JP2003217816A

JP2003217816A - 加熱装置及び画像形成装置

Info

Publication number: JP2003217816A
Application number: JP2002007702A
Authority: JP
Inventors: Tatsuro Hayakawa; 辰郎早川; Hitoshi Sato; 仁佐藤; Hideyuki Yano; 秀幸矢野; Masahiro Suzuki; 雅博鈴木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-16
Filing date: 2002-01-16
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2022-01-16
Also published as: JP3950692B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電磁誘導発熱する無端状の定着ベルトの耐久
性向上と、紙分離性能確保を図るベルト加熱方式の定着
装置の提供。【解決手段】電磁誘導発熱する無端状の定着ベルト１
０と、定着ベルト１０を外嵌するベルトガイド部材１６
と、ベルトガイド部材１６に定着ベルト１０を介して圧
接し定着ニップ部Ｎを形成する加圧ローラ３０と、ベル
トガイド部材１６の定着ニップ部Ｎ形成面に配置された
摺動板４１と、を有し、前記摺動板４１は定着ベルト１
０の移動方向に対して上流側が曲面であり、下流側が平
面であることにより、定着ニップ部Ｎ上流側の接圧の大
きな部分で定着ベルト１０の機械的応力を低減し、かつ
定着ニップ部Ｎ下流側で定着ベルト１０に形成される段
部により定着ベルト１０から被記録材Ｐを分離させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベルト加熱方式の
加熱装置、及び前記加熱装置を像加熱装置としての定着
装置として備えた電子写真装置・静電記録装置等の画像
形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】無端ベルト加熱方式・加圧回転体駆動方
式の加熱方式は、加熱回転体としての無端ベルト（ベル
ト部材）と、前記無端ベルトの内側に位置し前記無端ベ
ルトをルーズに外嵌させる無端ベルト内部部材（ベルト
内部部材）と、前記無端ベルトを挟んで前記無端ベルト
内部部材と相互圧接してニップ部を形成し、かつ回転駆
動される加圧回転体（加圧部材）と、を有し、前記加圧
回転体の回転駆動により前記無端ベルトが前記ニップ部
において前記無端ベルト内部部材の面を摺動しながら回
転され、前記ニップ部の前記無端ベルトと前記加圧回転
体の間で被加熱材を挟持搬送して加熱する装置構成のも
のとしている。

【０００３】このような加熱方式としては、前記無端ベ
ルトを電磁誘導発熱性部材にして、磁場発生手段の発生
磁場の作用で前記無端ベルト自体を発熱させ、その発熱
で被加熱材を加熱する電磁誘導加熱方式（特開平９−１
７１８８９号公報等）や、前記ニップ部に対応する前記
無端ベルト内側にセラミックヒータや電磁誘導発熱体の
ヒータ（発熱体、加熱体）を固定して配設し、該ヒータ
の熱を該無端ベルトを介して被加熱材に与えて加熱する
方式（特開平４−４４０７５〜４４０８３号公報等）等
が提案されている。

【０００４】このような加熱方式は、熱ローラ方式の加
熱装置等との対比においてクイックスタート性や省エネ
ルギー性に優れている。

【０００５】そのため、複写機・プリンタ等の画像形成
装置において、電子写真プロセス・静電記録プロセス・
磁気記録プロセス等の適宜の画像形成プロセス手段部
で、被加熱材としての被記録材（転写材シート・エレク
トロファックスシート・静電記録紙・ＯＨＰシート・印
刷用紙・フォーマット紙等）に転写方式あるいは直接方
式にて形成担持させた目的の画像情報の未定着画像（ト
ナー画像）を、被記録材面に永久固着画像として加熱定
着させる定着装置として、上記のような無端ベルト加熱
方式・加圧回転体駆動方式の加熱方式（ヒータの熱を、
無端ベルトを介して被記録材に与えて加熱する方式）が
提案されている。

【０００６】また、市販されたもののなかには、ニップ
部における無端ベルト内部部材の面を単一平面とし、被
記録材面の無端ベルトからの分離性能を確保するものが
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
無端ベルトには、円筒状の無端ベルトが無端ベルト内部
部材のニップ部形成面である平面を通過するときの変形
による機械的応力、及び被加熱材に熱を奪われて発生す
る熱応力が繰り返しかかる。

【０００８】この繰返し応力によって、無端ベルトの電
磁誘導発熱層が疲労破壊してしまうことがある。

【０００９】これを防ぐため、機械的応力を低減しよう
と、無端ベルト内部部材のニップ部形成面に良熱伝導性
部材を配置し、これに曲率をもたせることが提案されて
いる（特開平０８−３０１２６号公報）。

【００１０】一方で、無端ベルト内部部材のニップ部形
成面に曲率をもたせると、ニップ部において加熱された
被加熱材が無端ベルトから分離せず巻き付いてしまうと
いうおそれがある。

【００１１】そこで、本発明の目的としては、上記課題
を解決することであり、詳しくは、無端ベルトの使用寿
命を延ばしながら、被加熱材の無端ベルトへの巻き付き
を防止する加熱装置及び画像形成装置を提供することで
ある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、磁場発生
手段と、前記磁場発生手段の磁界の作用で電磁誘導発熱
する無端形状のベルト部材と、前記ベルト部材を内側か
ら支えベルト部材の移動を案内するベルト内部部材と、
前記ベルト内部部材と前記ベルト部材を介して圧接しニ
ップ部を形成する加圧部材と、を有し、前記加圧部材の
回動により前記ベルト部材が従動回転し、前記ニップ部
の前記加圧部材と前記ベルト部材の間に前記被加熱材を
挟持搬送させ、前記被加熱材を加熱する加熱装置であっ
て、前記ベルト内部部材の前記ニップ部形成面は、平坦
面と、該平坦面に連設する曲面とを前記被加熱部材の搬
送方向に沿って形成されていることを特徴とする。

【００１３】第２の発明は、上記第１の発明で、前記ベ
ルト内部部材の前記ニップ部形成面は、前記ベルト部材
の移動方向に対して上流側が曲面であり、下流側が平坦
面であることを特徴とする。

【００１４】第３の発明は、上記第２の発明で、前記ベ
ルト部材の内面の曲率をＲ０、前記ベルト内部部材の前
記ニップ部形成面の曲面の曲率をＲ１とすると、Ｒ０≦
Ｒ１となることを特徴とする。

【００１５】第４の発明は、磁場発生手段と、前記磁場
発生手段の磁界の作用で電磁誘導発熱する無端形状のベ
ルト部材と、前記ベルト部材を内側から支えベルト部材
の移動を案内するベルト内部部材と、前記ベルト内部部
材と前記ベルト部材を介して圧接しニップ部を形成する
加圧部材と、を有し、前記加圧部材の回動により前記ベ
ルト部材が従動回転し、前記ニップ部の前記加圧部材と
前記ベルト部材の間に前記被加熱材を挟持搬送させ、前
記被加熱材を加熱する加熱装置であって、前記ベルト内
部部材の前記ニップ部形成面は複数の曲面を被加熱部材
の搬送方向に沿って形成していることを特徴とする。

【００１６】第５の発明は、上記第４の発明で、前記ベ
ルト部材の内面の曲率をＲ０、前記ベルト内部部材にお
ける被加熱部材搬送方向上流側の曲率をＲ１、被加熱部
材搬送方向下流側の曲率をＲ２とすると、Ｒ０≦Ｒ１＜Ｒ２とすることを特徴とする。

【００１７】第６の発明は、上記いずれかの発明で、前
記ベルト内部部材の前記ニップ部形成面は前記ベルト部
材との摺動摩擦を低減させる摺動部材からなることを特
徴とする。

【００１８】第７の発明は、像担持体上に単色若しくは
複数色のトナー像を形成し、記録材に転写する画像形成
手段と、該記録材上のトナー像を加熱定着する定着装置
と、を有し、前記定着装置は上記のいずれかに記載の加
熱装置であることを特徴とする画像形成装置にある。

【００１９】上記したいずれかの構成を有する加熱装置
及び画像形成装置によれば、ベルト部材の機械的応力が
低減できて、疲労による破壊の抑制と、ベルト部材への
被加熱材の巻き付きの防止とを両立することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に沿って説明する。本実施の形態における例示が
本発明を限定することはないとする。

【００２１】（第一の実施の形態）以下、本発明に係る
第一の実施の形態について図１から図７を参照にして説
明する。各図に共通する部材には同一の符号を付してい
る。

【００２２】（１）画像形成装置例まず、本第一の実施の形態に係る画像形成装置の一形態
として電子写真カラープリンタについて説明する。

【００２３】図２は、電子写真カラープリンタの概略構
成を示す断面図である。

【００２４】図２において、１０１は有機感光体やアモ
ルファスシリコン感光体でできた感光体ドラム（像担持
体）であり、図中矢示の反時計回り方向に所定のプロセ
ススピード（周速度）で回転駆動される。

【００２５】感光体ドラム１０１はその回転過程で帯電
ローラ等の帯電装置１０２により所定の極性・電位の一
様な帯電処理を受ける。

【００２６】次いで、感光体ドラム１０１の帯電処理面
に、レーザ光学箱（レーザスキャナー）１１０から出力
されるレーザ光１０３によって、目的の画像情報の走査
露光処理がなされる。

【００２７】レーザ光学箱１１０は、不図示の画像読み
取り装置等の画像信号発生装置からの目的画像情報の時
系列電気デジタル画素信号に対応して変調（オン／オ
フ）したレーザ光１０３を出力し、このレーザ光１０３
により回転感光体ドラム１０１面に走査露光した目的画
像情報に対応した静電潜像が形成される。

【００２８】１０９はレーザ光学箱１１０からの出力レ
ーザ光を感光体ドラム１０１の露光位置に偏向させるミ
ラーである。

【００２９】フルカラー画像形成の場合は、目的のフル
カラー画像の第１の色分解成分画像、例えばイエロー成
分画像についての走査露光・潜像形成がなされ、その潜
像が４色カラー現像装置１０４のうちのイエロー現像器
１０４Ｙの作動でイエロートナー画像として現像され
る。そして、このイエロートナー画像は、感光体ドラム
１０１と中間転写体ドラム１０５との接触部（あるいは
近接部）である一次転写部Ｔ１において、中間転写体ド
ラム１０５の面に転写される。中間転写体ドラム１０５
面に対するトナー画像転写後の回転感光体ドラム１０１
面は、クリーナ１０７により転写残りトナー等の付着残
留物の除去を受けて清掃される。

【００３０】上記したイエロー成分画像の作像と同様
に、帯電・走査露光・現像・一次転写・清掃のプロセス
サイクルが、目的のフルカラー画像の第２の色分解成分
画像（例えばマゼンタ成分画像、マゼンタ現像器１０４
Ｍが作動）、第３の色分解成分画像（例えばシアン成分
画像、シアン現像器１０４Ｃが作動）、及び第４の色分
解成分画像（例えば黒成分画像、黒現像器１０４ＢＫが
作動）の各色分解成分画像について順次実行され、中間
転写体ドラム１０５面にイエロートナー画像、マゼンタ
トナー画像、シアントナー画像、及び黒トナー画像の合
計４色のトナー画像が順次重ねて転写されて、目的のフ
ルカラー画像に対応したカラートナー画像が合成形成さ
れる。

【００３１】中間転写体ドラム１０５は、金属ドラム上
に中抵抗の弾性層と高抵抗の表層を有するもので、感光
体ドラム１０１に接触してあるいは近接して感光体ドラ
ム１０１と略同じ周速度で図中矢示の時計回り方向に回
転駆動される。そして、中間転写体ドラム１０５の金属
ドラムにバイアス電位を与えることで、感光体ドラム１
０１との電位差により、感光体ドラム１０１側のトナー
画像を中間転写体ドラム１０５面側に転写させる。

【００３２】上記のように回転中間転写体ドラム１０５
面に合成形成されたカラートナー画像は、回転中間転写
体ドラム１０５と転写ローラ１０６との接触ニップ部で
ある二次転写部Ｔ２において、不図示の給紙部から所定
のタイミングで二次転写部Ｔ２に送り込まれた被加熱材
としての被記録材Ｐの面に転写されていく。

【００３３】転写ローラ１０６は、被記録材Ｐの背面か
らトナーと逆極性の電荷を供給することで、中間転写体
ドラム１０５面側から被記録材Ｐ面側へ合成カラートナ
ー画像を順次に一括転写する。

【００３４】二次転写部Ｔ２を通過した被記録材Ｐは、
中間転写体ドラム１０５の面から分離されて加熱装置と
しての定着装置１００へ導入され、未定着トナー画像の
加熱定着処理を受けて、カラー画像形成物として機外の
不図示の排紙トレーに排出される。

【００３５】なお、定着装置１００については後述する
（２）項で詳述する。

【００３６】被記録材Ｐに対するカラートナー画像転写
後の回転中間転写体ドラム１０５は、クリーナ１０８に
より転写残りトナーや紙粉等の付着残留物の除去を受け
て清掃される。

【００３７】このクリーナ１０８は、常時は中間転写体
ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間転写
体ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナー画
像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１０５
に接触状態に保持される。

【００３８】また、転写ローラ１０６は、常時は中間転
写体ドラム１０５に非接触状態に保持されており、中間
転写体ドラム１０５から被記録材Ｐに対するカラートナ
ー画像の二次転写実行過程において中間転写体ドラム１
０５に被記録材Ｐを介して接触状態に保持される。

【００３９】なお、上記したような本第一の実施の形態
に係る装置は、白黒画像等モノカラー画像のプリントモ
ードにおいても実行することができる。さらには、両面
画像プリントモード、あるいは多重画像プリントモード
においても実行できる。

【００４０】両面画像プリントモードの場合において
は、定着装置１００を出た１面目画像プリント済みの被
記録材Ｐは、不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転
されて、再び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて２面に対す
るトナー画像転写を受け、再度、定着装置１００に導入
されて２面に対するトナー画像の定着処理を受けること
で、両面画像プリントが出力される。

【００４１】多重画像プリントモードの場合において
は、定着装置１００を出た１回目画像プリント済みの被
記録材Ｐは、不図示の再循環搬送機構を介して表裏反転
されずに、再び二次転写部Ｔ２へ送り込まれて１回目画
像プリント済みの面に２回目のトナー画像転写を受け、
再度、定着装置１００に導入されて２回目のトナー画像
の定着処理を受けることで、多重画像プリントが出力さ
れる。

【００４２】（２）定着装置次に、上記した電子写真カラープリンタに設けられる定
着装置１００について詳述する。

【００４３】この定着装置１００は電磁誘導加熱方式を
採用したもので、図１、図３から図７を用いて以下に詳
細に説明する。

【００４４】Ａ）定着装置１００の全体的な概略構成図１は定着装置１００の概略縦断面図であり、図３は定
着装置１００の概略横断面図である。

【００４５】図１及び図３において、１０はベルト部材
としての無端ベルト状の定着ベルトである。この定着ベ
ルト１０は、電磁誘導発熱性の円筒状部材であり、電磁
誘導発熱層（導電体層、磁性体層、抵抗体層）を有す
る。

【００４６】１６はベルト内部部材としての略円筒形状
のベルトガイド部材である。このベルトガイド部材１６
に上記の定着ベルト１０をルーズに外嵌させている。

【００４７】また、ベルトガイド部材１６の両側側部分
には他の部分よりも外径をすこし小さくした環状溝部１
６ａ・１６ｂを形成している。

【００４８】また、定着ベルト１０の長手方向の両端部
には周方向にそれぞれ前記環状溝部１６ａと１６ｂに係
合する環状フランジ部材２３ａと２３ｂが取付けられ、
この環状フランジ部材２３ａと２３ｂによりベルトガイ
ド部材１６に対して回動する無端状の定着ベルト１０の
長手方向両端部をそれぞれ規制・保持しており、ベルト
ガイド部材１６と係合している領域においてベルトガイ
ド部材１６の長手方向端部によって定着ベルト１０の半
径方向の位置決めがなされる。

【００４９】磁場発生手段は、磁性コア１７ａ・１７ｂ
・１７ｃ、及び励磁コイル１８で構成されている。

【００５０】１９は励磁コイル保持部材であり、ベルト
ガイド部材１６の内側で、定着ベルト１０の回転方向に
対して定着ニップ部Ｎの上流側半分側（図１において右
半分側）に配置している。

【００５１】２２は、ベルトガイド部材１６内に通した
縦断面下向きコの字型の加圧ステーである。この加圧ス
テー２２の長手方向左右両端部は、ベルトガイド部材１
６の長手方向左右両端部から外方向に突出させている。

【００５２】図４は定着装置１００の長手方向左側端部
の斜視図である。右側端部も同様の構成としている。

【００５３】図４において、２１ａ・２１ｂは左右の加
圧ブロック（右側端部２１ｂは不図示）であり、上記加
圧ステー２２の長手方向左右両端部に装着してビス締め
等の手段で固定している。この加圧ブロック２１ａ・２
１ｂには、それぞれ前記環状フランジ部材２３ａ・２３
ｂの外径と略同じ外径の円盤状の鍔座部２１ｅ・２１ｆ
を一体的に設けており、それぞれ環状フランジ部材２３
ａ・２３ｂの外側面と当接して環状フランジ部材２３ａ
・２３ｂの軸方向外方への移動を規制している。

【００５４】上記した組立て体、すなわちベルトガイド
部材１６、定着ベルト１０、環状フランジ部材２３ａ・
２３ｂ、加圧ステー２２、加圧ブロック２１ａ・２１
ｂ、及び鍔座部２１ｅ・２１ｆを加熱アセンブリとして
いる。

【００５５】また、３０は加圧部材としての加圧ローラ
であり、定着ベルト１０を従動回転させ、かつ定着ベル
ト１０に圧力を与える。この加圧ローラ３０は、芯金３
０ａと、該芯金３０ａ周りに同心一体にローラ状に成形
被覆させた、シリコーンゴム・フッ素ゴム・フッ素樹脂
等の耐熱性・弾性を有する弾性層３０ｂとで構成されて
いる。

【００５６】この加圧ローラ３０は、その芯金３０ａの
長手方向左右両端部を装置シャシー７０の左右側板７０
ａ・７０ｂ間に軸受２８ａ・２８ｂを介して軸支するこ
とで、回転自由に配設している。

【００５７】また、芯金３０ａの長手方向左端部には駆
動ギアＧが固定され、この駆動ギアＧに不図示の駆動系
Ｍから回転力が伝達されて加圧ローラ３０が所定の周速
度をもって図１の矢印の反時計回り方向に回転駆動され
る。

【００５８】装置シャシー７０の左右側板７０ａ・７０
ｂには、図４に示すように、上端側を開放した縦方向の
ガイド穴部７０ｃ・７０ｄ（右側端部は不図示）を有し
ている。このガイド穴部７０ｃ・７０ｄの上部開口部か
ら、上記した加熱アセンブリの左右加圧ブロック２１ａ
・２１ｂの加圧ステー２２側の縦溝部２１ｃを、ガイド
穴部７０ｃの長穴に沿って下方に落とし込むことによっ
て、加熱アセンブリを装置シャシー７０の左右側板７０
ａ・７０ｂ間において上記加圧ローラ３０の上側に配置
させている。

【００５９】また、加圧ばね２５ａ・２５ｂを定着フレ
ーム２４と加圧ブロック２１ａ・２１ｂの間に設けるこ
とで、ベルトガイド部材１６を加圧ローラ３０に押し付
けている。これにより、ベルトガイド部材１６の下面と
加圧ローラ３０の上面とが定着ベルト１０を挟んで圧接
して所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

【００６０】そして、加圧ローラ３０が回転駆動すると
定着ベルト１０は内周面とベルトガイド部材１６の摩擦
力により回転力が作用し、図１中矢示の時計回り方向に
加圧ローラ３０の回転周速度にほぼ対応した周速度をも
って回転状態になる。

【００６１】前記ベルトガイド部材１６の定着ニップ部
Ｎの形成部には、上述の回転駆動時の駆動トルクを減少
させるため、低摩擦係数の別部材で摺動部材としての摺
動板４１を装着しても良い。この別部材の材料には、フ
ッ素樹脂、ガラス、２硫化モリブデンをコートした金属
板等が挙げられる。

【００６２】また、ベルトガイド部材１６の内側の右半
分側に配設された磁場発生手段としての励磁コイル１８
には、図７に示すように、給電部１８ａ・１８ｂに励磁
回路２７を接続している。この励磁回路２７は２０ｋＨ
ｚから５００ｋＨｚの高周波をスイッチング電源で発生
できるようになっている。励磁コイル１８は励磁回路２
７から供給される交番電流（高周波電流）によって交番
磁束を発生する。電磁誘導発熱性ベルトである定着ベル
ト１０には前記交番磁界を打ち消す方向に渦電流が流
れ、ジュール熱が発生し、定着ベルト１０が発熱するこ
とになる。

【００６３】この定着ニップ部Ｎの温度は、不図示の温
度検知手段を含む温調系により励磁コイル１８に対する
電流供給が制御されることで、所定の温度が維持される
ように温調される。２６は定着ベルト１０の温度を検知
するサーミスタ等の温度センサであり、本第一の実施の
形態においては定着ニップ部Ｎの後で温度センサ２６で
測定した定着ベルト１０の温度情報をもとに定着ニップ
部Ｎの温度を制御するようにしている。定着ベルト１０
の、励磁コイル１８の対向位置に、暴走時の励磁コイル
１８への給電を遮断するために安全用温度検知素子５０
を配設している。

【００６４】こうして、加圧ローラ３０が回転駆動さ
れ、それに伴って定着ベルト１０が回転し、励磁回路２
７から励磁コイル１８への給電により上記のように定着
ベルト１０の電磁誘導発熱がなされて定着ニップ部Ｎが
所定の温度に立ち上がって温調された状態において、画
像形成手段部から搬送された未定着トナー画像ｔが形成
された被記録材Ｐが不図示の入り口ガイド６０により定
着ニップ部Ｎに導かれ、定着ニップ部Ｎの定着ベルト１
０と加圧ローラ３０との間に画像面が上向き、すなわち
定着ベルト面に対向して導入され、定着ニップ部Ｎにお
いて画像面が定着ベルト１０の外面に密着して定着ベル
ト１０と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。
このように定着ニップ部Ｎを定着ベルト１０と一緒に被
記録材Ｐが挟持搬送されていく過程において、定着ベル
ト１０の電磁誘導発熱で加熱されて被記録材Ｐ上の未定
着トナー画像ｔが加熱定着される。この際、前述の入口
ガイド６０上で被記録材Ｐと未定着トナー画像ｔが予備
加熱される。被記録材Ｐは定着ニップ部Ｎを通過すると
回転定着ベルト１０の外周面から分離して排出搬送され
ていく。被記録材Ｐ上の加熱定着トナーｔ画像は定着ニ
ップ部Ｎ通過後、冷却して永久固着像となる。

【００６５】本第一の実施の形態では、トナーｔに低軟
化物質を含有させたトナーを使用したため、定着装置１
００にオフセット防止のためのオイル塗布機構を設けて
いないが、低軟化物質を含有させていないトナーを使用
した場合にはオイル塗布機構を設けてもよい。また、低
軟化物質を含有させたトナーを使用した場合にもオイル
塗布や冷却分離を行ってもよい。

【００６６】Ｂ）ベルトガイド部材１６の定着ニップ部
Ｎの形成部形状と、定着ベルト１０の歪み・被記録材Ｐ
分離の関係次に、本第一の実施の形態に特徴的な部分について詳述
する。

【００６７】従来、ベルトガイド部材１６の定着ニップ
部Ｎの形成面は単一平面であった。このような構成を図
５（ａ）に示し、同図中Ｘ部の拡大図を図５（ｂ）に示
す。図５に示すように、無端状の定着ベルト１０が定着
ニップ部Ｎの形成部に進入するとき（Ｎａ）、定着ニッ
プ部Ｎの形成部内部にあるとき（Ｎｂ）、及び定着ニッ
プ部Ｎ形成部から出るとき（Ｎｃ）に、それぞれ定着ベ
ルト１０に大きい歪みが発生することがある。

【００６８】この歪みは、主に加圧ばね２５ａ・２５ｂ
の押圧力、定着ベルト１０の周長、ベルトガイド部材１
６の定着ニップ部Ｎの形成部形状、及び定着ベルト１０
の電磁誘導発熱層の厚さによって決定される。

【００６９】このような歪みの低減のため、これらを変
更しようとする場合、加圧ばね２５ａ・２５ｂの押圧力
は定着性の確保のため、また定着ベルト１０の電磁誘導
発熱層の厚さは高効率な発熱及び物流や定着器組立時の
取り扱いのため、ある一定の値が必要で、歪み低減のた
めだけに変更することは難しい。また、定着ベルト１０
の周長を増やすことは、定着ベルト１０のコストが上昇
するだけではなく、定着装置１００サイズ、ひいては画
像形成装置サイズが必然的に拡大してしまうことにな
る。

【００７０】そこで、ベルトガイド部材１６の定着ニッ
プ部Ｎの形成部形状を複数種類準備し、定着ベルト１０
の表面の曲げ歪みと、定着後の被記録材Ｐとしての紙の
分離性能を見るために実験を行った。その結果を表１に
示す。

【００７１】本実験では、定着ベルト１０として内径を
Φ３４ｍｍ、厚さ５０μのＮｉ電鋳を用い、総加圧力１
８ｋｇｆを加え、そのときの定着ベルト１０の表面の曲
げ歪みを計測した。この構成を紙送り速度９４ｍｍ／ｓ
のカラーレーザープリンターの定着装置１００として適
用し、薄紙（６０ｇ／ｍ²）にベタ画像を転写したのち
定着して、定着ニップ部Ｎにおける紙の分離性能を調べ
た。

【００７２】

【表１】

【００７３】表１に示すように、定着ベルト１０の曲げ
歪みは、ベルトガイド部材１６の定着ニップ部Ｎの形成
部形状を曲面にした比較例２、３、４、及び実施例１の
ほうが、平面にした比較例１よりも低減することがわか
る。

【００７４】また、ベルトガイド部材１６の定着ニップ
部Ｎの形成部の曲面部分の曲率が、定着ベルト１０の曲
率に近づくほど、定着ベルト１０の歪みを小することが
でき、定着ベルト１０の曲率と定着ニップ部Ｎの形成部
との曲率を同じにしたものが最も歪みの値が小さくなっ
た。

【００７５】また、定着ニップ部Ｎの形成部形状は、前
面を平面にするよりも、一部分でも曲面にし、例えば比
較例４及び実施例１のように曲面＋平面という構成にす
ることで、歪みは低下する。

【００７６】定着ベルト１０は、定着ニップ部Ｎの形成
部に引き込まれながら摺動し、定着ニップ部Ｎの形成部
を出たあとは、ベルトガイド部材１６から離れる（弛
む）ので、ベルトガイド部材１６の定着ニップ部Ｎの形
成面は、紙搬送方向上流側を曲面としたほうが、下流側
を曲面とするよりも応力低減に効果がある。

【００７７】一方、定着後の紙の分離性能が良いのは、
ベルトガイド部材１６の定着ニップ部Ｎの形成部形状
を、従来通り平面にした比較例１である。これは、定着
ベルト１０が定着ニップ部Ｎ形成部から離れるときに、
定着ベルト１０に極小Ｒができると、紙のコシによって
分離するためである。そのため、この部分を曲面にする
と、比較例２、３のように、分離性能が低下し、また、
その曲率が小さくなればなるほど分離性能が悪化するこ
とがわかった。紙をコシによって分離できるように、定
着ベルト１０が定着ニップ部Ｎの形成部から離れるとき
に、定着ベルト１０に極小Ｒをつくるためには、少なく
とも、ベルトガイド部材１６の定着ニップ部Ｎの形成部
形状の紙搬送方向下流側を平面とするとよい。

【００７８】従って、紙分離性能がベルトガイド部材１
６の定着ニップ部Ｎの形成部形状が平面のときと同等
で、定着ベルト１０の歪みが低減できるのは、ベルトガ
イド部材１６の定着ニップ部Ｎの形成面が、紙搬送方向
上流側に曲面を、紙搬送方向下流側に平面を設けた構成
の実施例１である。

【００７９】実施例１によれば、図６に示すように、定
着ニップ部Ｎの形成面における紙搬送方向上流側の曲面
が定着ベルト１０の表面の歪み低減に効果を発揮し、紙
搬送方向下流側の平面が紙分離を確保するのである。

【００８０】定着ベルト１０の内周面の曲率（ベルト１
０を真円とした場合の曲率半径）をＲ０、ベルトガイド
部材１６の定着ニップ部Ｎの形成面の被記録材Ｐ搬送方
向上流側の曲率をＲ１とすると、Ｒ０とＲ１の関係は、Ｒ０≦Ｒ１となるようにすると良い。

【００８１】図６に示すように、本実施の形態では、摺
動板４１に対し、搬送方向上流側における外周面の曲率
Ｒ１を定着ベルト１０の内周面の曲率Ｒ０よりも大きく
している。

【００８２】実施例１においては、定着ベルト１０とし
て内径をΦ３４ｍｍ、厚さ５０μのＮｉ電鋳を用い、総
加圧力１８ｋｇｆ、定着ニップ部Ｎ幅を７ｍｍ、ベルト
ガイド部材１６の定着ニップ部Ｎの形成部形状を紙搬送
方向上流側の曲面の曲率を６０ｍｍとしたところ、ベル
トガイド部材１６の定着ニップ部Ｎの形成部形状を平面
とした比較例１に対し、無端ベルト表面の歪みは、ニッ
プ入口部では５．１％減、ニップ中央部で１２．７％
減、ニップ出口で３．９％減となった。

【００８３】また、実施例１の紙分離能力については、
ベルトガイド部材１６の定着ニップ部Ｎの形成部形状を
平面とした比較例１と同等であった。

【００８４】実施例１の構成を紙送り速度９４ｍｍ／ｓ
のカラーレーザープリンターの定着装置１００として適
用したところ、Ａ４サイズ１０万枚の通紙耐久試験にお
いても、定着ベルト１０のＮｉ電鋳部分には亀裂の発生
はなかった。また、紙が定着ベルト１０に巻き付いてし
まうことも無かった。一方、従来通り、ベルトガイド部
材１６の定着ニップ部Ｎ形成部形状を平面とした比較例
１では、前記同様の通紙耐久試験において、２万枚にお
いて、定着ベルト１０のＮｉ電鋳部分に亀裂が確認され
た。

【００８５】このように、本第一の実施の形態によれ
ば、定着ニップ部Ｎの上流側の接圧の大きな部分で定着
ベルト１０の機械的応力を低減し、かつ定着ニップ部Ｎ
の下流側で定着ベルト１０に形成される段部により定着
ベルト１０から被記録材Ｐを分離させることで、定着ベ
ルト１０の耐久性を向上させ、かつ紙分離性能を確保す
ることができる。

【００８６】（第二の実施の形態）以下、本発明に係る
第ニの実施の形態について図８を参照にして説明する。
前出の図を含め各図に共通する部材には同一の符号を付
している。

【００８７】本第二の実施の形態は以下の点で上記した
第一の実施の形態と異なるほかは、特に記述のない部分
は第一の実施の形態と同様の構成とする。

【００８８】本第二の実施の形態は、ベルトガイド部材
１６の定着ニップ部Ｎの形成面を、複数の曲率を持つ曲
面としたものである。

【００８９】図８は本発明の第二の実施の形態を示し、
（ａ）は定着装置１００の縦断面模式図、（ｂ）は図８
（ａ）のＺ部の拡大図を示す。

【００９０】図８に示すように、定着ベルト１０内周面
の曲率をＲ０、被記録材Ｐ搬送方向上流側の定着ニップ
部Ｎの形成曲面の曲率半径をＲ１、被記録材Ｐ搬送方向
下流側の定着ニップ部Ｎの形成曲面の曲率をＲ２とした
ときに、Ｒ０、Ｒ１、Ｒ２の関係を、Ｒ０≦Ｒ１＜Ｒ２とすることによって、定着ベルト１０の歪みをさらに低
減することができる。また、紙の分離をよくするため
に、Ｒ２の値をＲ１よりも大きくし、平面に近づける
と、良好な紙の分離性を確保することができる。なお、
摺動部材４１に上記した被記録材Ｐの搬送方向上流およ
び下流側に曲率Ｒ１とＲ２の曲面部を形成している。

【００９１】このように、本第二の実施の形態によれ
ば、上記した第一の実施の形態と同様の効果を得ること
ができる。さらには、定着ベルト１０は、定着ニップ部
Ｎでの歪みがより低減され、耐久性をより向上させるこ
とができる。

【００９２】なお、上記した各実施の形態は、上記した
構成に限ることはなく、例えば以下に示す構成にも適用
することができる。

【００９３】第一に、加圧部材としては加圧ローラ３０
のようなローラ体に限らず、回動ベルト型等の形態の部
材にすることも可能となる。

【００９４】第二に、加圧ローラ３０等の加圧部材側か
らも被記録材に熱エネルギーを供給するために、加圧部
材側にも電磁誘導加熱等の発熱手段を設けて所定の温度
に加熱・温調する装置構成にすることも可能となる。

【００９５】第三に、本発明に係る加熱装置は、上記し
た定着装置１００以外に、画像を担持した被記録材を加
熱してつや等の表面性を改質する像加熱装置、仮定着す
る像加熱装置、その他、被加熱材の加熱乾燥装置、加熱
ラミネート装置等、広く被加熱材を加熱処理する手段・
装置として使用することが可能となる。

【００９６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ベルト加熱方式の加熱装置において、簡易で安価な方法
で、被加熱材のベルト部材への巻き付きを防止するとと
もに、ベルト部材への機械的応力を低減し疲労による破
壊を抑制するため、高寿命化・低コスト化・省エネルギ
ー化を図ることができ、かつ良好な加熱を行うことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施の形態に係る定着装置要部
の縦断面図。

【図２】本発明の第一の実施の形態に係る電子写真カラ
ープリンタの概略構成を示す断面図。

【図３】図１の定着装置の長手方向横断面図。

【図４】図１の定着装置の長手方向左側端部の分解斜視
図。

【図５】（ａ）は比較例１の定着ニップ部を形成する定
着装置の概略縦断面図、（ｂ）は図５（ａ）のＸ部の拡
大図。

【図６】（ａ）は実施例１の定着ニップ部を形成する定
着装置の概略縦断面図、（ｂ）は図６（ａ）のＹ部拡大
図。

【図７】図１の定着装置の磁場発生手段と励磁回路の関
係を説明する模式図。

【図８】本発明の第二の実施の形態を示し、（ａ）は定
着装置の概略縦断面図、（ｂ）は図８（ａ）のＺ部拡大
図。

【符号の説明】

１０定着ベルト１６ベルトガイド部材１７ａ、１７ｂ、１７ｃ磁性コア１８励磁コイル１８ａ・１８ｂ給電部１９励磁コイル保持部材２１ａ・２１ｂ加圧ブロック２１ｃ・２１ｄ縦溝部２１ｅ・２１ｆ鍔座部２２加圧ステー２３ａ・２３ｂフランジ部材２３ｃ・２３ｄフランジ部材のベルト当接部、摺動
部２４定着フレーム２５ａ・２５ｂ加圧ばね２６温度センサ２７励磁回路２８ａ・２８ｂ軸受３０加圧ローラ３０ａ芯金３０ｂ弾性層４１摺動板５０安全用温度検知素子７０装置シャシー７０ａ・７０ｂ装置シャシー側板７０ｃ・７０ｄガイド穴部１００定着装置１０１感光体ドラム１０２帯電装置１０３レーザ光１０４４色カラー現像装置１０４Ｙイエロー現像器１０４Ｍマゼンタ現像器１０４Ｃシアン現像器１０４ＢＫ黒現像器１０５中間転写体ドラム１０６転写ローラ１０７帯電装置用クリーナ１０８中間転写体ドラム用クリーナ１０９ミラー１１０レーザ光学箱Ｇ駆動ギアＮ定着ニップ部Ｐ被記録材ｔトナーＴ１一次転写部Ｔ２二次転写部

フロントページの続き (72)発明者矢野秀幸東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者鈴木雅博東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 2H033 AA23 BA12 BA15 BB33 BB34 BE03 BE06 3K059 AB19 AD07 AD34 AD35 CD52 CD77

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁
界の作用で電磁誘導発熱する無端形状のベルト部材と、
前記ベルト部材を内側から支えベルト部材の移動を案内
するベルト内部部材と、前記ベルト内部部材と前記ベル
ト部材を介して圧接しニップ部を形成する加圧部材と、
を有し、前記加圧部材の回動により前記ベルト部材が従
動回転し、前記ニップ部の前記加圧部材と前記ベルト部
材の間に前記被加熱材を挟持搬送させ、前記被加熱材を
加熱する加熱装置であって、前記ベルト内部部材の前記
ニップ部形成面は、平坦面と、該平坦面に連設する曲面
とを前記被加熱部材の搬送方向に沿って形成されている
ことを特徴とする加熱装置。
【請求項２】前記ベルト内部部材の前記ニップ部形成
面は、前記ベルト部材の移動方向に対して上流側が曲面
であり、下流側が平坦面であることを特徴とする請求項
１に記載の加熱装置。
【請求項３】前記ベルト部材の内面の曲率をＲ０、前
記ベルト内部部材の前記ニップ部形成面の曲面の曲率を
Ｒ１とすると、Ｒ０≦Ｒ１となることを特徴とする請求項２に記載の加熱装置。
【請求項４】磁場発生手段と、前記磁場発生手段の磁
界の作用で電磁誘導発熱する無端形状ののベルト部材
と、前記ベルト部材を内側から支えベルト部材の移動を
案内するベルト内部部材と、前記ベルト内部部材と前記
ベルト部材を介して圧接しニップ部を形成する加圧部材
と、を有し、前記加圧部材の回動により前記ベルト部材
が従動回転し、前記ニップ部の前記加圧部材と前記ベル
ト部材の間に前記被加熱材を挟持搬送させ、前記被加熱
材を加熱する加熱装置であって、前記ベルト内部部材の
前記ニップ部形成面は複数の曲面を被加熱部材の搬送方
向に沿って形成していることを特徴とする加熱装置。
【請求項５】前記ベルト部材の内面の曲率をＲ０、前
記ベルト内部部材における被加熱部材搬送方向上流側の
曲率をＲ１、被加熱部材搬送方向下流側の曲率をＲ２と
すると、Ｒ０≦Ｒ１＜Ｒ２とすることを特徴とする請求項４に記載の加熱装置。
【請求項６】前記ベルト内部部材の前記ニップ部形成
面は前記ベルト部材との摺動摩擦を低減させる摺動部材
からなることを特徴とする請求項１から５のいずれかに
記載の加熱装置。
【請求項７】像担持体上に単色若しくは複数色のトナ
ー像を形成し、記録材に転写する画像形成手段と、該記
録材上のトナー像を加熱定着する定着装置と、を有し、
前記定着装置は請求項１から６のいずれかに記載の加熱
装置であることを特徴とする画像形成装置。