来のローラ定着に対して定着ニップ部の幅が大きく取れ、装置の小型化ができるという長所を持つ反面、記録材が定着ニップ部に到達する手前で定着ベルトに接触して画像が擦れ、画像の破壊を来たしてしまうという由々しき問題がある。特に記録材を下方から上方に向かって搬送する場合、記録材の後端が送リ作用を有するローラを抜けて自由になると、記録材が定着ニップ部にその先端を挟持されて垂れ下がってしまい、斯かる現象が顕著に発生してしまう。
本発明は、記録材の後端側が定着装置への進入前に自由になるような場合でも、記録材が垂れ下がることがなく、定着ベルトに接触せず、画像擦れによる画像破壊が発生しないベルト定着装置および画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項１では、回転自在な定着ローラと加熱ローラに巻き掛けられた定着ベルトと、定着ベルトを介して定着ローラと対向する位置で回転自在に設けられ定着ローラと圧接することで定着ベルトとの間に定着ニップ部を形成する加圧ローラと、定着ニップ部よりも用紙搬送方向上流側かつ、前記加熱ローラと前記定着ローラの間に配置され、定着ベルトが巻き掛けられた支持ローラを有し、定着ローラを、その回転中心線に対して中央部が太くかつ両端部が細い太鼓形状とし、加圧ローラを、その回転中心線に対して中央部が細くかつ両端部が太い鼓形状としたベルト定着装置を提案している。
【０００５】
請求項２では、請求項１に記載の構成を備え、加圧ローラの軸上硬度を、定着ローラの軸上硬度より大きくしたベルト定着装置を提案している。請求項３では、請求項１または２に記載の構成を備え、定着ローラの端部から定着ローラの中央部への突出量が、加圧ローラの端部から中央部への引っ込み量より大きいベルト定着装置を提案している。請求項４では、請求項１、２または３に記載の構成を備え、定着ローラの端部から中央部への突出量が、加圧ローラの端部から中央部への引っ込み量の２倍以上であるベルト定着装置を提案している。
【０００６】
請求項５では、請求項１乃至４の何れかに記載の構成を備え、加圧ローラの端部から中央部への引っ込み量を０．０６ｍｍ乃至０．１５ｍｍとしたベルト定着装置を提案している。
【０００７】
請求項６では、請求項１乃至５の何れかに記載の構成を備え、定着ローラをスポンジローラで構成したベルト定着装置を提案している。
請求項７では、請求項１乃至６の何れかに記載の構成を備え、定着ベルトの基体材質にポリイミド樹脂を用い、その厚みを１５０μｍ以下としたベルト定着装置を提案している。
請求項８では、請求項１乃至７の何れかに記載の構成を備え、定着ベルトが弾性層を有し、この弾性層の厚みを５０μｍ以上したベルト定着装置を提案している。
請求項９では、請求項８に記載の構成を備え、定着ベルトを多層構造とし、その表層もしくは中間層を弾性層で構成したベルト定着装置を提案している。
【０００８】
請求項１０では、現像剤で形成された画像を定着装置によって記録材に定着する画像形成装置において、定着装置として請求項１乃至９の何れか１つに記載のベルト定着装置を用いた画像形成装置を提案している。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明が適用される画像形成装置の一例である電子写真式のカラープリンタ（以下、カラープリンタという）を図面を用いて説明する。
図１において、符号１で示すカラープリンタは、像担持体としての感光体ベルト１１を有する感光体ユニット１０、書込み光学ユニット２０、現像ユニット３０、中間転写ユニット４０、２次転写ユニット５０、定着ユニット６０、両面印刷反転ユニット７０等を備えている。カラープリンタでは、Ｂｌａｃｋ：黒（以下、Ｂｋという）、Ｃｙａｎ：シアン（以下、Ｃという）、Ｍａｇｅｎｔａ：マゼンタ（以下、Ｍという）、Ｙｅｌｌｏｗ：イエロー（以下、Ｙという）のカラー画像を感光体ベルト１１上に順次顕像化し、これらを重ね合わせて最終的な４色フルカラー画像を形成し、記録材としての用紙Ｐ上に定着ユニット６０で定着する。
【００１０】
感光体ベルト１１は、矢印Ａで示す時計方向（以下「Ａ方向」と記す）に回転し、その周りには、感光体クリーニング装置１２、帯電部材としての帯電ローラ１３、現像ユニット３０の選択された現像器、中間転写ユニット４０の中間転写ベルト４１等が配置されている。感光体ベルト１１は、駆動ローラ１４、１次転写対向ローラ１５、張架ローラ１６間に張架されＡ方向に図示しない駆動モータによって回転移動される。感光体ベルト１１につなぎ目のあるベルトを用いる場合には、そのベルトの端部の非画像形成領域につなぎ目マークを設け、図示しないセンサにより検出を行い、つなぎ目を避けて画像形成を行うようにする。
【００１１】
書込み光学ユニット２０は、カラー画像データを光信号に変換して、各色画像に対応した光書込みを行い、感光体ベルト１１に静電潜像を形成する。この書込み光学ユニット２０は、光源としての半導体レーザ２１、図示しないレーザ発光駆動制御部、ポリゴンミラー２２、３つの反射ミラー２３ａ、２３ｂ、２３ｃ等で構成されている。
【００１２】
現像ユニット３０は、Ｂｋ現像器３１Ｋ、Ｃ現像器３１Ｃ、Ｍ現像器３１Ｍ、Ｙ現像器３１Ｙと、各現像器を図中左右方向に移動して感光体ベルト１１に対し接離動作させる図示しない接離機構等で構成されている。現像器３１Ｋ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｙは、感光体ベルト１１表面の静電潜像をそれぞれ現像するために現像剤を表面に担持して回転する現像剤担持体としての現像スリーブ３２Ｋ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙと、現像剤を汲み上げて撹拌するために回転する攪拌部材としての現像剤パドル３３Ｋ、３３Ｃ、３３Ｍ、３３Ｙと、現像剤を収容する現像剤収容ケース３４Ｋ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｙ等で構成されている。
【００１３】
これら現像剤収容ケース３４Ｋ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｙには、現像剤として各色のトナーからなる一成分現像剤がそれぞれ収容されている。本形態ではプリンタ本体１Ａの下側から黒トナーを収容した現像器３１Ｋ、シアントナーを収容したＣ現像器３１Ｃ、マゼンタトナーを収容したＭ現像器３１Ｍ、イエロートナーを収容したＹ現像器３１Ｙの順に配列されている。現像器３１Ｋ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｙ内のトナーは所定の極性に帯電されている。現像スリーブ３２Ｋ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙには、図示しない現像バイアス電源によって現像バイアスが印加され、これにより現像スリーブ３２Ｋ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙが感光体ベルト１１に対して所定電位にバイアスされている。接離機構は、図示しないモータ等の駆動手段から現像器３１Ｋ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｙに駆動を伝達するための図示しない電磁クラッチがオンになると、その駆動力で現像剤収容ケース３４Ｋ、３４Ｃ、３４Ｍ、３４Ｙを感光体ベルト１１側（図中右側）にそれぞれ移動させるようになっている。現像時には現像器３１Ｋ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｙのうち選択された何れか１つが移動し、感光体ベルト１１に当接する。この一方で、図示しない電磁クラッチをオフにして駆動伝達を解除すると、感光体ベルト１１に当接していた現像器が感光体ベルト１１から離間する方向（図中左側）に移動する。
【００１４】
カラープリンタの待機状態において、現像ユニット３０は何れの現像器３１Ｋ、３１Ｃ、３１Ｍ、３１Ｙも、感光体ベルト１１と離間した位置にセットされており、プリント動作が開始されると、カラー画像データに基づきレーザ光による光書込み、静電潜像形成が始まる（以下、Ｂｋ画像データによる静電潜像をＢｋ静電潜像という。Ｃ、Ｍ、Ｙについても同様）。カラープリンタでは、このＢｋ静電潜像の先端部から現像可能とすべくＢｋ現像位置に静電潜像先端部が到達する前に、Ｂｋ現像スリーブ３２Ｋの回転を開始して、Ｂｋ静電潜像をＢｋトナーで現像する。そして、以後Ｂｋ静電潜像領域の現像動作を続けるが、Ｂｋ静電潜像後端部がＢｋ現像位置を通過した時点で、Ｂｋ現像器３１Ｋが感光体ベルト１１から離間し、速やかに次の色の現像器が感光体ベルト１１に当接する。これは少なくとも、次の画像データによる静電潜像先端部が現像位置に到達する前に完了させる。
【００１５】
中間転写ユニット４０は、中間転写ベルト４１、ベルトクリーニング装置４２、位置検出用センサ４３等で構成されている。中間転写ベルト４１は駆動ローラ４４、１次転写ローラ４５、２次転写対向ローラ４６、クリーニング対向ローラ４７及びテンションローラ４８に張架されており、図示しない駆動モータにより矢印Ｂで示す反時計周り方向に回転駆動制御される。中間転写ベルト４１の端部の非画像形成領域には、図示しない複数の位置検出用マークが設けられており、これら位置検出用マークのうちの何れか１つ（画像形成動作開始時に位置検出用センサ４３を最初に通過した位置検出用マーク）を位置出用センサ４３で検出し、この検出タイミングで画像形成を開始する。ベルトクリーニング装置４２は、クリーニングブラシ４２ａ、図示しないブラシ接離機構等で構成されている。ベルトクリーニング装置４２では、１色目のＢｋ画像を中間転写ベルト４１に転写している間、及び、２、３、４色目の画像を中間転写ベルト４１に転写している間はブラシ接離機構によって中間転写ベルト４１の表面からクリーニングブラシ４２ａを離間させており、クリーニング時に中間転写ベルト４１の表面にクリーニングブラシ４２ａを接触させるように動作する。中間転写ベルト４１の表面からクリーニングされたトナーは、中間転写ユニット４０の内部に設けられた廃トナータンク４９に蓄えられる。
【００１６】
プリンタ本体１Ａの下部に配置されたカセット８０内には、用紙Ｐが収納されており、給紙コロ８１ａ、８１ｂ、８１ｃによってレジストローラ対８２方向に給紙、搬送される。カラープリンタ１の右側面には、記録材としてのＯＨＰ用紙や厚紙等の手差し給紙用の手差しトレイ８３が設けられている。
【００１７】
２次転写ユニット５０は、２次転写ローラ５１、２次転写ローラ５１を中間転写ベルト４１に対して接離するためのクラッチ等を備えた図示しない揺動機構等で構成されている。２次転写ローラ５１は、用紙Ｐが転写位置に到達するタイミングに合わせて揺動機構によって離間位置から接触位置へと移動する。２次転写ユニット５０では、２次転写ローラ５１と２次転写対向ローラ４６とにより２次転写ローラ５１と中間転写ベルト４１の間に形成される転写部で用紙Ｐと中間転写ベルト４１とを一定の圧力で接触するようになっている。２次転写ローラ５１は、中間転写ユニット４０に設けられた図示しない位置決め部材により２次転写対向ローラ４６との平行度の位置精度が保たれている。中間転写ベルト４１に対する２次転写ローラ５１の接触圧は、２次転写ローラ５１に設けた図示しない位置決めコロにより一定とされている。２次転写ローラ５１を中間転写ベルト４１に接触させると同時に、２次転写ローラ５１にはトナーと逆極性の転写バイアスが印加されるように構成されていて、このバイアス印可を受けることで中間転写ベルト４１上の重ねトナー像は用紙Ｐに一括転写される。
【００１８】
上記の構成においては、上記各ユニットは、プリンタ本体１Ａに対して用意に脱着可能に設けられている。例えば、図１において、中間転写ユニット４０を外す場合には、図示しない前面カバーを開け、装置奥側から手前側に中間転写ユニット４０をスライドさせることで、容易に外すことができる。
【００１９】
上記構成のカラープリンタ１において、画像形成サイクルが開始されると、まず感光体ベルト１１は矢印Ａ方向に、中間転写ベルト４１は矢印Ｂ方向に、図示しない駆動モータによって回転される。中間転写ベルト４１上に設けられた図示しない位置検出用マークを位置検出用センサ４３で検出し、位置検出用マークの検知タイミングに応じて感光体ベルト１１上にＢｋトナー像形成、Ｃトナー像形成、Ｍトナー像形成、Ｙトナー像形成が行われ、最終的にＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙの順に中間転写ベルト４１上に重ねてトナー像が形成される。このとき１次転写ローラ４５に印加するバイアスは順次電圧を高くすることが一般的であるが、これは中間転写ベルト４１の抵抗特性等に応じて変更される。
【００２０】
Ｂｋトナー像形成は次のように行なわれる。図示しない電源の印加電圧により帯電ローラ１３は感光体ベルト１１を一様帯電する。そして、書込みのためのレーザ光ＬＤはＢｋカラー画像信号に基づいて露光を行う。この露光が行われたとき、当初一様荷電された感光体ベルト１１の露光された部分は、露光光量に比例する電荷が消失し、Ｂｋ静電潜像が形成される。そして、このＢｋ静電潜像にＢｋ現像スリーブ３２Ｋに担持されたＢｋトナーが接触することにより、感光体ベルト１１の電荷が残っている部分にはトナーが付着せず、電荷の無い部分つまり露光された部分にはＢｋトナーが吸着され、静電潜像と相似なＢｋトナー像が形成される。そして、感光体ベルト１１上に形成されたＢｋトナー像は、１次転写位置において中間転写ベルト４１に接する。１次転写位置では、１次転写ローラ４５と１次転写対向ローラ１５とにより中間転写ベルト４１と感光体ベルト１１との間にニップが形成されており、１次転写ローラ４５にＢｋトナー像と逆極性のバイアスを印加することによりＢｋトナー像を中間転写ベルト４１に転写する。
【００２１】
感光体ベルト１１上の若干の未転写残留トナーは、感光体ベルト１１の再使用に備えて感光体クリーニング装置１２で清掃される。ここで回収されたトナーは回収パイプを経由して図示しない廃トナータンクに蓄えられる。
【００２２】
感光体ベルト１１側ではＢｋ画像形成工程の次にＣ画像形成工程に進み、上記位置検出用センサ４３の検知タイミングに応じてＣ画像データによるレーザ光ＬＤによる書込みが行われ、Ｃ静電潜像が形成される。そして、先のＢｋ静電潜像の後端部が通過した後で、かつＣ静電潜像の先端部が到達する前にＢｋ現像器が現像位置から退避し、Ｃ現像器Ｃが現像位置にセットされてＣ静電潜像がＣトナーで現像される。以後、Ｃ静電潜像領域の現像を続けるが、Ｃ静電潜像の後端部が通過した時点で、先のＢｋ現像器Ｂの場合と同様にＣ現像器Ｃが現像位置から退避し、次のＭ現像器Ｍを現像位置に移動させる。これもやはり次のＭ静電潜像の先端部が現像位置に到達する前に完了させる。なお、Ｍ及びＹの画像形成工程については、それぞれの静電潜像形成、現像の動作が上述のＢｋ、Ｃの工程と同様であるので説明は省略する。中間転写ベルト４１には、感光体ベルト１１に順次形成するＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙのトナー像を、同一面に順次位置合わせして、４色重ねのトナー像が形成され、次の２次転写工程において、この４色のトナー像が転写紙に一括転写される。
【００２３】
画像形成動作が開始される時期に、用紙Ｐはカセット８０または手差しトレイ８３の何れかから給送され、レジストローラ８２対のニップ部で待機している。そして、２次転写ローラ５１に中間転写ベルト４１上の４色重ねのトナー像先端がさしかかるときに、ちょうど用紙Ｐの先端がこのトナー像の先端に一致するようにレジストローラ対８２が駆動され、用紙Ｐとトナー像との位置合わせが行われる。そして、用紙Ｐが中間転写ベルト４１上のトナー像と重ねられて２次転写位置を通過する。このとき２次転写ローラ５１による転写バイアスで用紙Ｐが荷電され、トナー画像のほとんどが用紙Ｐ上に転写される。
【００２４】
中間転写ベルト４１から４色重ねトナー像を一括転写された用紙Ｐは、定着ユニット６０に搬送され、所定温度に制御された定着ベルト６１と加圧ローラ６２の定着ニップ部６９でトナー像が熱と圧力により溶融定着され、プリンタ本体１Ａの外に送り出され（矢印Ｃ方向）、プリンタ本体１Ａの上部に形成された排紙トレイ８４に裏向きにスタックされて、フルカラー画像がコピーを得る。
【００２５】
両面印刷を行う場合には、定着ユニット６０を通過した用紙Ｐは両面切替爪８５により矢印Ｄ方向に案内され、両面印刷反転ユニット７０に送られる。用紙後端が反転切替爪７１を通過した後、反転ローラ対７２が停止し、用紙Ｐも停止する。そして、反転ローラ対７２が一定のブランク時間ののち逆転を開始し、用紙Ｐはスイッチバックを始める。このとき反転切替爪７１が切り替わり、用紙Ｐは矢印Ｅ方向に案内され、レジストローラ対８２に送られる。レジストローラ対８２に送られた用紙Ｐは表裏反転した状態でレジストローラ対８２のニップで待機する。そして、所定のタイミングでレジストローラ対８２が駆動され、用紙Ｐは２次転写位置に送られて中間転写ベルト４１から４色重ねトナー像を一括転写された後、定着ユニット６０でトナー像が溶融定着され、プリンタ本体１Ａの外に送り出される。
【００２６】
１次転写後の感光体ベルト１１の表面は、感光体クリーニング装置１２でクリーニングされ、図示しない除電ランプで均一に除電される。また、用紙Ｐにトナー像を転写した後の中間転写ベルト４１の表面は、ベルトクリーニング装置４２のクリーニングブラシ４２ａを図示しない接離機構で押圧することによってクリーニングされる。中間転写ベルト４１からクリーニングされたトナーは、廃トナータンク４９に蓄えられる。像を一括転写された後、定着ユニット６０でトナー像が溶融定着され、プリンタ本体１Ａの外に送り出される。
【００２７】
図２に基づき本発明に係る定着ユニット６０を詳細に説明する。図２は図１において概略説明した定着ユニット６０の内部構成を示す図である。定着ユニット６０は、所謂ベルト定着装置であって、定着ベルト６１、加圧ローラ６２、駆動ロ一ラとなる定着ローラ６３、従動ロ−ラとなる加熱ローラ６４、支持ローラ６５を備えている。定着ベルト６１は、それぞれが図示しないフレーム等に回転自在に支持された定着ローラ６３、加熱ローラ６４および支持ローラ６５に巻き掛けられて張架されている。加圧ローラ６２は、定着ベルト６１を介して定着ローラ６３と対向する位置に配置され、図示しないフレーム等に回転自在に支持されている。定着ローラ６３と加圧ローラ６２とは、定着ベルト６１を介して適度な定着ニップ部６９が形成されるように圧接している。加圧ローラ６２と加熱ローラ６４の内部には、熱源としてハロゲンヒータ６６、６７がそれぞれ設けられている。ハロゲンヒータ６６は加圧ローラ６２を、ハロゲンヒータ６７は定着ベルト６１がそれぞれ所定温度となるように加熱制御する。
【００２８】
未定着のトナー像Ｔを有する用紙Ｐが、定着ニップ部６９の手前に配置されたガイド板６８に沿って定着ユニット６０に図中下方から搬送され、所定温度に制御された定着ベルト６１と加圧ローラ６２の定着ニップ部６９でトナー像が溶融定着され、図１に示すようにプリンタ本体１Ａ外に送り出される。
【００２９】
定着ユニット６０において、用紙Ｐが定着ユニット６０に搬送され、所定温度に制御された定着ベルト６１と加圧ローラ６２の間に形成される定着ニップ部６９に入り込んで定着が開始した後、用紙Ｐの後端Ｐ１が、用紙Ｐに搬送力を与えている２次転写ユニット５０から外れる。すると、用紙Ｐの後端Ｐ１は、図３に示すように、自重で垂れ下がってしまい、未定着のトナー画像Ｔが転写されている面Ｐ２が、対向側に位置する定着ベルト６１に接触し、この未定着のトナー画像Ｔが擦れてしまい像が破壊してしまう。そこでトナー画像Ｔを定着ベルト６１から離間させておく必要がある。
【００３０】
定着ユニット６０の特徴部分となる加圧ローラ６２と定着ローラ６３の形状について、図４を用いて説明する。定着ローラ６３は、このローラと一体回転可能に設けられた回転軸６３０の回転中心線１００に対して、その中央部６３ｃが太く、かつ両端部６３ａ、６３ｂが細い太鼓状に形成されている。加圧ローラ６２は、このローラと一体回転可能に設けられた回転軸６２０の回転中心線１０１に沿って、その中央部６２ｃが細くかつ両端部６２ａ、６２ｂが太い鼓形状に形成されている。このような太鼓状の定着ローラ６３と鼓形状の加圧ローラ６２とに挟み込まれた用紙Ｐには、太鼓形状と鼓形状により生み出されるＲ形状によりカール効果が与えられ、この結果、用紙Ｐにコシが与えられることになる。よって、用紙Ｐの後端Ｐ１が自由になって垂れ下がるという現象がなくなり、定着ベルト６１との接触を回避することができるようになる。
【００３１】
（実施例１）
次に、定着ローラ６３の軸上硬度を４０°（アスカーＣ）とし、加圧ローラ６２の軸上硬度を７８°（アスカーＣ）より大きくして実験を試みた。このようにすることで、定着ニップ部６９内での用紙Ｐの形状がより加圧ローラ６２の形状に近接し、カール効果が増して、一層紙面擦れによるトナー画像Ｔの破壊を防止することができることが判明した。
【００３２】
（実施例２）
太鼓形状の定着ローラ６３の端部６３ａ、６３ｂから中央部６３ｃへの突出量Ｙを０．３ｍｍとし、鼓形状の加圧ローラ６２の端部６２ａ、６２ｂから中央部６２ｃへの引っ込み量（ツヅミ量）Ｘを０．１２ｍｍとして、引っ込み量Ｘより大きくして実験を試みた。このようにすることで、小サイズの用紙Ｐであっても定着ニップ部６９内での用紙Ｐの形状がより加圧ローラ６２の形状に近接し、カール効果が増して、一層紙面擦れによるトナー画像Ｔの破壊を防止することができることが判明した。
【００３３】
（実施例３）
定着ローラ６３の突出量（タイコ量）Ｙを、加圧ローラ６２の引っ込み量Ｘの２倍以上に設定して実験を試みた。このようにすることで、小サイズの用紙Ｐであっても定着ニップ部６９内での用紙Ｐの形状がより加圧ローラ６２の形状に近接し、より一層紙面擦れによるトナー画像Ｔの破壊を防止することができることが判明した。
【００３４】
（実施例４）
加圧ローラ６２の端部直径からの引っ込み量Ｘを０．０６乃至０．１５ｍｍに設定して実験を試みた。このように引っ込み量Ｘをすることで、より一層紙面擦れによるトナー画像Ｔの破壊を防止することができることが判明した。
【００３５】
（実施例５）
定着ローラ６３をスポンジローラで形成した。この結果、定着ニップ部６９内での用紙Ｐの形状がより加圧ローラ６２の形状に近接し画像の擦れを防止しつつ、かつ断熱効果により省エネルギー化および立ち上がり時間の短縮化が図られることになった。
【００３６】
（実施例６）
図５は、定着ベルト６１の部分拡大断面図を示す。この例は、定着ベルト６１を多層構造とし、その基体６１ｃの材質としてポリイミド樹脂（以下「ＰＩ」と記す）を用い、その厚みを１５０μｍ以下とした。この結果、定着ローラ６３及び加圧ローラ６２に挟まれる定着ベルト６１が固いと狙いとする定着ニップ部６９の形状を形成できないが、上記の材質、層厚とすることで、定着ベルト６１も加圧ローラ６２の形状に倣うことになり、ベルトに対する紙面擦れによるトナー画像Ｔの破壊を防止することができるようになった。
定着ベルト６１の表層６１ａもしくは中間層６２ｂを弾性層で構成し、その層厚を５０μｍ以上に設定した。このように定着ベルト６１を構成することにより定着ベルト６１の表面が、より加圧ローラ６２の形状に沿うことになりより画像の擦れを防止することができる。
【００３７】
（実施例７）
本発明における最適な定着ベルト６１、加圧ローラ６２、定着ローラ６３の構成を記載する。
定着ベルト：  多層構造、基材にＰＩ使用、層厚９０μｍ
基材の上部層をシリコン（Ｓｉ）ゴムで構成、層厚１５０μｍ
加圧ローラ：  直径４０ｍｍ、表層を厚さ１．５ｍｍのソリッドゴムで構成
ツヅミ量Ｘ＝０．１２μｍ  ローラ硬度７８°（アスカーＣ）
定着ローラ：  直径３０ｍｍ、表層を厚さ６ｍｍのスポンジゴムで構成
タイコ量Ｙ＝０．３μｍ    ローラ硬度４０°（アスカーＣ）
【００３８】
【発明の効果】
本発明によれば、定着ローラを回転中心線に対して中央部が太くかつ両端部が細い太鼓形状とするとともに、加圧ローラを回転中心線に対して中央部が細くかつ両端部が太い鼓形状に形成したので、定着ベルトと加圧ローラの間に記録材が位置すると、太鼓形状と鼓形状に沿う形状となってコシが与えられる。このため、記録材の後端が自由になっても暴れることや垂れ下がらなくなるので、定着前に記録材が定着ベルトに接触することがなくなり、画像擦れを防止することができる。
【００３９】
本発明によれば、定着ローラの硬度を加圧ローラよりも低くすることにより、定着ニップ部内での記録材がより加圧ローラ形状に近くなり、定着前における記録材の定着ベルトへの接触による画像擦れ擦れを防止することができる。
【００４０】
本発明によれば、定着ローラのタイコ量となる突出量を加圧ローラのツヅミ量となる引っ込み量よりも大きくすることにより、小サイズな記録材を用いる場合でも定着ニップ部内において記録材が加圧ローラ形状に近くなり、定着前における記録材の定着ベルトへの接触による画像擦れを防止することができる。
【００４１】
本発明によれば、定着ローラにスポンジローラを用いることにより、定着ローラが変形し易くなり、定着前における記録材の定着ベルトへの接触による画像擦れを解消しながらも、その断熱効果により省エネルギー化および立ち上がり時間の短縮を図ることができる。
【００４２】
定着ローラと加圧ローラに挟まれる定着ベルトが固いと定着ニップ部形状が狙い通りでないが、本発明のように、ベルトの基体を層厚１５０μｍ以下のポリイミド樹脂とすることにより、ベルトも加圧ローラの形状に倣うため、定着前における記録材の定着ベルトへの接触による画像擦れをより一層確実に防止することができる。
【００４３】
本発明によれば、定着ベルトの表面もしくは中間層を厚さは５０μｍ以上の弾性層にすることにより、定着ベルト表面が、より加圧ローラの形状に倣い易くなるので、定着前における記録材の定着ベルトへの接触による画像擦れをより一層確実に防止することができる。
【００４４】
本発明によれば、加圧ローラの引っ込み量を規定することにより、定着前における記録材の定着ベルトへの接触による画像擦れをより確実に防止することができる。
【００４５】
本発明によれば、ベルト定着装置において、定着前における記録材の定着ベルトへの接触による画像擦れが防止されるので、画像の高画質化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の一例を示す全体構成図である。
【図２】本発明の要部となるベルト定着装置の構成を示す拡大図である。
【図３】ベルト定着装置における定着動作時の記録材の様子を示す拡大図である。
【図４】定着ローラおよび加圧ローラの形状と定着時の記録材の状態を、記録材排出側から見た拡大図である。
【図５】本発明に係る定着ベルトの構成を示す部分拡大断面図である。
【符号の説明】
６０                ベルト定着装置
６１                定着ベルト
６１ｃ              定着ベルトの基体
６１ａ              定着ベルトの表層（弾性層）
６１ｂ              定着ベルトの中間層（弾性置）
６２                加圧ローラ
６２ａ、６２ｂ      両端部
６２ｃ              中央部
６３                定着ローラ
６３ａ、６３ｂ      両端部
６３ｃ              中央部
１００、１０１      回転中心線
Ｘ                  引っ込み量
Ｙ                  突出量
【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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