JPH10198204A

JPH10198204A - 画像定着装置

Info

Publication number: JPH10198204A
Application number: JP176197A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Sekiguchi; 英明関口
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1997-01-09
Filing date: 1997-01-09
Publication date: 1998-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】装置のより一層の小型化を図りつつ、記録シ
ートの剥離不良発生の恐れがない良好な画像を得ること
ができる画像定着装置を提供する。【解決手段】本発明の画像定着装置は、回転可能な定
着ロール１１を有する加熱部１０と、耐熱性の無端ベル
ト２１および弾性部材２３を有する加圧部２０とを具備
する。弾性部材２３は、無端ベルト２１の内側に配設さ
れ、無端ベルト２１を定着ロール１１に押圧させて、定
着ロール１１と無端ベルト２１の間にニップ部を形成す
ると共に、無端ベルト２１を走行可能とする。また、無
端ベルト２１の内部にはオイル供給部３０が設けられて
いて、無端ベルト２１を介して、オイル含浸部材３２か
ら定着ロール１１表面にオフセットを防止するためのオ
イルが供給される。上記オイル供給部３０から無端ベル
ト２１に供給されたオイルの一部は、無端ベルト２１と
弾性部材２３との摺動抵抗を軽減する作用がある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真複写機，
レーザプリンター，ファクシミリ等の画像形成装置にお
ける画像定着装置に関する。より具体的には、加熱定着
ロールと加圧部の間のニップ部に用紙等の記録シートを
通過させることにより、記録シート上の未定着トナー像
を加熱定着処理する画像定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般的な乾式画像形成装置の定着装置に
は、赤外線ヒータやキセノンフラッシュランプ等の輻射
熱線によりトナーを融着させる方式と、少なくとも一方
が加熱された一対のロール間に用紙を通過させること
で、用紙に担持されたトナー像を熱と圧力によって定着
する方式がある。このうち、安全性や設置スペース等の
問題から、現在では後者の熱ロール定着が一般的であ
る。近年、定着ロール対のうち一方に無端ベルト部材や
フィルム部材等を用いて、ウォームアップ時間の短縮ま
たは装置の小型化を図ったものが提案されている。特開
平７−１２９００４号公報はその一例である。この加熱
定着装置は、一対のロールに代えて、通常のヒートロー
ラかまたは定着フィルム，その内面ガイド部材および発
熱体を有する加熱部と、加圧フィルム材，耐熱性弾性体
よりなる加圧部材およびフィルム内面ガイド部材を有す
る加圧部とを備え、加熱部のヒートローラまたは加圧部
の加圧部材（加圧ローラ）の一方を回転駆動させると共
に、加圧部材を加熱部に圧接させてニップ部を形成して
いる。また、例えば特開昭６２−１３５８６５号公報や
特開平８−６９１８９号公報のように、加圧部にローラ
回転部材またはベルト走行部材を用いず、加圧部を固定
式の押圧部のみで構成した定着装置も知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】近年、カラーコピーお
よびカラープリントの需要が増大し、これに対応する画
像形成装置の普及に伴い、より一層の小型化・低価格化
が要請されている。このような画像形成装置において、
例えば乾式電子写真方式を採用したカラー複写機および
カラープリンターでは、トナー定着部材に対してオフセ
ット防止用のオイルを塗布することによって、定着装置
のニップ出口側での剥離不良を防止している。しかしな
がら、前述の特開平７−１２９００４号公報では、オフ
セットの防止については何ら言及されておらず、オフセ
ット防止手段は従来通りであるので、定着装置のより一
層の小型化を図るには自ずと限界がある。そこで、本発
明の目的は、上述の現状に鑑み、装置のより一層の小型
化を図りつつ、記録シートの剥離不良発生の恐れがない
良好な画像を得ることができる画像定着装置を提供する
ことにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明者は、画像定着装
置のより一層の小型化を目指して鋭意検討を重ねてきた
ところ、加圧部の構成要素として無端ベルトを用い、そ
の内部にオイル供給部を設けることによって上記目的が
達成されるとの知見を得ただけでなく、更にオイル供給
部からのオイルが無端ベルトを透過して加熱部の定着部
材表面に供給されるため、無端ベルトを加熱部側に押圧
してこれを走行可能とする弾性部材と無端ベルトとの間
の摺動抵抗が軽減され、記録シートの搬送性も向上する
との知見を得て、本発明をなすに到ったものである。す
なわち、本発明の画像定着装置は、回転可能な定着ロー
ルを有する加熱部と、定着ロールとの間にニップ部を形
成する無端ベルト、および無端ベルトの内側に配設さ
れ、無端ベルトを定着ロールに押圧させて走行可能とす
る弾性部材を有する加圧部とを具備し、上記無端ベルト
の内部にオフセットを防止するためのオイルを供給する
オイル供給部を設け、オイル供給部から無端ベルトを介
して定着ロール表面にオイルが供給されることを特徴と
する。

【０００５】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に基づいて詳
細に説明する。図１は本発明の画像定着装置の概要を示
す横断面図であり、図２はその縦断面図であって、画像
定着装置は加熱部１０と加圧部２０とを具備する。加熱
部１０は、回転可能な定着ロール１１および熱源（ヒー
タ）１２を備えている。定着ロール１１は、円筒状のコ
ア１１ａとその外周面を被覆する弾性層１１ｂとからな
り、コア１１ａ内にはヒータ１２が挿通している。コア
１１ａの材質としては、アルミニウム，鉄，ステンレス
鋼(ＳＵＳ)，銅等の熱伝導率の高い金属または合金など
が用いられる。弾性層１１ｂは、その表面が耐熱性およ
び離型性に優れた材料で形成され、例えばシリコーンゴ
ム等の下地層をシリコーンゴムやテトラフルオロエチレ
ン樹脂等のコート層で被覆したものが好ましい。ヒータ
１２としては、ハロゲンランプ，赤外線ランプ等各種の
熱源を利用することができる。なお、図２に示す１３，
１３は軸受であり、図示してないモータおよび伝動機構
によりコア１１ａが回転駆動されるようになっている。
また、加熱部１０には、温度センサ１４が配置され、定
着ロール１１表面の温度を計測する。そして、温度セン
サ１４の計測信号により、図示してない温度コントロー
ラによってヒータ１２がフィードバック制御され、ロー
ル１１表面を適切な温度に調節するようになっている。
定着ロール１１の表面温度すなわち定着温度は、使用す
るトナーや記録シート（以下、用紙Ｐで代表する）の種
類によっても異なるが、１２０〜２００℃の間に設定さ
れる。

【０００６】加圧部２０は、無端ベルト２１，ベルトガ
イド部材２２と、弾性部材２３，そのベースプレート２
４等を備えた加圧部材と、オイル供給部３０とからな
る。加圧部材は、無端ベルト２１を定着ロール１１に押
圧させて、無端ベルト２１と定着ロール１１の間にニッ
プ部を形成すると共に、無端ベルト２１を走行可能とす
るための部材である。無端ベルト２１の材質としては、
テトラフルオロエチレン樹脂や多数の微細孔を穿孔した
ポリイミド樹脂等の耐熱性および耐油性に優れ、オイル
透過性能を兼ね備えた多孔質フィムル材料が用いられ
る。無端ベルト２１は、その両端部がベルトガイド部材
２２，２２の外周に巻回されている。ベルトガイド部材
２２の材質としては、ある程度の剛性を有し、無端ベル
ト２１から熱を奪いすぎないものであればよく、例えば
耐熱性樹脂等で形成される。また、ベルトガイド部材２
２の形状としては、円形，楕円形等、無端ベルト２１の
走行を阻害しないものであればよいが、その上面を円弧
状に湾曲した形状として、これに無端ベルト２１を張力
の働かない状態で巻回することが好ましい。無端ベルト
２１をテンションフリーとした場合、テンション部材が
不要であるばかりでなく、無端ベルト２１が損傷する恐
れがなく、かつウォームアップ時間が短縮される。無端
ベルト２１が当接するベルトガイド部材２２の外周面に
は、複数のリブ状の突起を形成して、無端ベルト２１内
周面とベルトガイド部材２２との接触面積を小さくする
ことが望ましい。

【０００７】前記加圧部材は、図１，２に示す定着装置
においては、ベルトガイド部材２２の内側に配設された
弾性部材２３，この弾性部材２３を載置するベースプレ
ート２４および後述のオイル含浸部材(３２)から構成さ
れる。弾性部材２３は、加重をかけた時に自体の弾性力
により、前述のように、無端ベルト２１を直接押圧し
て、定着ロール１１とニップ部を形成すると同時に、無
端ベルト２１を走行可能とするために用いられる。その
材質としては、弾性と耐熱性等が必要であり、シリコー
ンゴムやフッ素ゴム，これらのブレンドゴム等が挙げら
れる。充分な定着を行えるだけの弾性と画像定着装置の
小型化を確保するためには、弾性部材２３の厚さは２〜
１０ｍｍの範囲にあることが好ましい。定着ロール１１
の軸方向に延設されたベースプレート２４は、弾性部材
２３およびオイル含浸部材(３２)を載置・固定する。上
面が開口した台形断面をなすベースプレート２４は、用
紙Ｐの出口側の側壁２４ａが入口側に位置する側壁２４
ｂより高くなっており、側壁２４ａの上端から外面上部
にかけてアールを施している。また、弾性部材２３も、
同様に用紙Ｐの出口側の肉厚を厚く入口側を薄くして、
上面を傾斜させている。すなわち、加圧部材を定着ロー
ル１１の中心方向に押圧したとき、側壁２４ａの上端が
前記弾性層１１ｂに喰い込むようにニップを形成して、
定着時の用紙Ｐの剥離性を向上させている。そのため、
定着ロール１１のニップ部出口側に剥離爪を必ずしも設
ける必要はない。

【０００８】ベースプレート２４に一体的に垂下する連
結部材の下端には、無端ベルト２１に沿って円弧状に湾
曲したベルト案内部材２５が配置されている。このベル
ト案内部材２５は、通常無端ベルト２１と非接触ではあ
るが、定着時にテンションフリーの状態で走行する無端
ベルト２１を案内（誘導）する機能を持たせている。前
記ベルトガイド部材２２，２２は、その内外面がベース
プレート２４の両端側壁および枠部材２６，２６と固着
している。また、枠部材２６の下端には、加圧部材が一
定の荷重で定着ロール１１の中心に向かって押圧される
よう、図示してない画像定着装置のフレームに支持され
た圧縮コイルスプリング２７，２７が取り付けられてい
る。

【０００９】無端ベルト２１の内部にはオイル供給部３
０が設けられている。このオイル供給部３０は、ベース
プレート２４のオイル部３１と、オイルを保持する前述
のオイル含浸部材３２とから構成される。オイル部３１
は、前記側壁２４ｂを仕切壁として、これに並設された
側壁２４ｃを有する溝状パンからなり、オイル含浸部材
３２を載置・固定する。また、オイル含浸部材３２は、
無端ベルト２１裏面に接触し、無端ベルト２１を介し
て、定着ロール１１表面のオフセット発生を防止するた
めのオイルを供給する。このようなオイル部３１は、ベ
ースプレート２４と必ずしも一体化する必要はない。オ
イル含浸部材３２としては、例えば各種ゴム材料のスポ
ンジ体の他に、天然または半合成セルロース，羊毛，ポ
リアミド，ポリイミド，ポリエステル，ポリウレタン，
ポリアクリロニトリル等の繊維からなるフェルトや不織
布などの多孔質材料が用いられる。

【００１０】オイルとしては、ジメチルシリコーンオイ
ル，アミノ基等の官能基を有する変性ジメチルシリコー
ンオイル等のシリコーン系オイル，フッ素系オイル，パ
ラフィン系オイルなどの離型性オイルが用いられる。こ
れらの離型性オイルは、含浸部材３２に含浸・保持され
るだけでなく、上記オイル部３１に貯留させることもで
きる。以上の画像定着装置においては、オイル含浸部材
３２の毛細管現象により、オイルが直接無端ベルト２１
裏面に供給され、更に無端ベルト２１を透過したオイル
が定着ロール１１表面に供給される。また、オイル供給
部３０を前述の弾性部材２３とベースプレート２４とか
ら構成してもよい。その場合、弾性部材２３を液状シリ
コーンゴムやスポンジゴム等で形成して、弾性の他にオ
イル保持能を持たせる必要がある。このように、オイル
含浸部材３２に代えて、弾性部材２３自体にオイルを含
浸させた場合は、定着ロール１１への加圧作用と毛細管
現象により、弾性部材２３から直接オイルが無端ベルト
２１裏面に供給される。

【００１１】図３は本発明の別の画像定着装置の概要を
示す横断面図であり、図１，２に示すものとはオイル供
給部の構成が異なる。なお、図１，２と同じ構成要素に
は同一の番号を付しており、図１，２と重複した説明は
省略することにする。図３において、オイル供給部３０
は、ベースプレート２４内に前記多孔質材料と同様の材
料で形成されたオイル含浸層３３が載置・固定され、そ
の上に弾性部材２３が積層された構造からなる。したが
って、弾性部材２３の内部側に形成されたオイル含浸層
３３に含浸・保持されたオイルが弾性部材２３を介して
無端ベルト２１裏面に供給され、弾性部材２３はオイル
供給量を調整する機能をも有する。さらに、オイル含浸
層３３と無端ベルト２１裏面に接触するよう、図３に破
線で示すオイル浸透シート３４を介在させてもよい。オ
イル浸透シート３４は、例えばポリアミド，ポリイミド
等の耐熱性および浸透性を兼ね備えた繊維で形成するこ
とが望ましい。この場合は、オイル浸透シート３４を介
して、オイル含浸層３３から毛細管現象によりオイルが
無端ベルト２１に供給される。

【００１２】本発明は、単位面積当たりのトナー量の多
い多重トナー像を加熱定着するタイプのフルカラー画像
形成装置に好適に適用される。そして、オイル供給部３
０から定着ロール１１表面に供給されるオイル量を例え
ばＡ４サイズの用紙１枚当たり２〜５μｌの範囲とする
ことが望ましい。これは、所定のオイル透過率を有する
無端ベルト２１の材質を選択したりあるいは微細孔の開
口度を調整し、更にオイル含浸部材３２，オイル含浸の
弾性部材２３，オイル含浸層３３または含浸層３３とオ
イル浸透シート３４のそれぞれの多孔度等を調整するこ
とによって、上記オイル供給量を調整することができ
る。以上にように、オイル供給部３０から無端ベルト２
１および定着ロール１１表面にオイルが供給されるの
で、無端ベルト２１の裏面に塗布されたオイルの一部
は、弾性部材２３と無端ベルト２１間の摩擦を軽減する
潤滑剤として作用する。したがって、安定した用紙Ｐの
搬送性を確保することができるので、用紙Ｐが厚紙のよ
うに厚くても、充分な定着度が得られる圧力を加えるこ
とができ、かつ搬送不良により生じる像ズレ等の画質不
良を発生することがない。

【００１３】本発明の作用を要約すると次のとおりであ
る。本発明の画像定着装置によれば、無端ベルト２１の
内部に設けたオイル供給部３０から無端ベルト２１を介
して定着ロール１１表面にオイルが供給される。したが
って、スペースの有効利用と同時に、定着装置のニップ
部出口での剥離不良を防止することができる。特に、弾
性部材２３と無端ベルト２１の間の摺動抵抗を軽減する
潤滑剤、および定着ロール１１表面に塗布されてトナー
オフセットを防止する離型剤の供給部(３０)を共通化し
たことによって、画像定着装置の大幅な小型化、低コス
ト化が図られる。しかも、上述の摺動抵抗が軽減される
ので、用紙Ｐが安定して搬送され、良質の定着画像を得
ることができる。また、定着ロール１１と無端ベルト２
１の摩擦による磨耗が大幅に少なくなるので、これらの
部材(１１，２１)の可使用期間が延長され、装置の信頼
性が高められる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明を図１，２に基づいて具体的に
説明するが、本発明は下記の実施例に限定されるもので
はない。定着ロールのコア１１ａとして、外径３４ｍ
ｍ，内径３２ｍｍ，長さ３５０ｍｍのアルミニウム製円
筒を用いた。コア１１ａ表面には、硬度（ＪＩＳ−Ａ）
４５°のＨＴＶシリコーンゴムの下地層と、ＲＴＶシリ
コーンゴムのコート層からなる弾性層１１ｂが被覆され
ている。弾性層１１ｂの下地層の厚さは１ｍｍであり、
鏡面仕上げされた下地層上に膜厚５０μｍのコート層を
浸漬塗布法により形成した。コア１１ａの内部には８５
０Ｗのハロゲンランプ１２が装着され、温度センサ１４
の計測信号に基づいて、温度コントローラ（図示せず）
により、定着ロール１１表面は１５０℃に温度調節され
る。無端ベルト２１として、幅３００ｍｍ，周長１２５
ｍｍのポリテトラフルオロエチレン（ゴアテックス：ゴ
アテックス社製）の延伸フィムルを用いた。この無端ベ
ルト２１を外側面が枠部材２６，２６に固着されたベル
トガイド部材２２，２２にテンションフリーの状態で巻
回した。耐熱性樹脂製のベルトガイド部材２２には、外
周面にリブ状突起が形成されている。また、幅（ベルト
の走行方向）１５ｍｍ，長さ３２０ｍｍ，側壁２４ａの
高さ８．６ｍｍ，側壁２４ｂの高さ５ｍｍのＳＵＳ製ベ
ースプレート２４を無端ベルト２１の内側に配置し、そ
の底板上に硬度（ＪＩＳ−Ａ）２３°のシリコーンゴム
からなる弾性部材２３を載置し接着した。

【００１５】ベースプレート２４の下方には、無端ベル
ト２１に沿って湾曲したベルト案内部材２５が連結部材
を介して配置されている。さらに、ベースプレートの両
端側壁は、前述の枠部材２６，２６に固定されたベルト
ガイド部材２２，２２の内側面に固着されている。上記
枠部材２６，２６は、本体フレーム（図示せず）に対し
て垂直に設けられ、その下端に圧縮コイルスプリング２
７，２７が取り付けられている。これらのスプリング２
７，２７の付勢力により、前記弾性部材２３は３０ｋｇ
ｆの荷重で定着ロール１１の中心に向けて押圧される。
無端ベルト２１の内部には、上記ベースプレートの側壁
２４ｂを共有する幅３．０ｍｍのオイル部３１がベース
プレート２４に形成され、その上にオイル含浸部材３２
が無端ベルト２１裏面に接触するように配設されてい
る。オイル含浸部材３２としてフェルト（商品名：１−
ソックス）を用い、これに粘度１０００ｃｓのジメチル
シリコーンオイル（ＫＦ−９６：信越化学社製）が飽和
するまで含浸されている。

【００１６】（画像定着装置の作用）定着ロール１１
は、図示してないモータにより周速１００ｍｍ／ｓで回
転し、無端ベルト２１も周速１００ｍｍ／ｓで従動走行
する。ここで、圧縮コイルスプリング２７の付勢力によ
り、枠部材２５，ベルトガイド部材２２，ベースプレー
ト２４および弾性部材２３が一緒になって上方に付勢さ
れ、無端ベルト２１を定着ロール１１に押圧する。一
方、トナー像Ｔを担持した用紙Ｐが、転写装置から定着
装置のニップ部に搬送されてくる。そして、上記ニップ
部に作用する圧力と、ハロゲンランプ１２の発熱による
定着ロール１１の伝導熱により、トナー像Ｔは用紙Ｐ上
に定着される。ジメチルシリコーンオイルを保持するオ
イル含浸部材３２は無端ベルト２１に接触しているの
で、含浸部材３２から滲出するオイルが走行する無端ベ
ルト２１裏面に塗布される。無端ベルト２１裏面に塗布
されたオイルは、ベルト２１のオイル浸透・透過作用に
より、定着ロール１１表面に塗布される。したがって、
ニップ部出口での用紙Ｐの剥離不良が防止され、定着ロ
ール１１表面にトナーオフセットが発生するようなこと
がない。

【００１７】画像定着装置において、定着ロール１１に
弾性部材２３を押圧させると、その荷重に比例して弾性
部材２３と無端ベルト２１の間の摩擦係数が増大する。
また、定着時に像ズレが生じないよう、定着ロール１１
が回転するときは、無端ベルト２１は定着ロール１１と
等速で従動走行しなければならない。一方、弾性部材２
３に所定の荷重を加えると、定着ロール１１表面と無端
ベルト２１との摩擦係数に比べて、弾性部材２３と無端
ベルト２１との摩擦係数が大きい。そのため、無端ベル
ト２１内部にオイル供給部３０を設けることなく、定着
時に適切なニップ圧が得られる２９４Ｎ（３０ｋｇｆ）
の荷重をかけた場合、無端ベルト２１が定着ロール１１
に従動せず、定着ロール１１だけが回転する。しかしな
がら、本実施例では、前述したように、無端ベルト２１
の裏面に塗布されたオイルの一部が、弾性部材２３と無
端ベルト２１の間の摩擦を軽減する潤滑剤として作用す
るので、無端ベルト２１がスムーズに走行する。したが
って、用紙Ｐの搬送不良に起因する画質不良の発生がな
い。

【００１８】

【発明の効果】本発明の画像定着装置は、無端ベルトの
内部にオイル供給部を設けたもので、スペースの有効利
用と同時に定着装置の大幅な小型化が図られる。また、
無端ベルトを介して、オイル供給部から定着ロール表面
に供給されたオイルは、記録シートの剥離不良を防止す
ることができる。しかも、オイル供給部からのオフセッ
ト防止用オイルの一部は、加圧部の弾性部材と無端ベル
トの間にも供給されるので、両者間の摺動抵抗を軽減す
る。したがって、搬送不良による像ズレ等の画質不良を
発生することなく、安定した用紙搬送性を確保すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像定着装置の概要を示す横断面図
である。

【図２】図１の縦断面図である。

【図３】本発明の別の画像定着装置の概要を示す横断
面図である。

【符号の説明】

１０…加熱部、１１…定着ロール、２０…加圧部、２１
…無端ベルト、２３…弾性部材、３０…オイル供給部、
３２…オイル含浸部材、３３…オイル含浸層、３４…オ
イル浸透シート。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】回転可能な定着ロールを有する加熱部
と、定着ロールとの間にニップ部を形成する無端ベル
ト、および無端ベルトの内側に配設され、無端ベルトを
定着ロールに押圧させて走行可能とする弾性部材を有す
る加圧部とを具備し、上記無端ベルトの内部にオフセッ
トを防止するためのオイルを供給するオイル供給部を設
け、オイル供給部から無端ベルトを介して定着ロール表
面にオイルが供給されることを特徴とする画像定着装
置。
【請求項２】前記オイル供給部にオイル含浸部材を配
置し、オイル含浸部材から無端ベルトに直接オイルを供
給する請求項１記載の画像定着装置。
【請求項３】前記オイル供給部として弾性部材の内部
側にオイル含浸層を形成し、弾性部材を介して無端ベル
トにオイルを供給する請求項１記載の画像定着装置。
【請求項４】前記オイル含浸層と無端ベルト裏面に接
触するオイル浸透シートを配置し、オイル浸透シートを
介して無端ベルトにオイルを供給する請求項３記載の画
像定着装置。
【請求項５】前記オイル供給部から無端ベルトに供給
されたオイルの一部を用いて、無端ベルトと弾性部材と
の摺動抵抗を軽減する請求項１〜４のいずれかに記載の
画像定着装置。