JP2001228731A - 定着装置 - Google Patents
定着装置Info
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- JP2001228731A JP2001228731A JP2000034879A JP2000034879A JP2001228731A JP 2001228731 A JP2001228731 A JP 2001228731A JP 2000034879 A JP2000034879 A JP 2000034879A JP 2000034879 A JP2000034879 A JP 2000034879A JP 2001228731 A JP2001228731 A JP 2001228731A
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Abstract
大を防止し、安定した走行性能を確保することにより、
高品質の画像を安定して得る。 【解決手段】 回転可能に配設される定着部材1と、前
記定着部材1に回転可能に圧接配置され、前記定着部材
1との間に形成されるニップ部Nに未定着トナー像Tを
担持した記録媒体Kが挟持されるエンドレスベルト2
と、前記エンドレスベルト2の内側に固定配設され、前
記定着部材1側に向けて当該エンドレスベルト2を押圧
する加圧部材3と、前記ニップ部Nを加熱する加熱源H
とを備え、前記加圧部材3の前記エンドレスベルト2と
の対向部に多孔質樹脂部材4を設けると共に、当該多孔
質樹脂部材4内に潤滑剤を保持させた。
Description
タ、ファクシミリなどの画像形成装置において未定着画
像を加熱加圧定着するのに用いられる定着装置に係り、
特に、定着部材とエンドレスベルトとの間に形成された
ニップ部に記録媒体を通過させる、所謂ベルトニップ方
式の定着装置の改良に関する。
置としては、例えば加熱源を有する回転可能な加熱定着
ロールと、この加熱定着ロールに圧接し且つ共に転動す
るエンドレスベルトと、このエンドレスベルトの内側に
配設されて、前記エンドレスベルトを加熱定着ロールに
向けて押圧して当該エンドレスベルトと加熱定着ロール
との間にニップ部を形成する圧力パッドとを備え、この
ニップ部にシートを通過させることで、当該シート上の
未定着トナー像を加熱加圧定着するようにしたものが知
られている(特開平8−262903号公報参照)。
うなベルトニップ方式の定着装置においては、エンドレ
スベルト及び加圧パッドの間の摩擦係数が大きいと、エ
ンドレスベルト駆動のためのトルクが増大し、エンドレ
スベルトを駆動させるための加熱定着ロールに働く応力
つまり駆動トルクも大きくなるため、薄肉の加熱定着ロ
ールコアのギア受け部に働く応力が大きくなり、ギアや
コアの破損を引き起こしてしまうという技術的課題がみ
られた。また、このような態様にあっては、当然のごと
く駆動モーターの負荷も大きくなり、より多くの電力が
必要になってしまうことになる。更に、加熱定着ロール
によるエンドレスベルトの駆動力に比べて、エンドレス
ベルト及び加圧パッドの間の摩擦力が無視できないほど
大きくなると、加熱定着ロールとエンドレスベルトとの
間でスリップが生じ、このような条件下で未定着トナー
像を保持したシートをニップ部に通すと、このスリップ
がシート上の未定着トナー像に画像のずれを引き起こし
てしまうという技術的課題もみられた。
特開平10−213984号公報には、加圧パッドとエ
ンドレスベルトとの間に、潤滑剤として変性シリコーン
オイルを介在させると共に、この加圧パッドの表面にポ
リテトラフルオロエチレンを含浸させたガラス繊維シー
トを被覆することで、エンドレスベルトの滑りを良好に
する技術が提案されている。また、特開平11−219
052号公報には、エンドレスベルトの内周面に潤滑剤
を供給する潤滑剤供給部材を設け、このエンドレスベル
トを介してニップ部に潤滑剤を供給することで、エンド
レスベルトの滑りを良好にする技術も提案されている。
合、初期的にはエンドレスベルト駆動のためのトルクを
低減させることができるものの、時間の経過と共にエン
ドレスベルト駆動のためのトルクが増大し、上述したよ
うな問題が発生してしまうという技術的課題がみられ
た。
めになされたものであって、経時的なエンドレスベルト
の駆動トルクの増大を防止し、安定した走行性能を確保
することにより、高品質の画像を安定して得ることので
きる定着装置を提供するものである。
1に示すように、回転可能に配設される定着部材1と、
前記定着部材1に回転可能に圧接配置され、前記定着部
材1との間に形成されるニップ部Nに未定着トナー像T
を担持した記録媒体Kが挟持されるエンドレスベルト2
と、前記エンドレスベルト2の内側に固定配設され、前
記定着部材1側に向けて当該エンドレスベルト2を押圧
する加圧部材3と、前記ニップ部Nを加熱する加熱源H
とを備え、前記加圧部材3の前記エンドレスベルト2と
の対向部に多孔質樹脂部材4を設けると共に、当該多孔
質樹脂部材4内に潤滑剤を保持させたことを特徴とす
る。
1は、回転可能に配設されるものであれば、ロール状、
ベルト状等適宜選定して差し支えない。また、エンドレ
スベルト2は、図1に示すように非張架状態で支持され
るものであってもよいし、例えば複数のロールに掛け渡
すなどして張架支持されるものであってもよい。
定着部材1に向けて前記エンドレスベルト2を押圧する
ものであれば適宜選定して差し支えないが、定着時の熱
による劣化を防止するという観点からすれば、耐熱性を
具備するもので構成することが好ましい。
するものであれば、例えば図1に示すように定着部材1
を内部加熱するタイプや、また定着部材1を外部加熱す
るタイプのように、定着部材1を介してニップ部Nを加
熱するものは勿論のこと、エンドレスベルト2や加圧部
材3を加熱することでニップ部Nを加熱するもの等、適
宜選定して差し支えない。
する樹脂からなるものであって、例えば、樹脂を発泡さ
せて多孔質化したものや、樹脂を一軸あるいは二軸方向
に延伸して多孔質化したもの等が挙げられる。ここで、
樹脂を一軸あるいは二軸方向に延伸して多孔質化した多
孔質樹脂部材を採用する態様にあっては、例えば、当該
多孔質樹脂にて織られた繊維(多孔質樹脂繊維織布)
や、前記多孔質樹脂繊維織布及び多孔質樹脂を膜化した
もの(多孔質樹脂フィルム)を積層したものとすること
が好ましい。そして、その材質については、ポリエチレ
ン樹脂、フッ素樹脂等より適宜選定して差し支えない
が、耐熱性、離型性、耐久性、耐摺動性等を考慮する
と、多孔質化した四弗化エチレン樹脂(四弗化エチレン
多孔質樹脂)を用いることが好ましい。
脂部材4に潤滑剤を保持させる必要があるが、この手法
については、予め多孔質樹脂部材4に潤滑剤を含浸させ
るようにしてもよいし、また、外部より多孔質樹脂部材
4に潤滑剤を供給するようにしてもよい。ここで、後者
の態様においては、簡易且つ安定的に潤滑剤を供給する
という観点からすれば、前記エンドレスベルト2の内周
面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段5を具備させるこ
とが好ましい。
ス等より適宜選定して差し支えないが、潤滑性の向上と
いう観点からすればオイルを用いることが好ましい。そ
して、潤滑剤としてオイルを採用する場合、その種類に
ついては、シリコーンオイルやフッ素オイル等より適宜
選定して差し支えないが、安全性を考慮すればシリコー
ンオイルを用いることが好ましい。更に、潤滑剤として
シリコーンオイルを用いる態様にあっては、その粘度が
常温で50〜3000csであることが好ましい。ここ
で、この下限値はシリコーンオイルの不必要な蒸発を防
止するという観点に基づいて定められたものであり、一
方、上限値はシリコーンオイルが摺動抵抗が大きくなる
要因となってしまうのを防止する観点に基づいて定めら
れたものである。
に基づいてこの発明を詳細に説明する。 ◎実施の形態1 図2は、本発明が適用された定着装置の実施の形態1の
概略構成を示したものである。同図において、本実施の
形態に係る定着装置は、定着部材としての加熱定着ロー
ル10と、薄膜状のエンドレスベルト20と、加圧部材
としての押圧パッド30とを備えている。ここで、エン
ドレスベルト20は、その内側に配置された押圧パッド
30により加熱定着ロール10に押圧されており、加熱
定着ロール10とエンドレスベルト20との間に、未定
着トナー像Tが担持された記録媒体としての記録シート
Sが通過可能なニップ部Nが形成されるようになってい
る。
0は、円筒状のコア11と、その表面に形成された弾性
層12,離型層13とを有し、コア11の内部には加熱
源14が設けられている。
に優れ、熱伝導性の良好な材質のものであれば特に制限
はないが、例えば、アルミニウム、SUS、鉄、銅、真
鍮等の金属や合金等が挙げられる。
弾性層12として公知の材質のものの中から適宜選択で
き、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム等を用いるこ
とができる。そして、この弾性層12を前記コア11の
表面に形成する手法としては、特に制限はなく、例え
ば、それ自体公知の注入成型法またはコーティング法等
が採用できる。
Tのオフセットを好適に防止すると共に、安定した状態
で定着装置を稼動させるために設けられるものであっ
て、その材質としては、耐熱性がありトナーに対し適度
な離型性を示すものであれば特に制限はなく、例えば、
フッ素ゴム、シリコーンゴム、フッ素樹脂等が用いられ
る。
コア11の内部に収容することができる形状、構造のも
のであれば特に制限はなく、目的に応じて適宜選択で
き、例えば、ハロゲンヒーター等を用いることができ
る。前記加熱源14により加熱された加熱定着ロール1
0の表面温度は、例えば、該加熱定着ロール10表面に
接触配置される感温素子15で計測するようにし、制御
手段によりその温度を一定に制御することができる。前
記感温素子15としては、特に制限はなく、例えば、サ
ーミスター、温度センサー等が用いられる。前記制御手
段としては、特に制限はなく、たとえば、温度コントロ
ーラー、コンピューターなどが用いられる。尚、符号1
6は、加熱定着ロール10を回転駆動するモーターであ
る。
は、その形状、大きさ等については特に制限はなく、目
的に応じてそれ自体公知のものの中から適宜選択して使
用することができる。前記エンドレスベルト20の構造
としては、単層構造であっても良いが、本実施の形態に
おいては、図2に示すように、基材21表面に離型層と
しての樹脂皮膜22を形成したものが用いられる。ここ
で、エンドレスベルト20の基材21の材質としては、
例えば、熱硬化性ポリイミド、熱可塑性ポリイミド、ポ
リアミド、ポリアミドイミド等のポリマーや、ステンレ
ス、ニッケル、銅等の金属が用いられる。そして、樹脂
皮膜22は、表面に付着するトナーの剥離性のよいもの
が好ましく、その材質としては、例えば、PTFE(ポ
リテトラフルオロエチレン)、PFA(テトラフルオロ
エチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合
体)、FEP(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオ
ロプロピレン共重合体)等のフッ素樹脂が用いられる。
支持体31と、該支持体31上に配置された弾性体32
と、エンドレスベルト20と対向する支持体31及び弾
性体32を覆うように固定配設された低摩擦シート33
と、エンドレスベルト20がスムーズに回転するように
設けられたベルト走行ガイド34とから構成されてい
る。
には、エンドレスベルト20の寄りを規制する鍔状の部
材(図示せず)が設けられている。支持体31は、弾性
体32を固定する機能を有し、該支持体31は、圧縮コ
イルスプリング(図示せず)によりエンドレスベルト2
0を介して加熱定着ロール10を押圧するようになって
いる。
等については特に制限なく、目的に応じて適宜選択する
ことができ、また、単一の部材からなる構造であっても
よいし、本実施の形態のように異なる機能を有する複数
の部材からなる構造であってもよい。
シリコーンゴム、フッ素ゴムなどを用いることができ
る。ここで、シリコーンゴムを採用する場合には、潤滑
剤としてシリコーンオイルを使用するとシリコーンゴム
が膨潤するので、これを防ぐためにその表面をフッ素樹
脂またはフッ素ゴムのコート層を設けることが好まし
い。
ト33としては、PTFE(ポリテトラフルオロエチレ
ン)樹脂を二軸方向に延伸して多孔質化した多孔質樹脂
が用いられている。その形状としては、フィルム形状、
織布形状、フィルム/織布貼り合せ形状など適宜選定し
て差し支えないが、本実施の形態では、図3に示すよう
に、フィルム層33aと織布層33bとを貼り合せたも
のを用いており、フィルム層33aをエンドレスベルト
20に対向させるように配置している。これは、この構
成のものが最も耐久性、耐摺動性に優れるという理由に
よるものである。
ンドレスベルト20の内面に潤滑剤としてのシリコーン
オイルを供給する潤滑剤供給手段としてのオイル供給部
40が配設されている。このオイル供給部40は、エン
ドレスベルト20の内面に接触配置されるフェルト41
とこのフェルト41を保持するケース42とを備えてお
り、フェルト41には、粘度50〜3000csの粘度
を有するシリコーンオイルが含浸されている。また、フ
ェルト41は、エンドレスベルト20の軸方向のほぼ全
域に当接し、エンドレスベルト20の回転に伴って、こ
のエンドレスベルト20の内周面全面にシリコーンオイ
ルを供給する。シリコーンオイルの供給量は多い必要は
なく、従って、フェルト41のエンドレスベルト20に
対する当接圧力は小さく、微妙に接触する程度でよい。
尚、シリコーンオイルを含浸させるフェルト41につい
ては、多数の連続気孔を有し、定着温度における耐熱性
を有すると共に適度の弾性率を有するものであればよ
く、スポンジ等であってもよい。
について説明する。図2において、モーター16が回転
駆動されると、加熱定着ロール10が回転し、加熱定着
ロール10の回転に従動してエンドレスベルト20も回
転する。このとき、加熱定着ロール10とエンドレスベ
ルト20との間に形成されたニップ部Nの入口に、未定
着トナー像Tを保持する記録シートSが存在すると、該
記録シートSが前記ニップ部Nに取り込まれ、ニップ部
Nを通過する。ニップ部Nにおいては、加熱定着ロール
10と、押圧パッド30により加熱定着ロール10側に
押圧されたエンドレスベルト20とによって前記記録シ
ートSがプレスされ、また、加熱定着ロール10によっ
て該記録シートSが加熱される。その結果、該記録シー
トS上の未定着トナー像Tが記録シートS上に加熱加圧
定着される。
き、このエンドレスベルト20の内周面には、フェルト
41によってシリコーンオイルが塗布されている。そし
て、塗布されたシリコーンオイルは、エンドレスベルト
20の回転に伴ってニップ部Nすなわちエンドレスベル
ト20の内周面に接触する押圧パッド30の低摩擦シー
ト33との対向部に到達する。ここで、本実施の形態で
は、低摩擦シート33が多孔質樹脂で構成されているこ
とから、シリコーンオイルが多孔質樹脂の内部に保持さ
れると共に表面より滲み出すようになり、その結果、常
にエンドレスベルト20と押圧パッド30(低摩擦シー
ト33)との間の摩擦係数は安定して低く押さえられる
ことになる。従って、エンドレスベルト20の駆動トル
クが経時的に増大するという事態を有効に回避すること
ができる。また、加熱定着ロール10の回転とエンドレ
スベルト20の回転との間にスリップ等の不具合が生じ
ることはなく、円滑な回転駆動が維持されることから、
長期にわたって円滑な画像の加熱加圧定着を繰り返し行
うことができる。
ル供給部40を取り外す代わりに、予めシリコーンオイ
ルを含浸させた低摩擦シート33を用いるようにしたも
のである。尚、本実施の形態に係る定着装置の構成要素
のうち、実施の形態1に係る定着装置と同様のものにつ
いては、実施の形態1と同様の符号を付してここではそ
の詳細な説明を省略する。
3が多孔質樹脂で構成されていることから、低摩擦シー
ト33内にシリコーンオイルを所定量保持させることが
でき、その結果、常にエンドレスベルト20と押圧パッ
ド30(低摩擦シート33)との間の摩擦係数が安定し
て低く押さえられることになる。従って、実施の形態1
と同様の効果を得ることができる。
て、加熱定着ロール10は外径24mm、肉厚0.5m
m、長さ310mmの円筒状で鉄製のコア11の外表面
に、弾性層12としてシリコーンゴム(ゴム硬度33
度:JIS−A)を500μmの厚みに被覆し、弾性層
12の表面には離型層13として厚さ30μmのPFA
チューブを被覆している。コア11の内部には、加熱源
14として960W(通常時600W)のハロゲンラン
プが配設され、加熱定着ロール10の表面温度は、加熱
定着ロール10の表面に当接した状態で配置された感温
素子15の温度センサーと、図示しない温度コントロー
ラーとによって約175℃に制御されている。
肉厚75μm、長さ330mmの熱硬化性ポリイミドを
基材21とし、該基材21の外周面にパーフルオロアル
コキシフッ素樹脂(PFA)を30μmの厚みにコーテ
ィングして樹脂皮膜22を形成した。弾性体32は、幅
10mm、肉厚5mm、長さ320mmのシリコーンゴ
ムであり、その表面に配置された低摩擦シート33は、
PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)多孔質樹脂繊
維織布及びPTFE多孔質樹脂フィルムを貼り合せたも
のである。また、薄膜状のエンドレスベルト20を介し
て圧縮コイルスプリング(図示せず)により加熱定着ロ
ール10を30kgの荷重で押圧している。
20の巻き付け角度は、約40°であり、この時のニッ
プ部Nの幅は、約10mmであった。モーター16から
の駆動力が加熱定着ロール10に伝達され、加熱定着ロ
ール10及びエンドレスベルト20は、104mm/s
ecの速度で回転させた。
は、幅10mm、厚さ5mm、長さ300mmのフェル
トに、潤滑剤としてジメチルシリコーンオイル(常温に
おける粘度100cs)を約5cm3含浸させている。
また、押圧パッド30の表面すなわち低摩擦シート33
にもジメチルシリコーンオイルが保持されている。
よって加熱定着ロール10及びエンドレスベルト20を
連続して駆動し、かかるモーター負荷トルクの測定を行
った。そして、このときのモーター負荷トルクから、エ
ンドレスベルト20を加熱定着ロール10から離間させ
加熱定着ロール10だけを駆動させるのに必要なモータ
ー負荷トルクを差し引き、モーター負荷トルク差分を算
出した。駆動時間とモーター負荷トルク差分との関係を
図4(●参照)に示す。これによれば、初期時に0.0
13N・m程度であった差分が、55時間動作させた後
でも0.011N・mとなっていることから、時間の経
過に関係なく、モーター負荷トルクが略一定になってい
ることが把握される。
いてエンドレスベルト20の内面に当接させたフェルト
41を取り外す代わりに、予めジメチルシリコーンオイ
ル(常温における粘度100cs)を含浸させた低摩擦
シート33(PTFE多孔質樹脂繊維織布及びPTFE
多孔質樹脂フィルムとの貼り合わせシートに)を用いる
ようにした定着装置で、実施例1と同様の評価実験を行
った。駆動時間とモーター負荷トルク差分との関係を図
4(■参照)に示す。これによれば、初期時に0.00
8N・m程度であった差分が、50時間経過後に0.0
12N・mと、時間の経過と共にモーター負荷トルクが
緩やかに上昇していることが把握される。ただし、これ
は次に説明する比較例と比べて大幅な改善が図られたも
のといえる。
来より用いられているPTFEを含浸させたガラス繊維
シートに変更し、実施例1及び実施例2と同様の評価実
験を行った。駆動時間とモーター負荷トルク差分との関
係を図4(▲参照)に示す。これによれば、初期時にお
いては、0.011N・m程度であった差分が、わずか
24時間後には0.023N・mまで増大してしまうこ
とが判明した。これは、シリコーンオイルの枯渇に伴っ
て駆動トルクが増大したことが原因であるといえる。
孔質樹脂を用いることの優位性が把握される。
加圧部材のエンドレスベルトとの対向部に多孔質樹脂部
材を設け、多孔質樹脂部材内に潤滑剤を保持させるよう
にしたので、長期にわたって多孔質樹脂部材から潤滑剤
を滲み出させることが可能となり、その結果、経時的な
エンドレスベルトの駆動トルクの増大を防止し、安定し
た走行性能を確保することができ、高品質の画像を安定
して得ることができる。
ある。
明図である。
差分との関係を示すグラフ図である。
4…多孔質樹脂部材,5…潤滑剤供給手段,H…加熱
源,K…記録媒体,T…未定着トナー像,10…加熱定
着ロール,14…加熱源,20…エンドレスベルト,3
0…押圧パッド,33…低摩擦シート,33a…フィル
ム層,33b…織布層,40…オイル供給部,S…記録
シート
Claims (7)
- 【請求項1】 回転可能に配設される定着部材と、 前記定着部材に回転可能に圧接配置され、前記定着部材
との間に形成されるニップ部に未定着トナー像を担持し
た記録媒体が挟持されるエンドレスベルトと、 前記エンドレスベルトの内側に固定配設され、前記定着
部材側に向けて当該エンドレスベルトを押圧する加圧部
材と、 前記ニップ部を加熱する加熱源とを備え、 前記加圧部材の前記エンドレスベルトとの対向部に多孔
質樹脂部材を設けると共に、当該多孔質樹脂部材内に潤
滑剤を保持させたことを特徴とする定着装置。 - 【請求項2】 請求項1に記載の定着装置において、 前記多孔質樹脂部材は、多孔質樹脂繊維織布からなるこ
とを特徴とする定着装置。 - 【請求項3】 請求項1に記載の定着装置において、 前記多孔質樹脂部材は、多孔質樹脂繊維織布及び多孔質
樹脂フィルムを積層したものからなることを特徴とする
定着装置。 - 【請求項4】 請求項1に記載の定着装置において、 前記多孔質樹脂部材が、四弗化エチレン多孔質樹脂から
なることを特徴とする定着装置。 - 【請求項5】 請求項1に記載の定着装置において、 前記エンドレスベルトの内周面に潤滑剤を供給する潤滑
剤供給手段を具備させたことを特徴とする定着装置。 - 【請求項6】 請求項1に記載の定着装置において、 前記潤滑剤がシリコーンオイルであることを特徴とする
定着装置。 - 【請求項7】 請求項6に記載の定着装置において、 前記シリコーンオイルの粘度が常温で50〜3000c
sであることを特徴とする定着装置。
Priority Applications (1)
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JP2000034879A JP3753223B2 (ja) | 2000-02-14 | 2000-02-14 | 定着装置 |
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JP2001228731A5 JP2001228731A5 (ja) | 2004-12-24 |
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