定着装置
【課題】周速差の発生による画像ズレ、左右へのベルト寄りを解決した定着装置を提供する。
【解決手段】ヒータ255を具備するベルト251aとベルト251aとニップ部を形成するベルト251bとニップ部Aにおいてベルト251aの内側に配置された駆動ローラ252aと、ベルト251bの内側に駆動ローラ252aと対向して従動ローラ252bとを配置した定着装置において、ベルト251a,251bの両端部には、複数の穴が等間隔に、かつベルト251a,251bの穴がニップ部にて重なるように同じ間隔で設けられた穴列が形成され、ローラ252a,252bは、ベルト251a,251bの穴に相当する位置に凸部252a2,252b2と凹部252a3,252b3が交互に設けられ、駆動ローラが回転したときに、駆動ローラの凸部と従動ローラの凹部とが、駆動ローラの凹部と従動ローラの凸部とが嵌合するように配置された定着装置である。
【解決手段】ヒータ255を具備するベルト251aとベルト251aとニップ部を形成するベルト251bとニップ部Aにおいてベルト251aの内側に配置された駆動ローラ252aと、ベルト251bの内側に駆動ローラ252aと対向して従動ローラ252bとを配置した定着装置において、ベルト251a,251bの両端部には、複数の穴が等間隔に、かつベルト251a,251bの穴がニップ部にて重なるように同じ間隔で設けられた穴列が形成され、ローラ252a,252bは、ベルト251a,251bの穴に相当する位置に凸部252a2,252b2と凹部252a3,252b3が交互に設けられ、駆動ローラが回転したときに、駆動ローラの凸部と従動ローラの凹部とが、駆動ローラの凹部と従動ローラの凸部とが嵌合するように配置された定着装置である。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機、ファクシミリ、プリンタなどに適用され、トナーを用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置に係り、特にトナー画像を加熱して定着するトナー像定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法や静電記録法を利用した画像形成装置を用いることにより、静電潜像を経て画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。例えば、電子写真法においては、画像情報は、帯電工程に続く露光工程により感光体上に静電潜像とされた後、現像剤で顕像化され、次いで転写工程及び定着工程を経て画像情報が再生される。
複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機等の画像形成装置においては、上述の定着工程において、紙などの記録媒体上に転写されて担持されている未定着画像を定着して複写物や印刷出力とすることがある。
定着に用いられる定着装置には、一対のローラを対向させて配置し、一方のローラを加熱ローラとして用い、他方のローラを記録媒体の加圧ローラとしてニップ部を形成する構成がある。または、複数のベルトを用いて、同様に対向して配置してニップ部を形成する構成がある。この構成では加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ部に記録媒体を挟持させて搬送しながら熱及び圧力を加えながら未定着画像を融着させて定着する。
【０００３】
従来から、上述した定着装置では、画像を加熱するニップ部を通過するニップ時間の確保は重要な課題であった。例えば、定着ローラに対してゴムローラを加圧した場合などゴムを柔らかくまたゴム肉厚を厚くし、強くゴムローラを押し当てることでゴムが変形し定着ローラ側へ座屈することで接触幅、所謂ニップ幅を確保してきた。しかし、ゴムへの押し付け圧を高くしてもゴムの柔らかさや押し付け圧には限界がある。また、ゴムを柔らかくすると形状の維持が難しくなり、さらに、押し付け圧力を強くするとゴムローラ自身が変形してしまう。このため、ゴムの代わりに、非常に柔らかい発泡状ゴム（以下、「スポンジゴム」と記す。）を用いることで、適度な押し付け圧でも充分なニップ幅が確保できるようになった。しかし、スポンジゴムは寿命が短く、繰り返し圧縮、開放でゴムスポンジが疲労しスポンジの脆性破壊が起こり、初期性能の維持がむずかしかった。
【０００４】
これらに対して、複数のベルトで挟み込みニップ時間を長くとるという方法がある。この方法は、ベルトにより挟み込む方法であり、密着によるニップの長さはベルトの周長が許す限り任意である。しかし、ベルトの駆動においてローラとベルト内面のスベリ、またつれまわりの対向ベルトのスベリがあり、特に画像をニップした時にベルト同士の接触が失われてスベリが大きくなり、定着ベルトと加圧ベルトの対向部の周速差が発生し画像ズレの問題が発生していた。また、薄いベルトを複数枚使用しており、おのおのが左右いずれかに移動し寄ってしまうという問題もあり、早急な解決が望まれていた。
特許文献１では、ラミネート装置において、位置合わせ機構を設けて一対のベルトの位置を合わせる技術が提案されている。これは対向するローラ同士とギヤで噛み合わせ、さらにローラとベルトもギヤ等により噛み合わせたものであり、ローラの周長差がある場合には、ローラ同士のギヤ駆動によって強制的にスリップを起こしてしまうという不具合があった。
特許文献２では、駆動ローラのピンがベルトの穴に嵌合しながら駆動される定着装置が提案されている。この定着装置では、ベルトの駆動が安定しているが、１ベルトなのでニップ幅が狭く、このため厚紙や高速時の画質には限界があった。
特許文献３では、加熱ローラのピンが加圧ベルトの穴と勘合して駆動され定着装置が提案されている。この定着装置では、加熱ローラと加圧ベルトの速度が同一に保たれるが、１ベルトなのでニップ幅が狭く、このため厚紙や高速時の画質には限界があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、周速差の発生による画像ズレ、左右へのベルト寄りを同時に解決した定着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】
【０００６】
すなわち、以下の１ないし６の発明によって、上記課題は解決される。
１．内部にヒータを具備する無端状の第１ベルトと、該第１ベルトとニップ部を形成する無端状の第２ベルトと、ニップ部において前記第１ベルトの内側に配置された回転可能な駆動ローラと、前記第２ベルトの内側に、前記駆動ローラと対向して前記第１ベルトと前記第２ベルトを挟み込んで押圧する回転可能な従動ローラとを配置した定着装置において、
第１ベルト及び第２ベルトの両端部には、それぞれ移動方向に沿って複数の穴が等間隔に、かつ第１ベルトの穴と第２ベルトの穴がニップ部にて重なるように同じ間隔で設けられた穴列が形成され、駆動ローラ及び従動ローラは、前記ベルトの穴に相当する位置に凸部と凹部が交互に設けられ、駆動ローラが回転したときに、駆動ローラの凸部と従動ローラの凹部とが嵌合し、かつ駆動ローラの凹部と従動ローラの凸部とが嵌合するように配置されていることを特徴とする定着装置である。
２．前記１に記載のベルト定着装置において、第１ベルト及び第２ベルトに大きさが異なる二種の穴を交互に設けられ、該第１ベルト及び第２ベルトは径の異なる穴が重なるように配置され、駆動ローラと第１ベルトが回転駆動され、駆動ローラの凸部が第１ベルト及び第２ベルトの穴に挿入されるとき、駆動ローラに接する第１ベルトの穴が第２ベルトの穴よりも大きくなるように配置されたことを特徴とする定着装置である。
３．前記２に記載のベルト定着装置において、第１ベルト及び第２ベルトの両端の穴列の少なくとも一方端の穴列は、円形の穴からなる穴列であり、駆動ローラの凹凸部及び従動ローラの凹凸部が、前記円径の穴と略同径の円形であることを特徴とする定着装置である。
４．前記３に記載のベルト定着装置において、第１ベルト及び第２ベルトの両端の穴列の少なくとも一方端の穴列は、長円形の穴からなる穴列であることを特徴とする定着装置である。
５．駆動ローラの凹凸部及び従動ローラの凹凸部の先端部が樹脂又は弾性体で形成され、先端部以外は金属で形成されていることを特徴とする定着装置である。
６．潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に露光し潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、像担持体表面の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置と、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、前記定着装置は、前記１ないし５のいずれかに記載のベルト定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の定着装置によれば、ベルトの揺れ防止による画像ズレや転写紙のシワ発生、ジターが防止され、また、ベルト寄り、ベルトのシワ発生、ベルトの亀裂、ベルト端部との側板とのこすれが防止される。
また、本発明の定着装置を画像形成装置に装着すると良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の定着装置の一例を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の定着装置の一例を示す断面概略図である。
【図４】本発明の定着装置の一例を示す部分断面概略図である。
【図５】本発明の定着装置に係るベルトの概略斜視図及び側面図である。
【図６】本発明の定着装置に係るベルトの概略斜視図及び側面図である。
【図７】本発明の定着装置に係るベルトの概略斜視図及び側面図である。
【図８】本発明の定着装置に係るベルトの概略斜視図及び側面図である。
【図９】本発明の定着装置に係る駆動ローラの概略斜視図である。
【図１０】本発明の定着装置の一例を示す部分断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における実施の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１０】
図１は、この発明の画像形成方法を実施する画像形成装置を示す全体構成図であり、ここではその一例としてカラー画像形成装置を示している。このカラー画像形成装置１は中間転写ベルト１１を用いたタンデム型の電子写真装置であり、最下部に給紙テーブル２を、その上方に画像形成装置本体１を、さらにその上部にスキャナ３及び原稿自動給送装置（ＡＤＦ）４をそれぞれ設けてある。
発明の画像形成方法は、図１に示す画像形成装置１によって、静電潜像形成工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程、定着工程等が行われる。以下に、そのための画像形成装置１の構成について詳述する。
画像形成装置本体１には、ほぼ中央に無端状の中間転写ベルト１１を備えた転写装置９が設けてあり、中間転写ベルト１１は駆動ローラ１４と従動ローラ１５、１６により張架され、回転駆動される。従動ローラ１５の左方には、図示しないベルトクリーニング装置により、画像転写後その表面に残留する残留トナーが除去されて次の画像形成に備えられる。
駆動ローラ１４と従動ローラ１５との間に架け渡された直線状の中間転写ベルト１１の上方には、その移動方向に沿って、感光体５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５K（以下、色を特定する必要がない場合には単に感光体５という）を、回転可能に設けてあり、その周りには現像装置７、帯電装置６、感光体クリーニング装置８を設けてある。これらを一つのユニットとして画像形成ユニット１０を形成する。この画像形成ユニット１０の現像装置７によって現像工程が行われる。
また、感光体５には、レーザ光を照射する公知の露光装置２１が設けられている。この露光装置２１で静電潜像形成工程が行われる。
一次転写手段を構成する一次転写ローラ９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋが設けてある。この感光体５の近傍には、画像濃度検出手段２９がそれぞれ設けられている。さらに、感光体５の周りには、そのほかに図示しない除電装置、潤滑剤塗布装置をそれぞれ設けてあり、これらは１つの画像形成部１０を構成している。
一方、中間転写ベルト１１の下側には二次転写手段を構成する二次転写装置２２を設けてある。この二次転写装置２２が中間転写ベルト１１を介して従動ローラ１６に圧接するようになっている。そして、この二次転写装置２２が中間転写ベルト１１との間に送り込まれる記録媒体として用紙Ｐに、中間転写ベルト１１上のトナー画像を一括転写する。
二次転写装置２２の用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐ上に形成されたトナー画像を無端状の定着ベルトに加圧ローラで加熱・圧接するベルト定着装置２５が設けられている。画像転写後の用紙Ｐは、一対のローラ２３、２３間に架け渡された無端状の搬送ベルト２４によってベルト定着装置２５へ搬送される。なお、この二次転写装置２２は転写ローラや非接触のチャージャを用いた転写方式であっても差し支えない。この中間転写ベルト１１を含む転写装置９で転写工程が行われる。
そして、この二次転写装置２２の下側には、用紙表裏両面に画像を形成する際に用紙Ｐを反転させる用紙反転装置２８を設けてある。
【００１１】
上記のような構成からなるカラー画像形成装置１でカラーのコピーをとるときは、通常、原稿自動給送装置４の原稿台３０上に原稿をセットするが、手動で原稿をセットする場合には、原稿自動給送装置４を開いてスキャナ３のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、この原稿が原稿自動給送装置４を閉じることによりコンタクトガラス３２へ押圧する。
次に、図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動給送装置４に原稿をセットしたときは原稿が自動でコンタクトガラス３２上に給送され、手動でコンタクトガラス３２上にセットしたときは直ちにスキャナ３が作動し、第一走行体３３及び第二走行体３４が走行を開始する。これにより、第一走行体３３の光源からの光が原稿に向けて照射され、さらに第二走行体３４の一対のミラーにより１８０度方向を変えて結象レンズ３５を通り読取りセンサ３６に入射して原稿の内容が読取られる。
また、上述したスタートスイッチの押下により、中間転写ベルト１１が回動を開始すると同時に各感光体５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｋも回動を開始してそれぞれの感光体上にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各単色画像を形成する。このようにして各感光体上に形成された各単色画像は、図1で時計回り方向に回動する中間転写ベルト１１上に重ね合わせて順次転写されてフルカラーの合成カラー画像が形成される。
【００１２】
一方、給紙テーブル２内の選択された給紙段の給紙ローラ４２が回転し、給紙ユニット４３内の選択された給紙トレイ４４から用紙Ｐが繰り出され、分離ローラ４５により一枚に分離されて搬送ガイド板４８に搬送される。繰り出された用紙Ｐは搬送ローラ４７により複写機本体１に搬送され、レジストローラ４９に当接して一旦停止状態になる。レジストローラ４９は中間転写ベルト１１上のカラー画像に合わせた正確なタイミングで回転を開始し、停止状態にあった用紙Ｐを中間転写ベルト１１と二次転写ローラ２２との間に送り込み、用紙Ｐ上に上記の二次転写装置２２によりカラー画像を転写する。カラー画像が転写された用紙Ｐは、搬送機能も有する二次転写装置２２により、ベルト定着装置２５へ搬送され、加熱・加圧されて転写画像が定着される。このベルト定着装置２５によって定着工程が行われる。
その後、排出側に案内され、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出されてスタックされる。
なお、両面コピーモードが選択されている場合には、表面に画像を形成した用紙Ｐは用紙反転装置２８側に搬送され、反転して再び２次転写位置２２へ導かれ、裏面に画像が形成された後、排出ローラ５６により排紙トレイ上に排出されてスタックされる。また、ブラック単色画像を中間転写ベルト１１上に形成する場合には、駆動ローラ１４以外の従動ローラ１５、１６を移動させてイエロー、シアン、マゼンタの感光体５Ｙ、５Ｃ、５Ｍを中間転写ベルト１１から離間させるようにしている。なお、図１に示したタンデム型でなく、感光体５が一つしかない所謂１ドラム型の画像形成装置１にあっては、ファーストコピー速度を早くするために、最初に黒色を作像するのが一般的であり、その後原稿がカラーの場合のみ残りの色の作像を行うようにしている。
【００１３】
本発明の定着装置は、内部にヒータを具備する無端状の第１ベルト（以下、「第１ベルト」と記す）と、該第１ベルトとニップ部を形成する無端の第２ベルト（以下、「第２ベルト」と記す）と、ニップ部において第１ベルトの内側に配置された回転可能な駆動ローラと、第２ベルトの内側に、前記駆動ローラと対向して第１ベルトと第２ベルトを挟み込んで押圧する回転可能な従動ローラとを配置した定着装置において、第１ベルト及び第２ベルトの両端部には、それぞれ移動方向に沿って複数の穴が等間隔に、かつ第１ベルトの穴と第２ベルトの穴はニップ部にて重なるように同じ間隔で設けられてあり、駆動ローラ及び従動ローラは、ベルトの穴に相当する位置に凸部と凹部が交互に設けられ、駆動ローラが回転したときに、駆動ローラの凸部と従動ローラの凹部とが嵌合し、かつ駆動ローラの凹部と従動ローラの凸部とが嵌合するように配置されている。
図２は、ベルト定着装置の全体を示す斜視図である。図３は、本発明のベルト定着装置における正面の構成を示す断面図である。図４は、図３の部分拡大図である。
図２及び３に示すように、無端状ベルトである上方にある第１ベルト２５１ａ及び下方に置かれている第２ベルト２５１ｂが対向して配置されている。これらの第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂの内部にはそれぞれ設けられた駆動ローラ２５２ａ及び従動ローラ２５２ｂによって、これらのニップローラ軸間が図示しない圧縮バネ等の加圧部材により加圧されている。駆動ローラ２５２ａ及び従動ローラ２５２ｂは、不図示の駆動源から、それぞれ不図示のギヤを介して等速に駆動される。また、駆動ローラ２５２ａ及び従動ローラ２５２ｂは、金属の芯金の外周に、ゴムを巻いた構成になっている。
また、第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂの内部には、駆動ローラ２５２ａ及び従動ローラ２５２ｂとともにそれぞれ第１ガイドローラ２５３ａ及び第２ガイドローラ２５３ｂは、それぞれ第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂ内部でニップ部Ａの上流に設けられており、これによって、直線的に搬送されている領域で、上方にある第１ベルト２５１ａ及び下方に置かれている第２ベルト２５１ｂが接触しているニップ部Ａ（図３のＡ）を形成するためのガイド的な役割を果たしている。これらのガイドローラ軸間が図示しない圧縮バネ等の加圧部材により加圧されている。
第１ガイドローラ２５３ａ及び第２ガイドローラ２５３ｂも、金属の芯金に柔らかいゴムまたはゴムスポンジの弾性体が設けられている。ここで、ニップ部Ａは円管状ベルトが円に戻ろうとする反力によってある程度のニップ圧が得られる。
第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂの両端と、駆動ローラ２５２ａ及び従動ローラ２５２ｂと、第１ガイドローラ２５３ａ及び第２ガイドローラ２５３ｂ等の駆動部材は、図２に示すように、前側側板２５８ａ、後側側板２５８ｂに設けられる軸受に軸支され、定着装置駆動部２６を構成している。図２において、２５７は寄り止め板、２５９はステイである。
【００１４】
駆動ローラ２５２ａは、第１駆動リング２５２ａ１、ピン２５２ａ２、穴２５２ａ３を有し、駆動ローラ２５２ｂは、第２駆動リング２５２ｂ１、ピン２５２ｂ２、穴２５２ｂ３を有している。ピン２５２ａ２と穴２５２ｂ３、ピン２５２ｂ２と穴２５２ａ３とは、第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂに設けられた穴を介して嵌合する。図４においては、ピン２５２ａ２と穴２５２ｂ３とが嵌合している。
図５、６、７及び８は、ベルトの構成を示す概略斜視図及び側面図である。図９は、駆動ローラの斜視図及び駆動ローラの凹凸部分の拡大図である。
図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）及び図８（ａ）に示すように、ベルト２５１ａの長手方向両端部には複数の穴が一定の間隔で設けられ、穴列が形成されている。図５（ｂ）に示す穴列２５１ａ５は、径が同一の円径の穴をベルトの両端に設けたものである。図６（ｂ）に示す穴列２５１ａ６は、径の異なる二種の円形の穴を交互に設けたものであり、径の同じ穴同士が対向している。図７（ｂ）に示す穴列２５１ａ７は、長径が同じで短径の異なる二種の長円形の穴を交互に設けたものであるが、長径と短径の両方が異なっていてもよい。ここで、長円とは、二つの半円を直線で結んだ形をいう。図８（ｂ）に示す穴列２５１ａ８は、図６（ｂ）に示す穴列２５１ａ６と同様の穴列がベルトの一端に設けられ、図７（ｂ）に示す穴列２５１ａ７と同様の穴列がベルトの他端に設けられたものである。この場合、円の直径と長円の短径が同一である。
第２ベルト２５１ｂにおいても第１ベルト２５１ａに設けられた穴列と同様の穴列が設けられている。
【００１５】
一方、図９（ａ）に示すように、駆動ローラ２５２ａの軸方向両端には第１駆動リング２５２ａ１が取り付けられており、この第１駆動リング２５２ａ１には、図９（ｂ）に示すように、複数のピン２５２ａ２と複数の穴２５２ａ３が交互に設けられている。第１駆動リング２５２ａ１のピン２５２ａ２と穴２５２ａ３の中心間隔はベルト２５１ａにおける穴の中心間隔と同じである。従動ローラ２５２ｂについても駆動ローラ２５２ａと同様である。
駆動ローラ２５２ａのピン径に対して、従動ローラ２５２ｂの穴径及びベルト２５１ｂの穴径は０．０１〜０．５ｍｍ程度に僅かに大きく設計されており、駆動ローラのピンが２枚のベルト２５１ａ及び２５１ｂに設けられた穴を介して従動ローラの穴に入るように組み付けられている。これは従動ローラのピンと駆動ローラの穴についても同様である。
駆動ローラが回転されるとベルトの穴に駆動ローラのピンと従動ローラのピンが互い違いに挿入されながら送られることで、駆動ローラ２５２ａ、第１ベルト２５１ａ、第２ベルト２５１ｂ、従動ローラ２５２ｂは等速で移動する。
【００１６】
図４において、ピン２５２ｂ２が第１ベルト２５１ａの穴２５２ａ４から外れようとする瞬間に、ピンとベルトの摺擦又は噛み込みが発生する場合がある。これによって、長期間での使用にて、ベルトの穴に亀裂が入り破損する場合がある。
そこで、図６に示すように、ベルトの穴径を交互に異ならす、すなわちピン径に対して例えば＋０．０５〜＋０．１ｍｍの公差で開けた穴と、ピン径に対して例えば＋０．２〜０．５ｍｍ程度としたものを交互に設けることが好ましい。第１ベルト２５１ａ、第２ベルト２５１ｂ共にこのような穴を設け、図１０に示すように、２枚のベルトの穴２５１ａ９及び２５１ｂ９を、小さい穴と大きい穴とが対向するように組み付けると、例えば図４において、ピン２５２ｂ２が穴２５１ａ４から外れようとする際のピンのベルト穴に対する噛み込みが解消され、経時におけるベルト破損の問題が解消される。
さらに、図７のように穴を長円とし、長径が同じで短径の異なる穴を交互に設け、第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂの穴が小さいものと大きいものが対抗するようにすることで、さらに長手方向のズレも同時に解消できるので、さらに効果的である。さらに、図８のように、一端の穴列を丸穴、一端の列が長穴とすることで、長手方向のズレに加えてベルトの寄りも防ぐことができるので、より効果的である。
【００１７】
第１ガイドローラ２５３ａ及び第２ガイドローラ２５３ｂは、第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂが大きなニップ部Ａ（図３）を形成するためのガイドの役割を果たす。ここで、ニップ部Ａは円管状のベルト２５１ａ及び２５１ｂが円に戻ろうとする反力によってニップ圧が得られる。
図３に示すように、ハロゲンヒータ２５５及び反射板２５６もベルトの内部に設けられ、内部から第１ベルト２５１ａの上部を集中加熱することによって、熱の逃げるスペースが非常に少なくなり、第１ベルト２５１ａの昇温効率が向上する。
【００１８】
第１ガイド２５４ａは、第１ベルト２５１ａの周方向については、ニップ部Ａ以外のベルト内面の大部分を規制するように構成されている（第２ガイド２５４ｂと第２ベルト２５１ｂについても同様である）。第１ベルト２５１ａの長手方向については、両端部、すなわち非画像部のみに第１ガイド２５４ａが設けられており、摺動抵抗及び熱容量を最小限に抑えるようにしている。第１ガイド２５４ａによって、ベルト駆動時の揺れが防止される。第１ベルト２５１ａ及び第ベルト２５１ｂは、駆動ローラ２５２ａ両端及び従動ローラ２５２ｂ両端に形成された、第１駆動リング２５２ａ１及び第２駆動リング２５２ｂ１よってそれぞれのローラとずれないように駆動されると同時に、対向した第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２４１ｂのズレが規制される。そして、従来公知の電子写真プロセスによりトナー画像が転写された紙が図のＢ方向から搬送され、ニップ部Ａにより加熱、加圧され、トナー画像が紙上に定着する。
ベルトの揺れについて説明する。ベルトは駆動されると、ニップ部出口では略直線ニップ部の慣性力によって図３おけるＣ方向に力を受け、ニップ部Ａ以外ではベルト全体がＣ方向に移動しようとする。しかしある程度ベルトが変形すると静止状態に戻ろうとする力も強くなりこの両者の力によって揺れが発生する。第１ベルト２５１ａ及び第ベルト２５１ｂを設けることで、この揺れを抑えることができる。
【００１９】
駆動や速度規制の正確さを同時に併せ持つためには、ピンの根元部分が垂直立ち上がりであり、ピンの高さが、第１ベルト２５１ａと第２ベルト２５１ｂとを合わせた厚さと同等の高さであるか、この高さに対して±（ベルト１枚の高さ）であることが好ましい。ピン及び穴の形状は緩和曲線を形成することがさらに好ましい。
以上より、本発明は、第１ベルト、第２ベルト、及び従動ローラの駆動と速度規制を行い、記録媒体がニップ部を通過した時に、画像がズレないように画像表面と定着面の速度差の発生を問題が生じないレベルに押さえ込みまた同時にベルトの寄りの発生も押さえる技術である。
本発明に使用する駆動ローラ及び従動ローラは、別途駆動リングにピンを設けたもの、あるいは穴加工を施したものをローラにはめ込む方法により作製することができる。この方法により穴あけ及びピン打ちが容易になり、特に穴あけの精度を上げることが可能である。さらにローラは比較的大きな重量物であり、これを加工するハンドリング、ローラの表面加工へのキズ防止などの手間などを考えると、コスト的には別途加工することが好ましい。ローラにはめ込む時には、ローラやリングにＤカットなどの刻みを入れてもよいし、微調整してイモねじなどで固定してもよい。部品点数を減らす点から、一体で製造してもよい。
【実施例】
【００２０】
（実施例１）
構成１
ベルト支持体厚さ ４０μｍ
ベルト弾性層 ２００μｍ
ベルト表層 ３０μｍ
定着ベルト径 ６０ｍｍ
加圧ベルト径 ６０ｍｍ
駆動ローラ径 ２０ｍｍ
従動ローラ径 ２０ｍｍ
ガイドローラ径 １２ｍｍ
駆動ローラ端部凸ピン数 ６本
駆動ローラ端部凹穴数 ６個
従動ローラ端部凸ピン数 ６本
従動ローラ端部凹穴数 ６個
凸ピン径 ２．５ｍｍ
凹穴径 ２．５ｍｍ
ベルト穴径 ２．５ｍｍ
ピン立ち上り垂直部 ５００μｍ
ピンの長さ １ｍｍ
穴の深さ １ｍｍ
ピン垂直部以降 緩和曲線（インボリュート近似）
ピン及び穴配置はローラ両端部に配置し、穴は丸穴であり側壁はインボリュート近似形成。
駆動ローラと従動ローラの軸間加圧力 ５〜９ｋｇ
ガイドローラローラ軸間の加圧力 １〜４ｋｇ
【００２１】
上記構成１で実験を行った結果、画像ズレなどの問題は一切検出されなかった。
この構成１において＜ピン間隔に対してベルトの穴間隔は一致しなければならず、またピンはローラ外周を均等割した位置に対応し、ベルト穴はベルト全周にわたって均等位置になければならない。これは不均等部分があれば、実施例１についてはローラ外周長は６２．８ｍｍで周長の１／１２は５．２３ｍｍである。ベルトの外周長は１８８．４ｍｍであるので５．２３ｍｍで割り切れ穴配置に関する矛盾は発生しなかった。
また、凸ピン凹穴などはそれぞれ−公差か＋公差であれば好都合であり、適度なガタがあることで噛み込みの発生がない。また逆公差であれば当然噛み込みやピンが穴に入らないということもありうる。しかし、これは本発明の本質ではなく、常識的な設計調整項目であり、所謂常識さえはずさなければ特に問題はない。当然ベルト穴にしても然りであり、穴であるので＋公差となる。
また、ローラに対して同じ周期の重なりを問題視するのであればローラピン偶数個に対してベルト穴数は奇数個またその逆の形に設定することで周期の一致による問題の発生を防ぐことが可能となる。更にピンの長さや、穴の深さまた直径なども常識の範囲の設計事項である。
【００２２】
（実施例２）
構成１において、定着ベルト径及び加圧ベルト径を４０ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして実験を行ったところ、画像ズレやベルト寄りの問題発生は全くなかった。
（実施例３）
構成１において、凹穴及びベルト穴を長円径（長径３．５ｍｍ、短径２．５ｍｍ）とした以外は、実施例１と同様にして実験を行ったところ、で寄り方向の公差を小さめ（±０．４ｍｍ）にすることができた。
（実施例４）
構成１において、ピン数を増やし１２本として分割を細かくした以外は、実施例１と同様にして実験を行ったところ、より細かなジターが観測されなくなった。
【００２３】
（比較例）
構成１において、ピン及び穴をそれぞれ両端ではなく片側に設けた以外は、実施例１と同様にして実験を行ったところ、ベルトのシワ発生頻度が高くなり、また穴にかかる応力が大きくなるために亀裂が入りやすくなった。
（比較例２）
構成１において、ピン及び穴を設けなかった以外は、実施例１と同様にして実験を行ったところ、画像がズレベルトも大きな寄りが発生し側板とぶつかりこすれあった。
【符号の説明】
【００２４】
１ 画像形成装置
２ 給紙テーブル
３ スキャナ
４ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
５ 感光体
６ 帯電装置
７ 現像装置
８ クリーニング装置
９ １次転写装置
１０ 画像形成ユニット
１１ 中間転写体
２１ 露光装置
２２ ２次転写装置
２４ ２次転写ベルト
２５ ベルト定着装置
２５１ａ 第１ベルト
２５１ａ５、２５１ａ６、２５１ａ７、２５１ａ８ 穴列
２５１ａ４、２５１ａ９ 穴
２５１ｂ 第２ベルト
２５１ｂ４、２５１ｂ９ 穴
２５２ａ 駆動ローラ
２５２ａ１ 第１駆動リング
２５２ａ２ ピン
２５２ａ３ 穴
２５２ｂ 従動ローラ
２５２ｂ１ 第２駆動リング
２５２ｂ２ ピン
２５２ｂ３ 穴
２５３ａ 第１ガイドローラ
２５３ｂ 第２ガイドローラ
２５４ａ 第１ガイド
２５４ｂ 第２ガイド
２５５ ヒータ
２５６ 反射板
２５８ａ 前側側板
２５８ｂ 後側側板
２５９ ステイ
２６ ベルト定着装置駆動部
４１ ガイド部
４２ 給紙ローラ
４３ 側板
４４ 給紙トレイ
４５ 分離部
４６ 保持部材
４７ 搬送ローラ
４８ 搬送ガイド板
４９ レジストローラ
５０ 回転体部材
５６ 排出ローラ
５７ 排紙トレイ
Ａ ニップ部
Ｂ 力の方向
Ｃ記録紙の搬送方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開２００６−７６９３号公報
【特許文献２】特開平４−３０５６７５号公報
【特許文献３】特許３１２８１００号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は複写機、ファクシミリ、プリンタなどに適用され、トナーを用いて画像を形成する電子写真方式の画像形成装置に係り、特にトナー画像を加熱して定着するトナー像定着装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真法や静電記録法を利用した画像形成装置を用いることにより、静電潜像を経て画像情報を可視化する方法は、現在様々な分野で利用されている。例えば、電子写真法においては、画像情報は、帯電工程に続く露光工程により感光体上に静電潜像とされた後、現像剤で顕像化され、次いで転写工程及び定着工程を経て画像情報が再生される。
複写機、ファクシミリ、プリンタ、印刷機等の画像形成装置においては、上述の定着工程において、紙などの記録媒体上に転写されて担持されている未定着画像を定着して複写物や印刷出力とすることがある。
定着に用いられる定着装置には、一対のローラを対向させて配置し、一方のローラを加熱ローラとして用い、他方のローラを記録媒体の加圧ローラとしてニップ部を形成する構成がある。または、複数のベルトを用いて、同様に対向して配置してニップ部を形成する構成がある。この構成では加熱ローラと加圧ローラとの間のニップ部に記録媒体を挟持させて搬送しながら熱及び圧力を加えながら未定着画像を融着させて定着する。
【０００３】
従来から、上述した定着装置では、画像を加熱するニップ部を通過するニップ時間の確保は重要な課題であった。例えば、定着ローラに対してゴムローラを加圧した場合などゴムを柔らかくまたゴム肉厚を厚くし、強くゴムローラを押し当てることでゴムが変形し定着ローラ側へ座屈することで接触幅、所謂ニップ幅を確保してきた。しかし、ゴムへの押し付け圧を高くしてもゴムの柔らかさや押し付け圧には限界がある。また、ゴムを柔らかくすると形状の維持が難しくなり、さらに、押し付け圧力を強くするとゴムローラ自身が変形してしまう。このため、ゴムの代わりに、非常に柔らかい発泡状ゴム（以下、「スポンジゴム」と記す。）を用いることで、適度な押し付け圧でも充分なニップ幅が確保できるようになった。しかし、スポンジゴムは寿命が短く、繰り返し圧縮、開放でゴムスポンジが疲労しスポンジの脆性破壊が起こり、初期性能の維持がむずかしかった。
【０００４】
これらに対して、複数のベルトで挟み込みニップ時間を長くとるという方法がある。この方法は、ベルトにより挟み込む方法であり、密着によるニップの長さはベルトの周長が許す限り任意である。しかし、ベルトの駆動においてローラとベルト内面のスベリ、またつれまわりの対向ベルトのスベリがあり、特に画像をニップした時にベルト同士の接触が失われてスベリが大きくなり、定着ベルトと加圧ベルトの対向部の周速差が発生し画像ズレの問題が発生していた。また、薄いベルトを複数枚使用しており、おのおのが左右いずれかに移動し寄ってしまうという問題もあり、早急な解決が望まれていた。
特許文献１では、ラミネート装置において、位置合わせ機構を設けて一対のベルトの位置を合わせる技術が提案されている。これは対向するローラ同士とギヤで噛み合わせ、さらにローラとベルトもギヤ等により噛み合わせたものであり、ローラの周長差がある場合には、ローラ同士のギヤ駆動によって強制的にスリップを起こしてしまうという不具合があった。
特許文献２では、駆動ローラのピンがベルトの穴に嵌合しながら駆動される定着装置が提案されている。この定着装置では、ベルトの駆動が安定しているが、１ベルトなのでニップ幅が狭く、このため厚紙や高速時の画質には限界があった。
特許文献３では、加熱ローラのピンが加圧ベルトの穴と勘合して駆動され定着装置が提案されている。この定着装置では、加熱ローラと加圧ベルトの速度が同一に保たれるが、１ベルトなのでニップ幅が狭く、このため厚紙や高速時の画質には限界があった。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、周速差の発生による画像ズレ、左右へのベルト寄りを同時に解決した定着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】
【０００６】
すなわち、以下の１ないし６の発明によって、上記課題は解決される。
１．内部にヒータを具備する無端状の第１ベルトと、該第１ベルトとニップ部を形成する無端状の第２ベルトと、ニップ部において前記第１ベルトの内側に配置された回転可能な駆動ローラと、前記第２ベルトの内側に、前記駆動ローラと対向して前記第１ベルトと前記第２ベルトを挟み込んで押圧する回転可能な従動ローラとを配置した定着装置において、
第１ベルト及び第２ベルトの両端部には、それぞれ移動方向に沿って複数の穴が等間隔に、かつ第１ベルトの穴と第２ベルトの穴がニップ部にて重なるように同じ間隔で設けられた穴列が形成され、駆動ローラ及び従動ローラは、前記ベルトの穴に相当する位置に凸部と凹部が交互に設けられ、駆動ローラが回転したときに、駆動ローラの凸部と従動ローラの凹部とが嵌合し、かつ駆動ローラの凹部と従動ローラの凸部とが嵌合するように配置されていることを特徴とする定着装置である。
２．前記１に記載のベルト定着装置において、第１ベルト及び第２ベルトに大きさが異なる二種の穴を交互に設けられ、該第１ベルト及び第２ベルトは径の異なる穴が重なるように配置され、駆動ローラと第１ベルトが回転駆動され、駆動ローラの凸部が第１ベルト及び第２ベルトの穴に挿入されるとき、駆動ローラに接する第１ベルトの穴が第２ベルトの穴よりも大きくなるように配置されたことを特徴とする定着装置である。
３．前記２に記載のベルト定着装置において、第１ベルト及び第２ベルトの両端の穴列の少なくとも一方端の穴列は、円形の穴からなる穴列であり、駆動ローラの凹凸部及び従動ローラの凹凸部が、前記円径の穴と略同径の円形であることを特徴とする定着装置である。
４．前記３に記載のベルト定着装置において、第１ベルト及び第２ベルトの両端の穴列の少なくとも一方端の穴列は、長円形の穴からなる穴列であることを特徴とする定着装置である。
５．駆動ローラの凹凸部及び従動ローラの凹凸部の先端部が樹脂又は弾性体で形成され、先端部以外は金属で形成されていることを特徴とする定着装置である。
６．潜像を形成する像担持体と、像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、帯電した像担持体表面に露光し潜像を書き込む露光装置と、像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、像担持体表面の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置と、像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、前記定着装置は、前記１ないし５のいずれかに記載のベルト定着装置であることを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の定着装置によれば、ベルトの揺れ防止による画像ズレや転写紙のシワ発生、ジターが防止され、また、ベルト寄り、ベルトのシワ発生、ベルトの亀裂、ベルト端部との側板とのこすれが防止される。
また、本発明の定着装置を画像形成装置に装着すると良好な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の定着装置の一例を示す概略斜視図である。
【図３】本発明の定着装置の一例を示す断面概略図である。
【図４】本発明の定着装置の一例を示す部分断面概略図である。
【図５】本発明の定着装置に係るベルトの概略斜視図及び側面図である。
【図６】本発明の定着装置に係るベルトの概略斜視図及び側面図である。
【図７】本発明の定着装置に係るベルトの概略斜視図及び側面図である。
【図８】本発明の定着装置に係るベルトの概略斜視図及び側面図である。
【図９】本発明の定着装置に係る駆動ローラの概略斜視図である。
【図１０】本発明の定着装置の一例を示す部分断面概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下に、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における実施の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
【００１０】
図１は、この発明の画像形成方法を実施する画像形成装置を示す全体構成図であり、ここではその一例としてカラー画像形成装置を示している。このカラー画像形成装置１は中間転写ベルト１１を用いたタンデム型の電子写真装置であり、最下部に給紙テーブル２を、その上方に画像形成装置本体１を、さらにその上部にスキャナ３及び原稿自動給送装置（ＡＤＦ）４をそれぞれ設けてある。
発明の画像形成方法は、図１に示す画像形成装置１によって、静電潜像形成工程、現像工程、転写工程、クリーニング工程、定着工程等が行われる。以下に、そのための画像形成装置１の構成について詳述する。
画像形成装置本体１には、ほぼ中央に無端状の中間転写ベルト１１を備えた転写装置９が設けてあり、中間転写ベルト１１は駆動ローラ１４と従動ローラ１５、１６により張架され、回転駆動される。従動ローラ１５の左方には、図示しないベルトクリーニング装置により、画像転写後その表面に残留する残留トナーが除去されて次の画像形成に備えられる。
駆動ローラ１４と従動ローラ１５との間に架け渡された直線状の中間転写ベルト１１の上方には、その移動方向に沿って、感光体５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５K（以下、色を特定する必要がない場合には単に感光体５という）を、回転可能に設けてあり、その周りには現像装置７、帯電装置６、感光体クリーニング装置８を設けてある。これらを一つのユニットとして画像形成ユニット１０を形成する。この画像形成ユニット１０の現像装置７によって現像工程が行われる。
また、感光体５には、レーザ光を照射する公知の露光装置２１が設けられている。この露光装置２１で静電潜像形成工程が行われる。
一次転写手段を構成する一次転写ローラ９Ｙ、９Ｃ、９Ｍ、９Ｋが設けてある。この感光体５の近傍には、画像濃度検出手段２９がそれぞれ設けられている。さらに、感光体５の周りには、そのほかに図示しない除電装置、潤滑剤塗布装置をそれぞれ設けてあり、これらは１つの画像形成部１０を構成している。
一方、中間転写ベルト１１の下側には二次転写手段を構成する二次転写装置２２を設けてある。この二次転写装置２２が中間転写ベルト１１を介して従動ローラ１６に圧接するようになっている。そして、この二次転写装置２２が中間転写ベルト１１との間に送り込まれる記録媒体として用紙Ｐに、中間転写ベルト１１上のトナー画像を一括転写する。
二次転写装置２２の用紙搬送方向下流側には、用紙Ｐ上に形成されたトナー画像を無端状の定着ベルトに加圧ローラで加熱・圧接するベルト定着装置２５が設けられている。画像転写後の用紙Ｐは、一対のローラ２３、２３間に架け渡された無端状の搬送ベルト２４によってベルト定着装置２５へ搬送される。なお、この二次転写装置２２は転写ローラや非接触のチャージャを用いた転写方式であっても差し支えない。この中間転写ベルト１１を含む転写装置９で転写工程が行われる。
そして、この二次転写装置２２の下側には、用紙表裏両面に画像を形成する際に用紙Ｐを反転させる用紙反転装置２８を設けてある。
【００１１】
上記のような構成からなるカラー画像形成装置１でカラーのコピーをとるときは、通常、原稿自動給送装置４の原稿台３０上に原稿をセットするが、手動で原稿をセットする場合には、原稿自動給送装置４を開いてスキャナ３のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、この原稿が原稿自動給送装置４を閉じることによりコンタクトガラス３２へ押圧する。
次に、図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動給送装置４に原稿をセットしたときは原稿が自動でコンタクトガラス３２上に給送され、手動でコンタクトガラス３２上にセットしたときは直ちにスキャナ３が作動し、第一走行体３３及び第二走行体３４が走行を開始する。これにより、第一走行体３３の光源からの光が原稿に向けて照射され、さらに第二走行体３４の一対のミラーにより１８０度方向を変えて結象レンズ３５を通り読取りセンサ３６に入射して原稿の内容が読取られる。
また、上述したスタートスイッチの押下により、中間転写ベルト１１が回動を開始すると同時に各感光体５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｋも回動を開始してそれぞれの感光体上にイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各単色画像を形成する。このようにして各感光体上に形成された各単色画像は、図1で時計回り方向に回動する中間転写ベルト１１上に重ね合わせて順次転写されてフルカラーの合成カラー画像が形成される。
【００１２】
一方、給紙テーブル２内の選択された給紙段の給紙ローラ４２が回転し、給紙ユニット４３内の選択された給紙トレイ４４から用紙Ｐが繰り出され、分離ローラ４５により一枚に分離されて搬送ガイド板４８に搬送される。繰り出された用紙Ｐは搬送ローラ４７により複写機本体１に搬送され、レジストローラ４９に当接して一旦停止状態になる。レジストローラ４９は中間転写ベルト１１上のカラー画像に合わせた正確なタイミングで回転を開始し、停止状態にあった用紙Ｐを中間転写ベルト１１と二次転写ローラ２２との間に送り込み、用紙Ｐ上に上記の二次転写装置２２によりカラー画像を転写する。カラー画像が転写された用紙Ｐは、搬送機能も有する二次転写装置２２により、ベルト定着装置２５へ搬送され、加熱・加圧されて転写画像が定着される。このベルト定着装置２５によって定着工程が行われる。
その後、排出側に案内され、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出されてスタックされる。
なお、両面コピーモードが選択されている場合には、表面に画像を形成した用紙Ｐは用紙反転装置２８側に搬送され、反転して再び２次転写位置２２へ導かれ、裏面に画像が形成された後、排出ローラ５６により排紙トレイ上に排出されてスタックされる。また、ブラック単色画像を中間転写ベルト１１上に形成する場合には、駆動ローラ１４以外の従動ローラ１５、１６を移動させてイエロー、シアン、マゼンタの感光体５Ｙ、５Ｃ、５Ｍを中間転写ベルト１１から離間させるようにしている。なお、図１に示したタンデム型でなく、感光体５が一つしかない所謂１ドラム型の画像形成装置１にあっては、ファーストコピー速度を早くするために、最初に黒色を作像するのが一般的であり、その後原稿がカラーの場合のみ残りの色の作像を行うようにしている。
【００１３】
本発明の定着装置は、内部にヒータを具備する無端状の第１ベルト（以下、「第１ベルト」と記す）と、該第１ベルトとニップ部を形成する無端の第２ベルト（以下、「第２ベルト」と記す）と、ニップ部において第１ベルトの内側に配置された回転可能な駆動ローラと、第２ベルトの内側に、前記駆動ローラと対向して第１ベルトと第２ベルトを挟み込んで押圧する回転可能な従動ローラとを配置した定着装置において、第１ベルト及び第２ベルトの両端部には、それぞれ移動方向に沿って複数の穴が等間隔に、かつ第１ベルトの穴と第２ベルトの穴はニップ部にて重なるように同じ間隔で設けられてあり、駆動ローラ及び従動ローラは、ベルトの穴に相当する位置に凸部と凹部が交互に設けられ、駆動ローラが回転したときに、駆動ローラの凸部と従動ローラの凹部とが嵌合し、かつ駆動ローラの凹部と従動ローラの凸部とが嵌合するように配置されている。
図２は、ベルト定着装置の全体を示す斜視図である。図３は、本発明のベルト定着装置における正面の構成を示す断面図である。図４は、図３の部分拡大図である。
図２及び３に示すように、無端状ベルトである上方にある第１ベルト２５１ａ及び下方に置かれている第２ベルト２５１ｂが対向して配置されている。これらの第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂの内部にはそれぞれ設けられた駆動ローラ２５２ａ及び従動ローラ２５２ｂによって、これらのニップローラ軸間が図示しない圧縮バネ等の加圧部材により加圧されている。駆動ローラ２５２ａ及び従動ローラ２５２ｂは、不図示の駆動源から、それぞれ不図示のギヤを介して等速に駆動される。また、駆動ローラ２５２ａ及び従動ローラ２５２ｂは、金属の芯金の外周に、ゴムを巻いた構成になっている。
また、第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂの内部には、駆動ローラ２５２ａ及び従動ローラ２５２ｂとともにそれぞれ第１ガイドローラ２５３ａ及び第２ガイドローラ２５３ｂは、それぞれ第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂ内部でニップ部Ａの上流に設けられており、これによって、直線的に搬送されている領域で、上方にある第１ベルト２５１ａ及び下方に置かれている第２ベルト２５１ｂが接触しているニップ部Ａ（図３のＡ）を形成するためのガイド的な役割を果たしている。これらのガイドローラ軸間が図示しない圧縮バネ等の加圧部材により加圧されている。
第１ガイドローラ２５３ａ及び第２ガイドローラ２５３ｂも、金属の芯金に柔らかいゴムまたはゴムスポンジの弾性体が設けられている。ここで、ニップ部Ａは円管状ベルトが円に戻ろうとする反力によってある程度のニップ圧が得られる。
第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂの両端と、駆動ローラ２５２ａ及び従動ローラ２５２ｂと、第１ガイドローラ２５３ａ及び第２ガイドローラ２５３ｂ等の駆動部材は、図２に示すように、前側側板２５８ａ、後側側板２５８ｂに設けられる軸受に軸支され、定着装置駆動部２６を構成している。図２において、２５７は寄り止め板、２５９はステイである。
【００１４】
駆動ローラ２５２ａは、第１駆動リング２５２ａ１、ピン２５２ａ２、穴２５２ａ３を有し、駆動ローラ２５２ｂは、第２駆動リング２５２ｂ１、ピン２５２ｂ２、穴２５２ｂ３を有している。ピン２５２ａ２と穴２５２ｂ３、ピン２５２ｂ２と穴２５２ａ３とは、第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂに設けられた穴を介して嵌合する。図４においては、ピン２５２ａ２と穴２５２ｂ３とが嵌合している。
図５、６、７及び８は、ベルトの構成を示す概略斜視図及び側面図である。図９は、駆動ローラの斜視図及び駆動ローラの凹凸部分の拡大図である。
図５（ａ）、図６（ａ）、図７（ａ）及び図８（ａ）に示すように、ベルト２５１ａの長手方向両端部には複数の穴が一定の間隔で設けられ、穴列が形成されている。図５（ｂ）に示す穴列２５１ａ５は、径が同一の円径の穴をベルトの両端に設けたものである。図６（ｂ）に示す穴列２５１ａ６は、径の異なる二種の円形の穴を交互に設けたものであり、径の同じ穴同士が対向している。図７（ｂ）に示す穴列２５１ａ７は、長径が同じで短径の異なる二種の長円形の穴を交互に設けたものであるが、長径と短径の両方が異なっていてもよい。ここで、長円とは、二つの半円を直線で結んだ形をいう。図８（ｂ）に示す穴列２５１ａ８は、図６（ｂ）に示す穴列２５１ａ６と同様の穴列がベルトの一端に設けられ、図７（ｂ）に示す穴列２５１ａ７と同様の穴列がベルトの他端に設けられたものである。この場合、円の直径と長円の短径が同一である。
第２ベルト２５１ｂにおいても第１ベルト２５１ａに設けられた穴列と同様の穴列が設けられている。
【００１５】
一方、図９（ａ）に示すように、駆動ローラ２５２ａの軸方向両端には第１駆動リング２５２ａ１が取り付けられており、この第１駆動リング２５２ａ１には、図９（ｂ）に示すように、複数のピン２５２ａ２と複数の穴２５２ａ３が交互に設けられている。第１駆動リング２５２ａ１のピン２５２ａ２と穴２５２ａ３の中心間隔はベルト２５１ａにおける穴の中心間隔と同じである。従動ローラ２５２ｂについても駆動ローラ２５２ａと同様である。
駆動ローラ２５２ａのピン径に対して、従動ローラ２５２ｂの穴径及びベルト２５１ｂの穴径は０．０１〜０．５ｍｍ程度に僅かに大きく設計されており、駆動ローラのピンが２枚のベルト２５１ａ及び２５１ｂに設けられた穴を介して従動ローラの穴に入るように組み付けられている。これは従動ローラのピンと駆動ローラの穴についても同様である。
駆動ローラが回転されるとベルトの穴に駆動ローラのピンと従動ローラのピンが互い違いに挿入されながら送られることで、駆動ローラ２５２ａ、第１ベルト２５１ａ、第２ベルト２５１ｂ、従動ローラ２５２ｂは等速で移動する。
【００１６】
図４において、ピン２５２ｂ２が第１ベルト２５１ａの穴２５２ａ４から外れようとする瞬間に、ピンとベルトの摺擦又は噛み込みが発生する場合がある。これによって、長期間での使用にて、ベルトの穴に亀裂が入り破損する場合がある。
そこで、図６に示すように、ベルトの穴径を交互に異ならす、すなわちピン径に対して例えば＋０．０５〜＋０．１ｍｍの公差で開けた穴と、ピン径に対して例えば＋０．２〜０．５ｍｍ程度としたものを交互に設けることが好ましい。第１ベルト２５１ａ、第２ベルト２５１ｂ共にこのような穴を設け、図１０に示すように、２枚のベルトの穴２５１ａ９及び２５１ｂ９を、小さい穴と大きい穴とが対向するように組み付けると、例えば図４において、ピン２５２ｂ２が穴２５１ａ４から外れようとする際のピンのベルト穴に対する噛み込みが解消され、経時におけるベルト破損の問題が解消される。
さらに、図７のように穴を長円とし、長径が同じで短径の異なる穴を交互に設け、第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂの穴が小さいものと大きいものが対抗するようにすることで、さらに長手方向のズレも同時に解消できるので、さらに効果的である。さらに、図８のように、一端の穴列を丸穴、一端の列が長穴とすることで、長手方向のズレに加えてベルトの寄りも防ぐことができるので、より効果的である。
【００１７】
第１ガイドローラ２５３ａ及び第２ガイドローラ２５３ｂは、第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２５１ｂが大きなニップ部Ａ（図３）を形成するためのガイドの役割を果たす。ここで、ニップ部Ａは円管状のベルト２５１ａ及び２５１ｂが円に戻ろうとする反力によってニップ圧が得られる。
図３に示すように、ハロゲンヒータ２５５及び反射板２５６もベルトの内部に設けられ、内部から第１ベルト２５１ａの上部を集中加熱することによって、熱の逃げるスペースが非常に少なくなり、第１ベルト２５１ａの昇温効率が向上する。
【００１８】
第１ガイド２５４ａは、第１ベルト２５１ａの周方向については、ニップ部Ａ以外のベルト内面の大部分を規制するように構成されている（第２ガイド２５４ｂと第２ベルト２５１ｂについても同様である）。第１ベルト２５１ａの長手方向については、両端部、すなわち非画像部のみに第１ガイド２５４ａが設けられており、摺動抵抗及び熱容量を最小限に抑えるようにしている。第１ガイド２５４ａによって、ベルト駆動時の揺れが防止される。第１ベルト２５１ａ及び第ベルト２５１ｂは、駆動ローラ２５２ａ両端及び従動ローラ２５２ｂ両端に形成された、第１駆動リング２５２ａ１及び第２駆動リング２５２ｂ１よってそれぞれのローラとずれないように駆動されると同時に、対向した第１ベルト２５１ａ及び第２ベルト２４１ｂのズレが規制される。そして、従来公知の電子写真プロセスによりトナー画像が転写された紙が図のＢ方向から搬送され、ニップ部Ａにより加熱、加圧され、トナー画像が紙上に定着する。
ベルトの揺れについて説明する。ベルトは駆動されると、ニップ部出口では略直線ニップ部の慣性力によって図３おけるＣ方向に力を受け、ニップ部Ａ以外ではベルト全体がＣ方向に移動しようとする。しかしある程度ベルトが変形すると静止状態に戻ろうとする力も強くなりこの両者の力によって揺れが発生する。第１ベルト２５１ａ及び第ベルト２５１ｂを設けることで、この揺れを抑えることができる。
【００１９】
駆動や速度規制の正確さを同時に併せ持つためには、ピンの根元部分が垂直立ち上がりであり、ピンの高さが、第１ベルト２５１ａと第２ベルト２５１ｂとを合わせた厚さと同等の高さであるか、この高さに対して±（ベルト１枚の高さ）であることが好ましい。ピン及び穴の形状は緩和曲線を形成することがさらに好ましい。
以上より、本発明は、第１ベルト、第２ベルト、及び従動ローラの駆動と速度規制を行い、記録媒体がニップ部を通過した時に、画像がズレないように画像表面と定着面の速度差の発生を問題が生じないレベルに押さえ込みまた同時にベルトの寄りの発生も押さえる技術である。
本発明に使用する駆動ローラ及び従動ローラは、別途駆動リングにピンを設けたもの、あるいは穴加工を施したものをローラにはめ込む方法により作製することができる。この方法により穴あけ及びピン打ちが容易になり、特に穴あけの精度を上げることが可能である。さらにローラは比較的大きな重量物であり、これを加工するハンドリング、ローラの表面加工へのキズ防止などの手間などを考えると、コスト的には別途加工することが好ましい。ローラにはめ込む時には、ローラやリングにＤカットなどの刻みを入れてもよいし、微調整してイモねじなどで固定してもよい。部品点数を減らす点から、一体で製造してもよい。
【実施例】
【００２０】
（実施例１）
構成１
ベルト支持体厚さ ４０μｍ
ベルト弾性層 ２００μｍ
ベルト表層 ３０μｍ
定着ベルト径 ６０ｍｍ
加圧ベルト径 ６０ｍｍ
駆動ローラ径 ２０ｍｍ
従動ローラ径 ２０ｍｍ
ガイドローラ径 １２ｍｍ
駆動ローラ端部凸ピン数 ６本
駆動ローラ端部凹穴数 ６個
従動ローラ端部凸ピン数 ６本
従動ローラ端部凹穴数 ６個
凸ピン径 ２．５ｍｍ
凹穴径 ２．５ｍｍ
ベルト穴径 ２．５ｍｍ
ピン立ち上り垂直部 ５００μｍ
ピンの長さ １ｍｍ
穴の深さ １ｍｍ
ピン垂直部以降 緩和曲線（インボリュート近似）
ピン及び穴配置はローラ両端部に配置し、穴は丸穴であり側壁はインボリュート近似形成。
駆動ローラと従動ローラの軸間加圧力 ５〜９ｋｇ
ガイドローラローラ軸間の加圧力 １〜４ｋｇ
【００２１】
上記構成１で実験を行った結果、画像ズレなどの問題は一切検出されなかった。
この構成１において＜ピン間隔に対してベルトの穴間隔は一致しなければならず、またピンはローラ外周を均等割した位置に対応し、ベルト穴はベルト全周にわたって均等位置になければならない。これは不均等部分があれば、実施例１についてはローラ外周長は６２．８ｍｍで周長の１／１２は５．２３ｍｍである。ベルトの外周長は１８８．４ｍｍであるので５．２３ｍｍで割り切れ穴配置に関する矛盾は発生しなかった。
また、凸ピン凹穴などはそれぞれ−公差か＋公差であれば好都合であり、適度なガタがあることで噛み込みの発生がない。また逆公差であれば当然噛み込みやピンが穴に入らないということもありうる。しかし、これは本発明の本質ではなく、常識的な設計調整項目であり、所謂常識さえはずさなければ特に問題はない。当然ベルト穴にしても然りであり、穴であるので＋公差となる。
また、ローラに対して同じ周期の重なりを問題視するのであればローラピン偶数個に対してベルト穴数は奇数個またその逆の形に設定することで周期の一致による問題の発生を防ぐことが可能となる。更にピンの長さや、穴の深さまた直径なども常識の範囲の設計事項である。
【００２２】
（実施例２）
構成１において、定着ベルト径及び加圧ベルト径を４０ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして実験を行ったところ、画像ズレやベルト寄りの問題発生は全くなかった。
（実施例３）
構成１において、凹穴及びベルト穴を長円径（長径３．５ｍｍ、短径２．５ｍｍ）とした以外は、実施例１と同様にして実験を行ったところ、で寄り方向の公差を小さめ（±０．４ｍｍ）にすることができた。
（実施例４）
構成１において、ピン数を増やし１２本として分割を細かくした以外は、実施例１と同様にして実験を行ったところ、より細かなジターが観測されなくなった。
【００２３】
（比較例）
構成１において、ピン及び穴をそれぞれ両端ではなく片側に設けた以外は、実施例１と同様にして実験を行ったところ、ベルトのシワ発生頻度が高くなり、また穴にかかる応力が大きくなるために亀裂が入りやすくなった。
（比較例２）
構成１において、ピン及び穴を設けなかった以外は、実施例１と同様にして実験を行ったところ、画像がズレベルトも大きな寄りが発生し側板とぶつかりこすれあった。
【符号の説明】
【００２４】
１ 画像形成装置
２ 給紙テーブル
３ スキャナ
４ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）
５ 感光体
６ 帯電装置
７ 現像装置
８ クリーニング装置
９ １次転写装置
１０ 画像形成ユニット
１１ 中間転写体
２１ 露光装置
２２ ２次転写装置
２４ ２次転写ベルト
２５ ベルト定着装置
２５１ａ 第１ベルト
２５１ａ５、２５１ａ６、２５１ａ７、２５１ａ８ 穴列
２５１ａ４、２５１ａ９ 穴
２５１ｂ 第２ベルト
２５１ｂ４、２５１ｂ９ 穴
２５２ａ 駆動ローラ
２５２ａ１ 第１駆動リング
２５２ａ２ ピン
２５２ａ３ 穴
２５２ｂ 従動ローラ
２５２ｂ１ 第２駆動リング
２５２ｂ２ ピン
２５２ｂ３ 穴
２５３ａ 第１ガイドローラ
２５３ｂ 第２ガイドローラ
２５４ａ 第１ガイド
２５４ｂ 第２ガイド
２５５ ヒータ
２５６ 反射板
２５８ａ 前側側板
２５８ｂ 後側側板
２５９ ステイ
２６ ベルト定着装置駆動部
４１ ガイド部
４２ 給紙ローラ
４３ 側板
４４ 給紙トレイ
４５ 分離部
４６ 保持部材
４７ 搬送ローラ
４８ 搬送ガイド板
４９ レジストローラ
５０ 回転体部材
５６ 排出ローラ
５７ 排紙トレイ
Ａ ニップ部
Ｂ 力の方向
Ｃ記録紙の搬送方向
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２５】
【特許文献１】特開２００６−７６９３号公報
【特許文献２】特開平４−３０５６７５号公報
【特許文献３】特許３１２８１００号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にヒータを具備する無端状の第１ベルトと、該第１ベルトとニップ部を形成する無端状の第２ベルトと、
ニップ部において前記第１ベルトの内側に配置された回転可能な駆動ローラと、
前記第２ベルトの内側に、前記駆動ローラと対向して前記第１ベルトと前記第２ベルトを挟み込んで押圧する回転可能な従動ローラとを配置した定着装置において、
第１ベルト及び第２ベルトの両端部には、それぞれ移動方向に沿って複数の穴が等間隔に、かつ第１ベルトの穴と第２ベルトの穴がニップ部にて重なるように同じ間隔で設けられた穴列が形成され、
駆動ローラ及び従動ローラは、前記ベルトの穴に相当する位置に凸部と凹部が交互に設けられ、駆動ローラが回転したときに、駆動ローラの凸部と従動ローラの凹部とが嵌合し、かつ駆動ローラの凹部と従動ローラの凸部とが嵌合するように配置されている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載のベルト定着装置において、
第１ベルト及び第２ベルトに大きさが異なる二種の穴を交互に設けられ、該第１ベルト及び第２ベルトは径の異なる穴が重なるように配置され、
駆動ローラと第１ベルトが回転駆動され、駆動ローラの凸部が第１ベルト及び第２ベルトの穴に挿入されるとき、駆動ローラに接する第１ベルトの穴が第２ベルトの穴よりも大きくなるように配置された
ことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項２に記載のベルト定着装置において、
第１ベルト及び第２ベルトの両端の穴列の少なくとも一方端の穴列は、円形の穴からなる穴列であり、駆動ローラの凹凸部及び従動ローラの凹凸部が、前記円径の穴と略同径の円形である
ことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３に記載のベルト定着装置において、
第１ベルト及び第２ベルトの両端の穴列の少なくとも一方端の穴列は、長円形の穴からなる穴列である
ことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
駆動ローラの凹凸部及び従動ローラの凹凸部の先端部が樹脂又は弾性体で形成され、先端部以外は金属で形成されている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
潜像を形成する像担持体と、
像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、
帯電した像担持体表面に露光し潜像を書き込む露光装置と、
像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、
像担持体表面の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置と、
像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、
記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、
前記定着装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載のベルト定着装置である
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
内部にヒータを具備する無端状の第１ベルトと、該第１ベルトとニップ部を形成する無端状の第２ベルトと、
ニップ部において前記第１ベルトの内側に配置された回転可能な駆動ローラと、
前記第２ベルトの内側に、前記駆動ローラと対向して前記第１ベルトと前記第２ベルトを挟み込んで押圧する回転可能な従動ローラとを配置した定着装置において、
第１ベルト及び第２ベルトの両端部には、それぞれ移動方向に沿って複数の穴が等間隔に、かつ第１ベルトの穴と第２ベルトの穴がニップ部にて重なるように同じ間隔で設けられた穴列が形成され、
駆動ローラ及び従動ローラは、前記ベルトの穴に相当する位置に凸部と凹部が交互に設けられ、駆動ローラが回転したときに、駆動ローラの凸部と従動ローラの凹部とが嵌合し、かつ駆動ローラの凹部と従動ローラの凸部とが嵌合するように配置されている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項２】
請求項１に記載のベルト定着装置において、
第１ベルト及び第２ベルトに大きさが異なる二種の穴を交互に設けられ、該第１ベルト及び第２ベルトは径の異なる穴が重なるように配置され、
駆動ローラと第１ベルトが回転駆動され、駆動ローラの凸部が第１ベルト及び第２ベルトの穴に挿入されるとき、駆動ローラに接する第１ベルトの穴が第２ベルトの穴よりも大きくなるように配置された
ことを特徴とする定着装置。
【請求項３】
請求項２に記載のベルト定着装置において、
第１ベルト及び第２ベルトの両端の穴列の少なくとも一方端の穴列は、円形の穴からなる穴列であり、駆動ローラの凹凸部及び従動ローラの凹凸部が、前記円径の穴と略同径の円形である
ことを特徴とする定着装置。
【請求項４】
請求項３に記載のベルト定着装置において、
第１ベルト及び第２ベルトの両端の穴列の少なくとも一方端の穴列は、長円形の穴からなる穴列である
ことを特徴とする定着装置。
【請求項５】
駆動ローラの凹凸部及び従動ローラの凹凸部の先端部が樹脂又は弾性体で形成され、先端部以外は金属で形成されている
ことを特徴とする定着装置。
【請求項６】
潜像を形成する像担持体と、
像担持体表面に均一に帯電を施す帯電装置と、
帯電した像担持体表面に露光し潜像を書き込む露光装置と、
像担持体表面に形成された潜像にトナーを供給し可視像化する現像装置と、
像担持体表面の残留トナーをクリーニングするクリーニング装置と、
像担持体表面の可視像を直接又は中間転写体に転写した後に記録媒体に転写する転写装置と、
記録媒体上のトナー像を定着させる定着装置とを備える画像形成装置において、
前記定着装置は、請求項１ないし５のいずれかに記載のベルト定着装置である
ことを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２１７４５７（Ｐ２０１０−２１７４５７Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６３７１１（Ｐ２００９−６３７１１）
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１７日（２００９．３．１７）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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