JP2000305387A - 定着装置及び定着装置用エンドレスベルト - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ロ−ル・ベルト式定着装置において、所定のグ
リップ力を実質的に低い加圧力で発生させ得、加圧手段
の小規模化による定尺装置全体の小型化、オフセット防
止を容易に達成でき、しかも定着ロ−ルを長期間安全に
保持できるようにする。 【解決手段】定着ロ−ルにエンドレスベルトをニップ領
域において接触させ、未定着トナ−を担持させた記録シ
−トをエンドレスベルトを巻き掛けした圧力ロ−ルと前
記定着ロ−ルとの間のグリップ力で牽引しつつ定着ロ−
ルとエンドレスベルトとの間に通過させて前記ニップ領
域で未定着トナ−を記録シ−ト上に定着させる装置にお
いて、エンドレスベルト２の巾の少なくとも片端部に沿
い縁端２２１が非直線状のグリッパ−２２を設けた。

Description

【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、プリンタ
−、ファクシミリ等の電子写真画像形成に使用するロ−
ル・ベルト式の定着装置及びその定着装置用エンドレス
ベルトに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複写機、プリンタ−、ファクシミリ等の
電子写真画像形成に使用する定着装置としてロ−ル・ベ
ルト式が知られている。このロ−ル・ベルト式定着装置
では、図６に示すように定着ロ−ル１'にエンドレスベ
ルト２'をニップ領域ｎ'において接触させ、未定着トナ
−５１'を担持させた記録シ−ト５'を定着ロ−ル駆動の
もとで定着ロ−ル１'と圧力ロ−ル４'との間のグリップ
力で牽引しつつ移動させ、未定着トナ−５１'を上記ニ
ップ領域ｎ'で定着ロ−ル１'による加熱で記録シ−ト
５'に定着させている。このように定着ロ−ル１'を駆動
ロ−ルとしてエンドレスベルト２'がベルト伝動により
従動されていく。

【０００３】すなわち、エンドレスベルト２'の張り側
張力をｆ_０とすると、この張力ｆが大きくなるに従い有
効巻き掛け角θ_０が拡がっていき（有効巻き掛け角θ_０
におけるベルト張力ｆは、定着ロ−ルとエンドレスベル
ト間の摩擦係数をμとすると、ベルト伝動理論からｆ＝
ｆ_０ｅ-θ_０μで与えられる）、この有効巻き掛け角θ
がエンドレスベルトの接触角θに達したときでも定着ロ
−ル１'の動力をエンドレスベルト２'にスリップなく伝
達させ得るように、定着ロ−ル１'と圧力ロ−ル４'との
間のグリップ力Ｔでベルトを牽引している。従って、定
着ロ−ルの駆動力をエンドレスベルトを伝達させ得るた
めの条件は、前記定着ロ−ルとエンドレスベルトとの間
の摩擦係数（記録シ−トを挾んだ状態での摩擦係数）を
μとすると、

【数１】Ｔ＞ｆ_０ｅ^-θμ すなわち、

【数２】ｆ_０／Ｔ＜ｅ^θμ で与えられる。

【０００４】而るに、上記定着ロ−ルとエンドレスベル
トとの間の摩擦係数μが定着ロ−ル表面へのオイル塗布
のためにかなり小さくなり、またベルト張力ｆ_０がエン
ドレスベルトの負荷（圧力ロ−ルや支持ロ−ル）のため
に相当に大きくなるために、上記式 の安定駆動条件を
充足させるためには、グリップ力Ｔをかなり大きくする
必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のロ−ル・ベルト
式定着装置においては、上記グリップ力Ｔを所定値に設
定して上記式の条件を充足させるために、加圧ロ−ルの
押付け力を相当に大きくしており、かなり大きな規模の
ロ−ル押付け力器を組み込んでおり、定着装置全体の大
型化が避けられない。また、加圧力を高くする必要があ
るため、それだけ定着ロ−ルが早期に損傷し易く、定着
ロ−ルの長寿命化を図り難い。さらに、両面複写の場
合、すでに定着された第１面がエンドレスベルトと接触
する際、その接触圧がそれだけ高くなるために、再溶融
された定着トナ−像がエンドレスベルト表面にオフセッ
トされ易い。

【０００６】本発明の目的は、ロ−ル・ベルト式定着装
置において、所定のグリップ力を実質的に低い加圧力で
発生させ得、加圧手段の小規模化による定尺装置全体の
小型化、オフセット防止を容易に達成でき、しかも定着
ロ−ルを長期間安全に保持できるようにすることにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に係る定着装置
は、定着ロ−ルにエンドレスベルトをニップ領域におい
て接触させ、未定着トナ−を担持させた記録シ−トをエ
ンドレスベルトを巻き掛けした圧力ロ−ルと前記定着ロ
−ルとの間のグリップ力で牽引しつつ定着ロ−ルとエン
ドレスベルトとの間に通過させて前記ニップ領域で未定
着トナ−を記録シ−ト上に定着させる装置において、エ
ンドレスベルトの巾の少なくとも片端部に沿い縁端が非
直線状のグリッパ−を設けたことを特徴とする構成であ
る。

【０００８】本発明に係る定着装置用エンドレスベルト
は、ベルト巾の少なくとも片端部に沿い縁端が非直線
状、例えば波状乃至はうねり曲線状のグリッパ−を設け
たことを特徴とする構成であり、グリッパ−は、縁端が
波状またはうねり曲線状のメッシュ状フィルム、不織布
または梯子形フィルムをベルト本体の巾端部に接着する
ことにより設けることができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。図１は本発明に係るエン
ドレスベルトを使用したロ−ル・ベルト式定着装置の一
例を示す説明図である。図２の（イ）は図１におけるエ
ンドレスベルトを示す平面図、図２の（ロ）は図２の
（イ）におけるロ−ロ断面図である。図１において、１
は定着ロ−ルであり、中空金属ロ−ル１１に弾性体層１
２を設け、その上に耐油・離型性層１３を設け、中空金
属ロ−ル１１内に加熱源１４を配設してある。１５はク
リ−ニングベルト、１６はオイル塗布器である。２は所
定のニップ巾で定着ロ−ル１に接触させたエンドレスベ
ルトであり、図２の（イ）及び（ロ）に示すようにベル
ト本体２１の表面の巾両端部に沿い縁端２２１が非直線
状、例えば波状乃至うねり曲線状のグリッパ−を設けて
ある。これらのグリッパ−はフィルムの接着によって設
けることができる。図１において、４は加圧ロ−ル（フ
リ−ロ−ル）であり、該ロ−ル４を定着ロ−ル１の中心
に向けて押付けるためのロ−ル押付け器４０、例えば圧
縮スプリングを付設してある。４１，４１はエンドレス
ベルトの支持ロ−ル（フリ−ロ−ル）である。５は未定
着トナ−像５１を担持させた記録シ−トを示し、定着ロ
−ル１の駆動でニップ領域ｎを通過し、この間に未定着
トナ−５１が記録シ−ト５に定着されていく。

【００１０】上記において、圧力ロ−ル４の押付けによ
る定着ロ−ル１との間のグリップ力をＴ、定着ロ−ル１
とエンドレスベルト２との間の摩擦係数をμ、ニップ巾
の接触角をθ、エンドレスベルト２の張り側張力をｆ_０
とすると、定着ロ−ル１の駆動力をエンドレスベルト２
に安定に伝達させるには、既述した通り、

【数３】ｆ_０／Ｔ＜ｅ^θμ の条件を充足させる必要がある。

【００１１】而るに、本発明においては、エンドレスベ
ルト２の巾端部に厚みのあるグリッパ−２２を設けてエ
ンドレスベルト巾端部の圧縮圧力を局部的に高くしてあ
るから、圧力集中効果のために式 を満たすグリップ力
Ｔを上記加圧ロ−ル４の低い押付力のもとで（同じグリ
ップ力をエンドレスベルトの全巾を一様に加圧する場合
よりも、低い押付力のもとで）得ることができ、加圧ロ
−ル押付け器４０の小型化を図ることができる。また、
エンドレスベルト２の巾端部の局部（２０〜３０ｍｍ程
度の巾）的圧力が高くされるだけであり、記録が行われ
る記録シ−ト５の実質上の巾部分の圧力はむしろ低くで
きるので、オフセットを防止できる。

【００１２】上記においてグリッパ−縁端２２１の波状
がピッチｐの周期波である場合、定着ロ−ル１の半径を
Ｒとすると、

【数４】２πＲ≠ｎｐ の関係（ただし、ｎは整数）を付与することが望まし
い。而して、定着ロ−ルの一回転中に接するグリッパ−
縁端との接触跡を次の回転中に接するグリッパ−縁端と
の接触跡が重なるのを確実に排除でき（グリッパ−縁端
が直線状の場合は重なる）、重なりが生じる場合に較べ
てグリッパ−の縁端角による定着ロ−ル１の損傷をよく
抑えることができ、この抑制効果と前記押付け力の低減
とのために定着ロ−ル１の長寿命化を図ることができ
る。

【００１３】上記グリッパ−縁端２２１の形状は定着ロ
−ル１の一回転ごとに前記したグリッパ−縁端の接触跡
をずらし得る非直線状であればよい。２πＲ＝ｎｐを満
たす周期波の場合でも、紙詰まり等の一時的過負荷によ
りエンドレスベルト２と定着ロ−ル１との間にスリップ
が生じ、その都度グリッパ−縁端の接触跡がずらされる
から有効である。

【００１４】上記グリッパ−２２の巾は図２に示すよう
に一定とすることが好ましいが、図３に示すように太い
部分と細い部分との繰返しとすることもできる。

【００１５】上記のグリップ力Ｔはグリッパ−を設けた
ベルトを定着ロ−ルと加圧ロ−ルとの間に記録シ−トを
介して所定のニップ圧力（３〜５ｋｇｆ／ｃｍ^２程度）
で挾み、定着ロ−ル表面に実際の使用時を模擬してシリ
コンオイルを塗布し、両ロ−ルを回転に対し固定し、こ
の状態でベルトを記録シ−トと共に引張り移動させると
きの引張り荷重から求めることができる。

【００１６】上記のベルト本体２１には耐熱性樹脂が使
用される。例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、ポ
リフェニレンサルファイド、ポリエ−テルケトン、ポリ
エ−テルスルホン、ポリエ−テルイミド、結晶ポリマ−
等を使用でき、特にポリイミドやポリアミドイミドが好
適である。また、必要に応じベルト本体の樹脂に熱伝導
性、導電性または電気絶縁性の無機粒子、金属粉、金属
酸化物、有機金属酸化物等を添加することができる。

【００１７】上記グリツパ−２２を接着するための接着
剤には両面粘着テ−プ、耐熱性エラストマ−、ホットメ
ルト接着剤、加熱硬化型接着剤、粘着剤等を使用でき
る。

【００１８】図４の（イ）及び図４の（ロ）〔図４の
（イ）のロ−ロ断面図〕は本発明に係るエンドレスベル
トの別例の要部を示し、ベルト本体２１の表面の巾端部
に沿い縁端が波形の梯子形フィルム３１０を接着剤３２
により固着してある。

【００１９】図５は本発明に係るエンドレスベルトの上
記とは別の別例の要部を示し、ベルト本体２１の表面の
巾両端部に沿い縁端が波形のメッシュ状フィルム、不織
布（例えばガラス不織布）、または織布（例えばガラス
クロス）３１００を図４と同様に接着剤により固着して
ある。

【００２０】図２において、フィルム２２には表面平坦
な耐熱性樹脂フィルム（例えば、上記したポリイミド等
の耐熱性樹脂、融点２００℃以上のポリカ−ボネ−ト、
ポリエチレンテレフタレ−ト等のフィルム）または高摩
擦係数フィルム（例えばゴムフィルム）あるいは切削フ
ィルムを使用できる。

【００２１】上記梯子形フィルムの接着、表面平坦フィ
ルムの接着等によるグリッパ−の付設に代え、ベルト本
体自体をロ−ル加圧成形等によりそれぞれのグリッパ−
外面形状に賦形することも可能である。

【００２２】また、ベルト本体端部に耐油性樹脂や耐熱
性エラストマ−をディッピングして隆起部を設けてグリ
ッパ−を形成すること、この隆起部の表面を荒し加工し
て高摩擦係数にすることも可能である。

【００２３】上記何れの例のエンドレスベルトにおいて
も、ベルト本体や接着剤には既述したものを使用でき
る。

【００２４】上記グリッパ−の巾は、記録シ−トのトナ
−定着領域にかからないように設定され、通常エンドレ
スベルト巾端の１０〜３０ｍｍ、好ましくは２０〜３０
ｍｍとされる。グリッパ−は牽引のバランス上エンドレ
スベルトの巾両端部に設けることが好ましい。

【００２５】既述した通り、本発明において、エンドレ
スベルトにグリッパ−を設ける理由は、エンドレスベル
トの巾端部に加圧ロ−ル圧力を局部的に集中させて全体
として低い加圧力で所定のグリップ力を得ることにあ
り、グリッパ−上面とベルト本体上面との段差〔図１の
（ハ）のｈ参照）は、通常５〜２０００μｍ、好ましく
は５０〜５００μｍとされる（２０００μｍを越えると
局部的圧力が高くなり過ぎ対向ロ−ル面の粗荒化が生じ
るようになる。５０μｍ未満では満足な局部的加圧を達
成し難い）。

【００２６】上記グリッパ−はエンドレスベルトの表面
側（定着ロ−ルに接する面）に設けることが好ましい
が、エンドレスベルトの圧力ロ−ルに接する面（裏面）
の巾端部（巾片端部または巾両端部）に設けることも可
能である。

【００２７】上記ベルト本体の厚みは２０〜２００μ
ｍ、好ましくは４０〜１５０μｍとされる。２０μｍ未
満では定着ロ−ル用エンドレスベルトに要求される引張
り強度を保証し難く、２００μｍを越えると製作上膜厚
の制御が困難になるからである。

【００２８】上記ベルト本体のグリッパ−を設ける巾端
部を除いて必要に応じ耐油性、耐摩耗性、高弾性、高剛
性の何れにも優れた補強層、例えばシリコンゴム、フッ
素ゴム、シリコン樹脂またはフッ素樹脂を主成分とする
層を設けることもでき、更にその補強層上に必要に応じ
フィラ−含有樹脂またはゴム含浸フエルトあるいはガラ
スクロス（フィラ−には前記無機粒子、金属粉、金属酸
化物、有機金属酸化物等を使用できる）を貼着すること
もできる。この場合も、積層上面とグリッパ−上面との
段差は、通常５〜２０００μｍ、好ましくは５０〜５０
０μｍとされる。

【００２９】上記エンドレスベルトのベルト本体は、円
筒状金型の内面に樹脂液を供給し回転遠心力により樹脂
液をスリ−ブ状に展延成形する方法（遠心成形法）、円
筒状金型の内面に樹脂液を供給し金型を垂直にして上端
開口からコアを自重走行させる樹脂液をスリ−ブ状に展
延成形する弾丸成形法を使用することが好ましいが、イ
ンフレ−ション法により得たチュ−ブ状フィルムを輪切
りする方法、インフレ−ション法により得たフィルム、
Ｔダイ法で得たフィルムまたはキャスティング法により
得たフィルムをエンドレスル−プに接着する方法も使用
できる。遠心成形法や弾丸成形法を使用する場合は、円
筒状金型の内面にグリッパー成形用の溝を設けベルト本
体と一体化したグリッパ−を設けることもできる。

【００３０】

【実施例】〔実施例〕巾３９０ｍｍ、厚み７５μｍ、外
径８０ｍｍの管状ポリイミドフィルム製ベルト本体の表
面の巾両端部に、うねり形状に打ち抜いた巾２０ｍｍの
ポリエチレンテレフタレ−トメッシュをシリコ−ンゴム
接着剤で固着してグリッパ−を設け、グリッパ−間にシ
リコ−ンゴムをコ−ティングしてエンドレスベルトを製
作した。段差ｈは１９０μｍであった。このエンドレス
ベルトを図１の（イ）において、外径４０ｍｍ、長さ４
００ｍｍ、温度１８０℃の定着ロ−ルに接触角θ＝４５
°で張掛し、加圧ロ−ルを１２０ｋｇｆで押付け、定着
ロ−ルを表面にシリコンオイルを塗布しつつニップ圧４
ｋｇｆ／ｃｍ^２、回転速度１００ｍｍ／ｓｅｃで駆動
し、複写した。エンドレスベルトの速度は９０ｍｍ／ｓ
ｅｃ以上であり、１００００枚の複写後も実質上すべり
なく円滑に従動させることができた。勿論、定着ロ−ル
に異常は観られなかった。なお、グリップ力を測定した
ところ、２．０ｋｇｆであった。

【００３１】〔比較例１〕実施例に対しグリッパ−を省
略したエンドレスベルトを用い、他は実施例１と同様に
して定着ロ−ルを駆動した。グリップ力が０．３ｋｇｆ
であり、エンドレスベルトを従動させることができなか
った。エンドレスベルトを従動させるには、加圧ロ−ル
をほぼ６００ｋｇｆもの高い押付け力で押付ける必要が
あり、至難である。

【００３２】〔比較例２〕実施例１に対しグリッパ−の
縁端を直線状とした以外、実施例１と同じとした。実施
例１と同様に複写を行ったところ、ほぼ４５００枚目で
エンドレスベルトのグリッパ−縁端に接する定着ロ−ル
箇所に異常が認められた。

【００３３】

【発明の効果】本発明に係る定着装置は、定着ロ−ルに
エンドレスベルトをニップ領域において接触させ、未定
着トナ−を担持させた記録シ−トをエンドレスベルトを
巻き掛けした圧力ロ−ルと前記定着ロ−ルとの間のグリ
ップ力で牽引しつつ定着ロ−ルとエンドレスベルトとの
間に通過させて前記ニップ領域で未定着トナ−を記録シ
−ト上に定着させる装置において、エンドレスベルトの
巾端部にグリッパ−を設け、そのグリッパ−の強い圧縮
でエンドレスベルトの巾端部の局部的集中加圧でグリッ
プ力を発生させており、局部的集中加圧のために低い加
圧ロ−ル押付け力で所定のグリップ力を発生させること
ができ、加圧ロ−ル押付け器の小型化により定着装置全
体のコンパクト化を図ることができる。また、グリッパ
−の縁端を非直線状にしてグリッパ−縁端の定着ロ−ル
との接触箇所を分散させているから、その定着ロ−ル箇
所の損傷をよく抑えることができ、この抑制効果と加圧
ロ−ルの押付け力の低減とのために定着ロ−ルの長寿命
化を図ることができる。さらに、エンドレスベルトの巾
端部の集中加圧のために、記録シ−トの実質的なトナ−
定着領域巾での加圧圧力を充分にひくくできるので、容
易にオフセットを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る定着装置を示す図面である。

【図２】本発明に係る定着装置用エンドレスベルトの一
例を示す図面である。

【図３】本発明に係る定着装置用エンドレスベルトの上
記と別の例を示す図面である。

【図４】本発明に係る定着装置用エンドレスベルトの上
記と別の例を示す図面である。

【図５】本発明に係る定着装置用エンドレスベルトの上
記と別の例を示す図面である。

【図６】従来の定着装置を示す図面である。

【符号の説明】

１ 定着ロ−ル ２ エンドレスベルト ２１ ベルト本体 ２２ 縁端が波形またはうねり曲線状のグリ
ッパ− ３１０ 梯子形フィルム ３１００ メッシュ状フィルム ４ 加圧ロ−ル ｎ ニップ領域

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 喜一郎 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 石崎 哲 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 高山 嘉也 大阪府茨木市下穂積１丁目１番２号 日東 電工株式会社内 Ｆターム(参考） 2H033 BA02 BA11 BB39 3F049 BA01 DA03 LA02 LB03

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】定着ロ−ルにエンドレスベルトをニップ領
   域において接触させ、未定着トナ−を担持させた記録シ
   −トをエンドレスベルトを巻き掛けした圧力ロ−ルと前
   記定着ロ−ルとの間のグリップ力で牽引しつつ定着ロ−
   ルとエンドレスベルトとの間に通過させて前記ニップ領
   域で未定着トナ−を記録シ−ト上に定着させる装置にお
   いて、エンドレスベルトの巾の少なくとも片端部に沿い
   縁端が非直線状のグリッパ−を設けたことを特徴とする
   定着装置。
2. 【請求項２】定着ロ−ルにエンドレスベルトをニップ領
   域において接触させ、未定着トナ−を担持させた記録シ
   −トをエンドレスベルトを巻き掛けした圧力ロ−ルと前
   記定着ロ−ルとの間のグリップ力で牽引しつつ定着ロ−
   ルとエンドレスベルトとの間に通過させて前記ニップ領
   域で未定着トナ−を記録シ−ト上に定着させる装置にお
   けるエンドレスベルトであり、ベルト巾の少なくとも片
   端部に沿い縁端が非直線状のグリッパ−を設けたことを
   特徴とする定着装置用エンドレスベルト。
3. 【請求項３】非直線状が波状またはうねり曲線状である
   請求項２記載の定着装置用エンドレスベルト。
4. 【請求項４】グリッパ−を、メッシュ状フィルム、また
   は不織布或いは織布をベルト本体の巾端部に接着するこ
   とにより設けた請求項２または３記載の定着装置用エン
   ドレスベルト。