JP2003140492A

JP2003140492A - 定着装置

Info

Publication number: JP2003140492A
Application number: JP2001333878A
Authority: JP
Inventors: Kanji Oka; 貫示岡; Shigehiko Hasenami; 茂彦長谷波; Yasuhiro Uehara; 康博上原
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-05-14

Abstract

(57)【要約】【課題】記録媒体上に担持された未定着トナー像を
加熱溶融し、記録媒体に定着させる定着装置において、
加熱ロールの駆動負荷を低減し、良好な定着を行う。【解決手段】この定着装置は、加熱ロール１の外周
面に無端状ベルト２を介して加圧パッド３が圧接されて
おり、無端状ベルト２の内側に、加圧パッド３との間に
介挿された摺動用シート６と、内周面に沿ってオイル供
給部材４とを有する。該摺動用シート６は平滑な面を有
するシート状部材からなり、加熱ロール１と加圧パッド
３との圧接領域内の上流部に粗面が形成されている。無
端状ベルトは内周面にオイルが供給され、加熱ロールと
加圧パッドとの圧接領域で摺動用シートと接する。この
とき、摺動用シートの粗面でオイルが保持され、下流側
にある平滑な面に保持されるオイルの量がほぼ均一とさ
れる。このため、無端状ベルトは加熱ロールに従動して
滑らかに回転し、加熱ロールの駆動負荷を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プリンタ、複写
機、ファクシミリ等の画像形成装置において用いられ、
記録媒体上に担持された未定着トナー像を加熱溶融し、
記録媒体に定着させる定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、粉状のトナーを用いる画像形成
装置においてトナー像を定着する工程は、トナー像を記
録媒体上に静電的に転写した後、定着装置によってトナ
ー像を記録媒体に溶融圧着する。このような定着装置と
しては、回転可能に支持された加熱ロールと、該加熱ロ
ールに押圧され、従動回転する加圧ロールとの間に、未
定着トナー像を担持した記録媒体を挟み込んで、トナー
像を記録媒体に溶融圧着するものが広く用いられてい
る。

【０００３】上記加圧ロールは弾性層を有しており、こ
の弾性層を厚くすることによって、ニップ部、すなわち
加圧ロールと加熱ロールとの圧接部を周方向に長くし、
この圧接部でトナー像を充分に加熱加圧して、良好な定
着を行うことができる。しかし、このような加圧ロール
は熱容量が大きくなるため、加熱ロールから多くの熱量
を奪うことになり、熱利用の効率が悪くなる。また、加
熱ロールを所定の温度まで昇温させるウォーミングアッ
プに時間がかかってしまう。

【０００４】そこで、加熱ロールと対向して配置され、
該加熱ロールに圧接される無端状ベルトと、該無端状ベ
ルトの内周面に配置され、無端状ベルトを加熱ロールに
押圧する加圧パッドとを備える定着装置が提案されてい
る。この定着装置では、加圧パッドの加熱ロールに接す
る部分の形状によって、容易にニップ部を周方向に長く
することができるとともに、無端状ベルトの熱容量が小
さいため、熱の利用効率が良く、ウォーミングアップ時
間を短縮することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな定着装置では、無端状ベルトが加熱ロールの回転に
従動して回転するとき、無端状ベルトの内周面は加圧パ
ッドに摺擦され、この接触面の摩擦が大きい場合、加熱
ロールを駆動するモータの負荷が大きくなってしまう。
あるいは、加熱ロールと無端状ベルトとの間、又は加熱
ロールと記録媒体との間でスリップが生じ、記録媒体に
溶融圧着されるトナー像がずれてしまうおそれがある。

【０００６】上記のような問題を解決するために、例え
ば、特開平１０−２１３９８４号公報や特開平１０−２
２８１９６号公報には、次のような定着装置が記載され
ている。この定着装置は、回転可能に支持された加熱ロ
ールに、無端状ベルトを介して加圧パッドが押圧されて
おり、加熱ロールと無端状ベルトとの圧接部の近傍に設
けられた潤滑剤供給手段等によって、無端状ベルトの内
周面に潤滑剤が塗布される。このため、加熱ロールが駆
動を開始したとき、無端状ベルトと加圧パッドとの間に
潤滑剤が供給され、摩擦が小さくなって、無端状ベルト
は加熱ロールに従動して良好に回転を始める。そして、
加熱ロールの駆動負荷を抑えることができる。

【０００７】しかしながら、上記定着装置でも、無端状
ベルトと加圧パッドとの間に潤滑剤の層を均一に形成
し、保持することが難しく、回転数の増加にともなって
無端状ベルトと加圧パッドとの摩擦が大きくなってしま
うという問題がある。

【０００８】本願発明は、上記のような事情に鑑みてな
されたものであり、その目的は、記録媒体上に担持され
た未定着トナー像を加熱溶融し、記録媒体に定着させる
定着装置において、加熱ロールの駆動負荷を低減し、良
好な定着を行うことである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に係る発明は、周面が所定温度に加熱
される加熱ロールと、外周面が前記加熱ロールに圧接
される無端状ベルトと、前記無端状ベルトの内側に配
置され、該無端状ベルトを前記加熱ロールの外周面に押
圧する加圧パッドと、前記無端状ベルトの内周面に潤
滑剤を供給する部材とを有し、前記加熱ロールと前記
無端状ベルトとの間に送り込まれる記録媒体上の未定着
トナー像を、加熱及び加圧して該記録媒体に定着する定
着装置であって、前記加圧パッドは、前記無端状ベル
トの内周面に摺動用シートを介して圧接されており、
前記摺動用シートは、前記加圧パッドが圧接される領域
内の上流部で粗い面となり、中央部で平滑な面となって
いることを特徴とする定着装置を提供する。

【００１０】上記加熱ロールが回転を開始すると、加圧
パッドによって圧接される無端状ベルトに該加熱ロール
の回転方向への力が作用し、無端状ベルトは周方向に従
動する。このとき、無端状ベルトの内周面は、上記摺動
用シートに摺擦されて移動する。しかし、無端状ベルト
の内周面は潤滑剤が供給された状態で、摺動用シートが
圧接される領域に送り込まれる。そして、摺動用シート
は、圧接領域の上流部が粗い面となっており、無端状ベ
ルトの内周面に供給された潤滑剤はこの粗面で一部が保
留され、圧接部に形成される潤滑剤の層を均一化する。
また、無端状ベルトとの圧接領域の中央部では、摺動用
シートの表面が平滑になっており、上流部から潤滑剤が
均一に供給され、摩擦が充分に小さく抑えられる。この
ため、無端状ベルトは繰り返し回転しても、内周面に潤
滑剤が良好な状態で保持され、加熱ロールの回転に従動
して滑らかに回転し、良好な定着を行うことができる。

【００１１】請求項２に係る発明は、請求項１に記載
の定着装置において、前記摺動用シートは、シート状部
材の前記無端状ベルトと接する面に、前記粗い面と前記
平滑な面とが連続して形成されているものとする。

【００１２】上記摺動用シートは、１枚のシート状部材
にあらかじめ粗い面と平滑面とを領域を分けて形成して
おき、加圧パッドを被覆するように支持することによっ
て形成することができる。したがって、簡単な構造で無
端状ベルトの摺動による摩擦を低減することができる。

【００１３】請求項３に係る発明は、請求項１に記載
の定着装置において、前記摺動用シートは、粗い面を有
するシート状部材と平滑な面を有するシート状部材と
を、縁辺の位置が異なるように重ね合わせ、前記粗い
面を有するシート状部材が、前記加圧パッドが圧接され
る領域内の上流部に、前記平滑な面を有するシート状部
材が、前記加圧パッドが圧接される領域内の中央部に圧
接されるものとする。

【００１４】この定着装置では、一様に粗い面を有する
シート状部材と、一様に平滑な面を有するシート状部材
とを組み合わせて、圧接領域内で粗面と平滑面とを有す
る摺動用シートを容易に得ることができる。

【００１５】請求項４に係る発明は、請求項２又は請
求項３に記載の定着装置において、前記摺動用シート
は、前記加圧パッドが圧接される領域内の下流部に、粗
い面を有するものとする。

【００１６】この定着装置では、無端状ベルトと摺動用
シートとが圧接される領域の下流部でも、潤滑剤が粗い
面に保持されている。したがって、長時間駆動を停止し
ていた後、再起動するときにも保持されている潤滑剤で
摩擦が低減され、起動時の抵抗を小さく抑えることがで
きる。

【００１７】請求項５に係る発明は、請求項１に記載
の定着装置において、前記摺動用シートの平滑な面は、
表面粗さRｚは１．０μｍ以下であるものとする。

【００１８】上記摺動用シートの平滑な面の表面粗さR
ｚを、１．０μｍ以下にすることによって、無端状ベル
トの内周面との間の摩擦を充分に小さくするとともに、
ほぼ均一な潤滑剤の層を形成することができる。

【００１９】請求項６に係る発明は、請求項１に記載
の定着装置において、前記摺動用シートの粗い面は、表
面粗さRｚは１０μｍ以上１００μｍ以下であるものと
する。

【００２０】上記摺動用シートの粗い面の表面粗さRｚ
を、１０μｍ以上１００μｍ以下にすることによって、
無端状ベルトの内周面との摩擦を小さく抑えるととも
に、この粗い面上に潤滑剤を保持し、圧接部に潤滑剤を
均一に供給することができる。

【００２１】請求項７に係る発明は、請求項１に記載
の定着装置において、前記摺動用シートの前記平滑な面
に、前記潤滑剤を保持する凹部または貫通孔が形成され
ているものとする。

【００２２】上記定着装置では、上記摺動用シートの凹
部または貫通孔に潤滑剤を保持することができ、加圧パ
ッドによって圧接される領域の上流部で、無端状ベルト
と摺動用シートとの間の潤滑剤の量が調節された後、さ
らに中央部で、摺動用シート上の凹部または貫通孔に保
持された潤滑剤によって、無端状ベルトと摺動用シート
との間に潤滑剤が補給される。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
基づいて説明する。図１は、請求項１、請求項２、請求
項４、請求項５又は請求項６に記載の発明に係る定着装
置の一例を示す概略構成図である。この定着装置は、円
筒状の加熱ロール１の外周面に無端状ベルト２が圧接さ
れており、該無端状ベルト２の内側には、無端状ベルト
２を加熱ロール１の外周面に押圧する加圧パッド３と、
無端状ベルト２の内周面に潤滑剤を供給するオイル供給
部材４と、無端状ベルト２の周回移動をガイドするガイ
ド部材５と、無端状ベルト２と加圧パッド３との間に挟
み込まれている摺動用シート６と、これらの部材を固定
支持するパッド受け部材７、パッドホルダー８、支持部
材９とが配置されている。

【００２４】上記加熱ロール１は、円筒状芯金１ｂの内
部にハロゲンランプ等の加熱源１ａを有しており、芯金
１ｂの表面にシリコーンゴムからなる弾性体層１ｃと、
最表層にフッ素樹脂からなる離型層１ｄが設けられてい
る。該加熱ロールは、直径が約２５ｍｍで、図示しない
駆動源によって回転駆動されている。

【００２５】上記無端ベルト２は、ベース層２ａと表面
層２ｂとの２層構造となっており、ベース層２ａには、
耐熱性、強度、表面平滑性を考慮してポリイミド、ポリ
アミド、ポリアミドイミド等の耐熱性樹脂や、アルミニ
ウム、ステンレス等の金属を用い、表面層２ｂには、耐
熱性およびトナーとの離型性の高いシリコーンゴム、フ
ッ素ゴム等を用いている。

【００２６】上記加圧パッド３は発泡樹脂等の弾性体か
らなり、合成樹脂製のパッド受け部材７に嵌め合わさ
れ、パッドホルダー８、及び金属製の支持部材９によっ
て支持されている。この加圧パッド３と、無端状ベルト
２及び摺動用シート６を介して加熱ロール１との間に形
成される圧接部の幅は約５〜７ｍｍとなる。

【００２７】上記オイル供給部材４は、無端状ベルト２
の内側で加圧パッド３と対向する位置で、該オイル供給
部材４の表面が無端状ベルト２の内周面に接触するよう
に、支持部材９に嵌め合わされて支持されている。該オ
イル供給部材４は、フェルト等の不織布からなり、この
フェルトにシリコーンオイル等の離型剤が含浸されてい
る。

【００２８】上記摺動用シート６は、該摺動用シート６
の上流側の縁部を、パッドホルダー８と樹脂製のガイド
部材５との間に挟み込んで固定され、無端状ベルト２の
内周面に接するように加圧パッド３に掛け回され、他方
の縁辺は拘束されずに自由端となっている。該摺動用シ
ート６は、ポリイミド等の平滑な面を有するシート状部
材が用いられ、図２に示すように、このシートの加圧パ
ッド２と加熱ロール１とに圧接されている領域内の上流
部６ａ及び下流部６ｃに、エンボス加工によって凹凸が
形成されている。この凹凸が形成されている粗い面の表
面粗さRｚは、１０μｍ以上１００μｍ以下となってい
る。また、加圧パッド２と加熱ロール１とに圧接されて
いる領域内の中央部６ｂ、すなわち摺動用シート６の平
滑な面の表面粗さRｚは１．０μｍ以下となっている。

【００２９】次に、上記定着装置の動作について説明す
る。図示しない転写装置によりトナー像が転写された記
録紙Ｐが、上記加熱ロール１と無端状ベルト２との間に
送り込まれる。そして、加熱ロール１と加圧パッド３と
のニップ部に記録紙Ｐを挟み込んで、加熱ロール１の熱
によってトナー像を加熱溶融する。これと同時に加圧パ
ッド３が無端状ベルト２及び摺動用シート６を加熱ロー
ル１側へ押圧し、溶融したトナー像は記録紙Ｐに圧着さ
れ、定着画像が形成される。

【００３０】この定着装置では、無端状ベルト２は、オ
イル供給部材４と対向する位置を通過するとき、該無端
状ベルト２の内周面にオイルが供給され、その後、加熱
ロール１と加圧パッド３との圧接部に搬送される。この
圧接部内の上流部で、無端状ベルト２の内周面が摺動用
シート６の上流部６ａと接するとき、該無端状ベルト２
の内周面に担持されたオイルが、摺動用シート６の上流
部６ａの粗い面上に保持され、また、この粗い面上のオ
イルが無端状ベルト２に補給される。そして、摺動用シ
ート６の中央部６ｂでは、無端状ベルト２は平滑な面と
接し、該無端状ベルト２の内周面のオイルの層厚がほぼ
均一になる。このように、無端状ベルト２と摺動用シー
ト６との圧接部では、該無端状ベルト２の内周面に適当
なオイル層が常に形成されるため、無端状ベルト２は、
加熱ロール１の回転に従動して円滑な回転を続けること
ができ、良好な定着を行うことができる。

【００３１】また、加熱ロール１が回転を開始すると
き、摺動用シート６の表面は摩擦が小さくなるように平
滑に仕上げられており、さらに粗面には常にオイルが保
持されているので、起動時にも大きな抵抗なく、円滑に
駆動が開始される。

【００３２】図３は、請求項７に記載の発明に係る定着
装置が有する加熱ロールと加圧パッドとの圧接部を示す
拡大断面図である。この摺動用シート２１は、上記定着
装置で用いられる摺動用シート６と同様に、加圧パッド
２４と加熱ロール２２とに圧接されている領域内の上流
部２１ａ及び下流部２１ｃは粗い面、中央部２１ｂは平
滑な面となっている。また、該摺動用シート２１の中央
部２１ｂには、幅方向に凹部２１ｄが形成されており、
この凹部２１ｄにオイルを溜めることができる。該凹部
２１ｄに代えて、図４に示すように、摺動用シート２１
の中央部２１ｂに複数の貫通孔２５を設けてもよい。

【００３３】上記定着装置の無端状ベルト２３が周回駆
動されると、内周面に供給されたオイルは、摺動用シー
ト２１の上流部２１ａと接触しオイルが均一化され、中
央部２１ｂでの摩擦が小さく抑えられる。さらに、凹部
２１ｄからもオイルが適量に調節され、オイルの層厚が
均一となる。なお、加熱ロール２２と、無端状ベルト２
３と、加圧パッド２４とは、図１に示す定着装置と同様
のものが用いられている。

【００３４】図５は、請求項１、請求項２、請求項３、
請求項５又は請求項６に記載の発明に係る定着装置が有
する加熱ロールと加圧パッドとの圧接部を示す拡大断面
図である。摺動用シート３４は、２枚の粗い面を有する
ガラス繊維織布３４ａ、３４ｃと、平滑な面を有するポ
リイミドフィルム３４ｂとを重ね合わせて構成されてい
る。２枚のガラス繊維織布３４ａ、３４ｃ及びポリイミ
ドフィルム３４ｂは、周方向の長さが異なり、自由端の
縁辺の位置が異なるように重ね合わせられ、他方の端部
３４ｄがパットホルダー３５とガイド部材３６との間に
挟み込んで固定されている。そして上層のガラス繊維織
布３４ａは、加熱ロール３１と加圧パッド３３との圧接
部内の上流部まで、ポリイミドフィルム３４ｂは中央部
のやや下流部まで、ガラス繊維織布３４ｃは少なくとも
下流部まで到達するように、加圧パッド３３に掛け回さ
れている。なお、上記定着装置では、加熱ロール３１
と、無端状ベルト３２と、加圧パッド３３と、ホルダー
３５と、ガイド部材３６とは、図１に示す定着装置と同
様のものが用いられている。

【００３５】この定着装置は、図１に示す定着装置と同
様に、オイル供給部材（図示しない）によって無端状ベ
ルト３２の内周面にオイルが供給され、該無端状ベルト
３２と摺動用シート３４との間に適切なオイル層が形成
される。このため、無端状ベルト３２は、加熱ロール３
１に従動して円滑に回転を続けることができる。また、
加熱ロール３１が回転を開始するとき、無端状ベルト３
２と摺動用シート３４との間には常にオイルが保持され
ているので摩擦が小さくなっており、起動時にも大きな
抵抗なく、円滑に駆動が開始される。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、本願発明の定着装
置によれば、加熱ロールが回転を開始すると、無端状ベ
ルトは摺動用シートに摺擦されて従動する。該摺動用シ
ートは、加圧パッドによって圧接される領域の上流部が
粗い面となっており、無端状ベルトの内周面に供給され
た潤滑剤はこの粗面で一部が保留され、圧接部に形成さ
れる潤滑剤の層を均一化する。また、無端状ベルトとの
圧接領域の中央部では、摺動用シートの表面が平滑にな
っており、上流部から潤滑剤が均一に供給され、摩擦が
充分に小さく抑えられる。このため、無端状ベルトは繰
り返し回転しても内周面に潤滑剤が良好な状態で保持さ
れ、加熱ロールの回転に従動して滑らかに回転する。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１、請求項２、請求項４、請求項５又は
請求項６に記載の発明に係る定着装置の一例を示す概略
構成図である。

【図２】図１に示す定着装置が有する無端状ベルトの内
側を示す斜視図である。

【図３】請求項７に記載の発明に係る定着装置が有する
加熱ロールと加圧パッドとの圧接部を示す拡大断面図で
ある。

【図４】図３に示す定着装置に用いることができる摺動
用シートの他の例を示す斜視図である。

【図５】請求項１、請求項２、請求項３、請求項５又は
請求項６に記載の発明に係る定着装置が有する加熱ロー
ルと加圧パッドとの圧接部を示す拡大断面図である。

【符号の説明】

１、２２、３１加熱ロール２、２３、３２無端状ベルト３、２４、３３加圧パッド４オイル供給部材５、３６ガイド部材６、２１、３４摺動用シート７パッド受け部材８、３５パッドホルダー９支持部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者上原康博神奈川県足柄上郡中井町境430 グリーンテクなかい富士ゼロックス株式会社内Ｆターム(参考） 2H033 BA25 BA27 BA59 BB01 BB18 BB30 BB34

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】周面が所定温度に加熱される加熱ロー
ルと、外周面が前記加熱ロールに圧接される無端状ベルトと、前記無端状ベルトの内側に配置され、該無端状ベルトを
前記加熱ロールの外周面に押圧する加圧パッドと、前記無端状ベルトの内周面に潤滑剤を供給する部材とを
有し、前記加熱ロールと前記無端状ベルトとの間に送り込まれ
る記録媒体上の未定着トナー像を、加熱及び加圧して該
記録媒体に定着する定着装置であって、前記加圧パッドは、前記無端状ベルトの内周面に摺動用
シートを介して圧接されており、前記摺動用シートは、前記加圧パッドが圧接される領域
内の上流部で粗い面となり、中央部で平滑な面となって
いることを特徴とする定着装置。
【請求項２】前記摺動用シートは、シート状部材の
前記無端状ベルトと接する面に、前記粗い面と前記平滑
な面とが連続して形成されているものであることを特徴
とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項３】前記摺動用シートは、粗い面を有する
シート状部材と平滑な面を有するシート状部材とを、縁
辺の位置が異なるように重ね合わせ、前記粗い面を有するシート状部材が、前記加圧パッドが
圧接される領域内の上流部に、前記平滑な面を有するシ
ート状部材が、前記加圧パッドが圧接される領域内の中
央部に圧接されるものであることを特徴とする請求項１
に記載の定着装置。
【請求項４】前記摺動用シートは、前記加圧パッド
が圧接される領域内の下流部に、粗い面を有することを
特徴とする請求項２又は請求項３に記載の定着装置。
【請求項５】前記摺動用シートの平滑な面は、表面
粗さRｚは１．０μｍ以下であることを特徴とする請求
項１に記載の定着装置。
【請求項６】前記摺動用シートの粗い面は、表面粗
さRｚは１０μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴
とする請求項１に記載の定着装置。
【請求項７】前記摺動用シートの前記平滑な面に、
前記潤滑剤を保持する凹部または貫通孔が形成されてい
ることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。