JP3298354B2

JP3298354B2 - 画像定着装置

Info

Publication number: JP3298354B2
Application number: JP06562995A
Authority: JP
Inventors: 康博上原; 保浩楠本; 祥雄金澤
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd; Fujifilm Business Innovation Corp
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1995-03-24
Filing date: 1995-03-24
Publication date: 2002-07-02
Anticipated expiration: 2017-07-02
Also published as: JPH08262903A; US5621512A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、複写機、プリンタ
ー、ファクシミリなどの電子写真方式を利用した画像形
成装置において未定着トナー像を加熱定着する画像定着
装置に係り、特にベルトニップ方式の画像定着装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】図８は、この発明の出願人が提案し、特
開平５−１５０６７９号公報に開示された画像定着装置
を示す。図において、符号１は回転可能に配置された加
熱定着ロールを示す。この加熱定着ロール１は、アルミ
ニウムなどの熱伝導率の高い金属製の円筒状のコア３の
表面に弾性体からなる被覆層４を形成したものである。
被覆層４は、コア３の表面に直接被覆されたＨＴＶ（Hi
gh Temperature Vulcanization）シリコーンゴムからな
る下地層２０と、その外側に被覆されたＲＴＶ（Room T
emperature Vulcanization）シリコーンゴムからなるト
ップコート層２１とからなる。

【０００３】コア４の内部には、加熱源としてハロゲン
ランプ５が配置されている。また、加熱定着ロール１の
表面には温度センサ６が配置され、この表面の温度を計
測する。そして、温度センサ６の計測信号により、図示
しない温度コントローラが作動されハロゲンランプ５が
制御されて、加熱定着ロール１の表面が所定の温度に調
節されるようになっている。また、加熱定着ロール１の
表面には、オイル供給装置９によって離型剤であるシリ
コンオイルが供給されており、これによりシート７に未
定着のトナー８の像を定着する際に、トナー８の一部が
加熱定着ロール１にオフセットするのが防止されてい
る。

【０００４】さらにこの定着装置においては、圧力ロー
ル２５が、圧縮コイルスプリング２６によって加熱定着
ロール１に対して押圧されている。また、加熱定着ロー
ル１に向けて圧力補助ロール２９が押圧されている。そ
して、圧力ロール２５および圧力補助ロール２９の周囲
には、ロール２２，２３，２４が配置されており、ロー
ル２２，２３，２４、圧力ロール２５、圧力補助ロール
２９の周囲にはエンドレスベルト１５が巻回されてい
る。

【０００５】圧力ロール２５は、ロール２４よりも高い
位置で加熱定着ロール１に圧接させられている。これに
よって、エンドレスベルト１５は加熱定着ロール１に接
触して、加熱定着ロール１とエンドレスベルト１５との
間が、シート７を通過させるためのニップ（ベルトニッ
プ）となる。そして加熱定着ロール１およびエンドレス
ベルト１５が、矢印に示すように回転すると共に、シー
ト７が回転する加熱定着ロール１とエンドレスベルト１
５との間に搬送され、このシート７がベルトニップを通
過する際に、ベルトニップに作用する圧力とハロゲンラ
ンプ５によって加熱定着ロール１を通じて与えられる熱
により未定着のトナー８がシート７上に定着するように
なっている。

【０００６】このようなベルトニップ方式の構成を採用
することにより、シート７がベルトニップの幅（図示の
例では圧力ロール２５と圧力補助ロール２９で押さえら
れているベルトの長さ）に対応する時間加熱されるよう
になるので、加熱定着ロール１と圧力ロールのみを圧接
させてエンドレスベルト１５を使用しない場合に比べる
と、シート７の搬送速度を大きくしても十分な定着時間
を確保することが可能になるという利点がある。また、
同じ搬送速度であれば、ベルトニップ方式の方が、エン
ドレスベルト１５を使用しない方式よりも加熱時間が長
くなり、トナーにより多量の熱を与えることができる。
したがって、ベルトニップ方式は特に多層のトナーを所
望の色に発色させるカラー複写機の定着に適している。

【０００７】また、この画像定着装置においては、加熱
定着ロール１の表面に弾性体であるシリコーンゴムから
なる被覆層４が形成されており、この被覆層４が圧力ロ
ール２５の圧接力を受けてわずかに歪むようになってい
る。すなわち、被覆層４が圧力ロール２５に到達すると
歪みが発生し、通過し終えると歪みがなくなる。この歪
みがなくなる現象はシート７の先端がベルトニップを通
過し終える際にも同様に発生し、このためシート７の先
端と被覆層４との間にズレが生じる。また、高温状態の
トナー８は被覆層４へ付着しようとする傾向があるが、
このときのズレによってトナー８と被覆層４との界面に
微少なスリップが生じて、その付着が妨げられているこ
とも考えられる。

【０００８】これによって、シート７はトナー８と加熱
定着ロール１との付着力に抗して加熱定着ロール１から
剥離する。溶融されたトナーと加熱定着ロール１との表
面の付着力は、両者の界面化学的な材料物性値にも左右
されるので、シート７が剥離する挙動はトナーの種類や
被覆層４の材質に応じて異なるが、この画像定着装置に
よると、通常の加熱定着ロールと圧力ロールのみからな
る画像定着装置に用いられている剥離爪などの剥離手段
を使用しなくても、シート７を加熱定着ロール１から剥
離することができる（以下、これをセルフストリッピン
グという）。このため、腰が弱くて剥離しにくい薄紙
や、多量のトナーが付着した用紙でも、セルフストリッ
ピングさせることができる。

【０００９】その他、ベルトニップ方式を採用した画像
定着装置としては、特開昭５２−６９３３７号公報、特
開昭６０−１５１６７７号公報、特開昭６０−１５１６
８１号公報、特開昭６２−１４６７５号公報、実開昭６
０−１０４８５２号公報、および実開平２−３０９６１
号公報に記載されたものがある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ベルトニップ方式の画像定着装置には、以下のような問
題がある。まず、エンドレスベルト１５を加熱定着ロール１に
向けて押圧する圧力ロール２５および圧力補助ロール２
９がエンドレスベルト１５の走行に伴って回転するた
め、エンドレスベルト１５の回転が開始されると、加熱
定着ロール１から多量の熱を奪ってしまい不経済である
上に、急激な温度低下をもたらし、トナーの定着性に影
響を与えてしまう。

【００１１】また、被覆層４が圧力ロール２５の圧
接力を受けてわずかに歪むようになっているため、加熱
定着ロール１の周速度をＶ₀とし、被覆層４の円周方向
における歪みをεとすると、この歪んだ箇所の速度Ｖε
は、Ｖε＝Ｖ₀（１＋ε）となる（図９参照）。一方、
シート７は、加熱定着ロール１と圧力ロール２５の間に
到達する以前は、エンドレスベルト１５ならびに加熱定
着ロール１の走行に伴って周速度Ｖ₀で走行している。

【００１２】ベルトニップにおいては、シート７と加熱
定着ロール１の間の摩擦係数は、シート７のどの部分に
おいても一定と考えられ、エンドレスベルト１５自体で
シート７を加熱定着ロール１に押し付ける力はさほど大
きくはないから、最も荷重が加わっている圧力ロール２
５に接する部分で摩擦力が最も大きく作用すると考えら
れる。さらにシート７の伸びは極めて小さいと考えられ
る。したがって、シート７の先端が圧力ロール２５と加
熱定着ロール１との間に到達すると、この部分の大きな
摩擦力によってシート７の先端だけではなく後続する部
分まで速度Ｖεに近い速度Ｖ_P1で走行させられることに
なる。つまり、シート７の後続部分に面する加熱定着ロ
ール１の部分は周速度Ｖ₀で走行し、シート７は速度Ｖ
_P1で走行するから、両者の間に速度差Ｖ_P1−Ｖ₀≒εＶ₀
が生じる。そして、このベルトニップ内での速度差によ
り、未定着のトナー８の像が乱れて、得られる定着像に
おいても画像ズレが生じることになる。

【００１３】このため、前述の特開平５−１５０６７９
号公報に開示の装置では、圧力補助ロール２９を圧力ロ
ール２５に対してシート７の走行方向上流側に配置し、
この圧力補助ロール２９を図示しないスプリングにより
加熱定着ロール１に対して押圧している。これによりシ
ート７の先端が圧力ロール２５に到達してＶεに近い速
度Ｖ_P1で走行させられようとしても、シート７の後続部
分を圧力補助ロール２９で加熱定着ロール１に押し付け
ることによりシート７を周速度Ｖ₀で走行させ、加熱定
着ロール１とシート７との間の速度差の発生を防止し、
画像ズレを回避しようとしている。しかし、このように
圧力補助ロール２９を配設しただけでは、画像ズレを確
実に防止することは困難である。また、圧力補助ロール
２９を設けると、装置が複雑・大型化する上、部品数が
増加して不経済であるという問題もある。

【００１４】さらに、ベルトニップ内でシート７お
よびトナー８が加熱されると、暖まったシート７やトナ
ー８から空気や水蒸気が膨張して蒸発してくる。このよ
うな空気や水蒸気は、シート７がベルトニップを通過す
るまでベルトニップ内、具体的にはシート７と加熱定着
ロール１またはエンドレスベルト１５との間に気泡とな
って介在する。

【００１５】したがって、圧力ロール２５と圧力補助ロ
ール２９のある部分は別として、加熱定着ロール１およ
びエンドレスベルト１５の間では、トナー８をシート７
に定着させるための十分な圧力が与えられないことにな
る。さらに、シート７がベルトニップ内にあり、かつト
ナー８がまだすべて定着していない状態では、未定着の
トナー８が、気泡が動き回ることによって移動してしま
うことがあった。加熱定着ロールおよび加圧定着ロール
を使用し、エンドレスベルトを使用しない方式では、ニ
ップ幅が小さいために、このような不具合は少ないが、
ベルトニップ方式では、ニップ幅を大きくしているだけ
に、気泡によりトナー８の像が乱される可能性も大き
く、実際に使用した場合にも、気泡が原因と考えられる
画像のニジミやズレなどの乱れが発生し問題となってい
た。

【００１６】この発明は前記の課題を考慮してなされた
ものであり、いわゆるベルトニップでの熱損失を低減さ
せると共に、シートと加熱定着ロールとの速度差やベル
トニップ内の空気や水蒸気によるトナー像の乱れを防止
することができる画像定着装置を提供することを目的と
する。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、この発明にあっては、表面が弾性変形する回転可能
な加熱定着ロールと、前記加熱定着ロールに接触したま
ま走行可能なエンドレスベルトと、前記エンドレスベル
トの内側に非回転状態で配置されて、接触面が形成され
るように前記エンドレスベルトを前記加熱定着ロールに
圧接させ、前記エンドレスベルトと前記加熱定着ロール
との間にシートが通過させられるベルトニップを設ける
と共に、前記加熱定着ロールの表面のうち、前記シート
の出口側を局部的に弾性変形させる圧力パッドとを具備
することを特徴とする。

【００１８】

【作用】この発明にあっては、前述の圧力ロールに代え
て、圧力パッドによってエンドレスベルトを加熱定着ロ
ールに圧接させている。この圧力パッドは非回転状態で
配置されているため、加熱定着ロールから伝導される熱
が発散されにくく、エンドレスベルトの回転が開始され
ても、加熱定着ロールから奪う熱量が少ない。このよう
に熱損失が少ないことにより、経済的であり、かつベル
トニップの温度低下も減少し、トナーの定着性を向上さ
せることができる。

【００１９】また、圧力パッドは、圧力ロールに比較し
て広い面積にわたってエンドレスベルトを押圧すること
が可能である。すなわち、ベルトニップ全域にわたって
エンドレスベルトへの押圧力を与えることもできる。こ
のことを利用して、ベルトニップ内の圧力分布を容易に
調節することができ、ベルトニップ内でのシートの速度
変動を減少させ、加熱定着ロールとシートとの速度差を
小さくし、未定着のトナーの像の乱れを押さえて、得ら
れる定着像の画像ズレを防止することが可能である。

【００２０】さらに、圧力パッドがベルトニップ全域に
わたってエンドレスベルトを押圧するために、ベルトニ
ップ全域においてエンドレスベルトを加熱定着ロールに
対して隙間なく押さえ付けることが可能である。これに
よってシートやトナーから空気や水蒸気が膨張し蒸発し
てくるのを抑制することができる。このため、ベルトニ
ップ内での気泡の発生および成長を抑制できる。したが
って、成長した気泡によって未定着のトナーが攪乱され
るのを防止することができると同時に、ベルトニップを
通過するシート上のトナーをエンドレスベルトと加熱定
着ロールとで確実に押さえて定着させることが可能であ
る。すなわち、トナー像の乱れを防止しながら、トナー
像を定着させることができる。

【００２１】

【実施例】以下、図面を参照してこの発明の実施例につ
いて説明する。（１）第１実施例Ａ．実施例の構成図１は、第１実施例の画像定着装置を示す側断面図であ
る。この実施例においても、図８と同様の加熱定着ロー
ル１を使用している。加熱定着ロール１のコア２は、外
径２５mm、内径２４．４mm、長さ３５０mmの鉄製円筒で
ある。コア２の表面には、下地層２０として硬度４５°
のＨＴＶシリコーンゴムが厚さ０．５mmで直接被覆さ
れ、さらにその上にトップコート層２１としてＲＴＶシ
リコーンゴムが厚さ５０μｍでディップコートされてい
る。これにより被覆層４が形成されており、被覆層４は
鏡面状態に近い表面に仕上げられている。なお、下地層
２０のゴムの硬度は、Teclock社製のスプリングタイプ
のＡ型硬度計により、ＪＩＳＫ６３０１に準拠して、荷
重１，０００gfを付加して計測した結果の値である。な
お、コア３としては鉄でなくても熱伝導率の高い金属製
のものを使用することができ、被覆層４としては耐熱性
の高い弾性体であれば他の材料を使用することができ
る。

【００２２】コア４の内部には、加熱源として出力４０
０ｗのハロゲンランプ５が配置されている。また、加熱
定着ロール１の表面の温度は後述する温度センサ３７に
よって計測される。そして、温度センサ３７の計測信号
により、図示しない温度コントローラによってハロゲン
ランプ５がフィードバック制御されて、加熱定着ロール
１の表面が１５０℃に調節されるようになっている。

【００２３】また、加熱定着ロール１の近傍にはオイル
供給装置９が配設されており、このオイル供給装置９が
加熱定着ロール１の表面に離型剤を常に一定量供給す
る。これによりシート７に未定着のトナー８の像を定着
する際に、トナー８の一部が加熱定着ロール１にオフセ
ットするのが防止されている。オイル供給装置９によっ
て供給される離型剤としては、粘度３００csのジメチル
シリコンオイル（商品名「ＫＦ−９６」：信越化学株式
会社製）が使用される。

【００２４】加熱定着ロール１の下方には、ステンレス
製のロール２２，２３，２４に巻回されたエンドレスベ
ルト１５が配置されている。このエンドレスベルト１５
は、ポリイミドフィルムから厚さ７５μｍ、幅３００m
m、周長１５７mmに形成されており、ロール２２，２
３，２４に８kgfの張力で張架されている。なお、エン
ドレスベルト１５がロール２２，２３，２４の軸線方向
に移動して、これらのロール２２，２３，２４から外れ
てしまうのを防止するため、ロール２３はわずかに変位
可能に配置されている。

【００２５】これらのロール２２，２３，２４の配置だ
けによっても、エンドレスベルト１５は加熱定着ロール
１に接触しており、さらにエンドレスベルト１５は圧力
パッド３０によって一定荷重で加熱定着ロール１に向け
て押圧されている。これによって、エンドレスベルト１
５と加熱定着ロール１との間にシート７が通過するベル
トニップが設けられている。なお、加熱定着ロール１へ
のエンドレスベルト１５の巻付角度は４５°とされてい
る。この場合、ベルトの走行方向でのベルトニップの幅
は１０mmとなる。

【００２６】この圧力パッド３０は２つの圧縮コイルス
プリング３１，３２によって加熱定着ロール１の中心に
向けて付勢されている。スプリング３１はベルトニップ
全域を加圧するために設けられている。その一方、スプ
リング３２は主にベルトニップの出口近辺を加圧して、
加熱定着ロール１の表面を歪ませシート７のセルフスト
リッピング性能を高めるために設けられている。

【００２７】図２は、圧力パッド３０の詳細を示す断面
図である。圧力パッド３０は、圧縮コイルスプリング３
１，３２に支持された金属製の枠体３３を備えている。
枠体３３の加熱定着ロール１側の面には、軟質部材３４
と硬質部材３５が嵌め込まれている。これらの軟質部材
３４および硬質部材３５は、低摩擦シート３６によって
覆われている。ここで軟質部材３４は、ベルトニップの
ほぼ全域にわたってエンドレスベルト１５を押圧するた
めに、例えばシリコーンスポンジ（シリコーンゴムの発
泡体）などの軟らかい材料から、加熱定着ロール１の長
さ方向に沿った長さ３２０mm、幅７mm、厚さ５mmの平板
状に形成されている。一方、硬質部材３５は、加熱定着
ロール１の表面の被覆層４を局部的に歪ませてシート７
のセルフストリッピングを起こさせるように、被覆層４
よりはるかに硬い例えばステンレスパイプにより長さ３
２０mm、直径４mmの円柱状に形成されている。

【００２８】ここで軟質部材３４が設けられていること
により、低摩擦シート３６のエンドレスベルト１５と接
触する接触面は、加熱定着ロール１の外周面と整合可能
になっている。すなわち、一定以上の荷重によって圧力
パッド３０を加熱定着ロール１に向けて押圧すれば、軟
質部材３４が変形し、低摩擦シート３６の接触面が加熱
定着ロール１の外周面と整合する。前述のスプリング３
１，３２による付勢力によって、加熱定着ロール１とエ
ンドレスベルト１５との間およびエンドレスベルト１５
と低摩擦シート３６との間には、隙間ができなくなって
いる。

【００２９】さらに、低摩擦シート３６としては、例え
ばポリテトラフルオロエチレンを含浸させたガラス繊維
シートである中興化成製の「ＦＧＦ−４００−４」（商
品名）が使用される。これによって、エンドレスベルト
１５が圧力パッド３０上を滑らかに滑るようにされてい
る。さらに、エンドレスベルト１５の内側には潤滑剤が
塗布されている。加熱定着ロール１は、図示しないモー
タにより周速度Ｖ₀＝１２０mm/secで回転させられ、こ
の回転によりエンドレスベルト１５も従動回転させられ
る。なお、上述した温度センサ３７は熱電対であって、
その先端が軟質部材３４の内部に埋設されている。

【００３０】Ｂ．実施例の作用・効果さて、図示しない転写装置によりシート７の上にトナー
８の像が転写され、図の右側からベルトニップに向けて
このシート７が搬送されてくる。シート７は、ベルトニ
ップの圧力パッド３０の配置されている側に侵入させら
れる。そして、ベルトニップに作用する圧力と、ハロゲ
ンランプ５によって加熱ロール１を通じて与えられる熱
により、トナー８の像がシート７上に定着する。

【００３１】ここで、圧力パッド３０は非回転状態で配
置されているため、加熱定着ロール１から伝導される熱
が放熱しにくく、加熱定着ロール１の回転が開始されエ
ンドレスベルト１５が従動回転を開始しても、加熱定着
ロール１から奪う熱量が少ない。このように熱損失が少
ないことにより、経済的であり、かつベルトニップの温
度低下も減少しトナー８の定着性を向上させることがで
きる。

【００３２】また、この実施例では、温度センサ３７を
ベルトニップに対面する圧力パッド３０の内部に設けて
いる。これは、従来の回転する圧力ロール２５では不可
能であったことであり、圧力パッド３０が回転しないか
らこそ達成できることである。従来、温度センサはベル
トニップから外れた位置で加熱定着ロール１の表面温度
を計測せざるを得なかったが、実施例のような配置によ
りベルトニップの温度を計測可能となり、これによって
より良好な温度制御が可能である。

【００３３】さらに、従来では温度センサを直接接触さ
せることによって加熱定着ロール１の表面を摩耗・損傷
してしまうことがあった。特に、表面に弾性体である被
覆層４を設けた加熱定着ロール１ではこの影響が大き
く、寿命の低下や画質の劣化を招いていた。しかし、こ
の実施例では、圧力パッド３０に温度センサ３７を埋設
させたことにより、このような不具合を解決することが
できる。

【００３４】また、この実施例では、従来の圧力ロール
２５単独あるいは圧力補助ロール２９を用いた場合（図
８）に比較して広い面積にわたってエンドレスベルト１
５を押圧することが可能である。このことを利用して、
ベルトニップ内の圧力分布を容易に調節することができ
ており、さらに以下のような効果を達成している。

【００３５】図３は、ベルトニップ内の圧力分布を示す
グラフであり、実線は実施例での分布を、破線は図８の
従来技術での分布を示す。従来技術では、圧力ロール２
５で押圧される位置および圧力補助ロール２９で押圧さ
れる位置だけ圧力が高くなっているのに対して、実施例
では圧力パッド３０によってベルトニップのほぼ全域に
わたってスプリング３１の押圧力を与えることが可能で
ある。

【００３６】実線のピークは、硬質部材３５の位置にあ
る。これは硬質部材３５が硬いためにスプリング３２の
荷重が集中するからである。これによって、加熱定着ロ
ール１の被覆層４の硬質部材３５で押圧される部分が歪
んで、シート７のセルフストリッピングが可能になって
いる。この歪みによって、図４に示すように、押圧部分
の速度Ｖεが加熱定着ロールの他の部分の周速度Ｖ₀よ
りも大きくなっている。このため、ベルトニップを通過
するシート７の先端が硬質部材３５に到達すると、加熱
定着ロール１の歪んだ箇所の速度Ｖεの影響を受けて、
シート７の速度はＶ₀からＶ_P2に大きくなる。

【００３７】しかし、この実施例では、圧力パッド３０
全体、特に軟質部材３４（図２）によって、ベルトニッ
プに圧力が与えられているために、シート７の後続の部
分を押さえ付けておくことができるから、速度の上昇は
わずかである。すなわち、シート７は加熱定着ロール１
の他の部分の周速度Ｖ₀とほぼ等しい速度Ｖ_P2で移動す
る。このように、トナー像の定着が行われるベルトニッ
プにおいては、加熱定着ロール１とシート７との間に発
生する速度差が小さく、発生する画像のズレが極めてわ
ずかになる。

【００３８】このようにシート７の後続部分を押さえ付
けておくという観点からは、軟質部材３４を通じて与え
られるベルトニップの入口側の圧力は大きければ大きい
ほど望ましいが、あまり大きくなってしまうと、シート
７がベルトニップに侵入しなくなったり、侵入時にシー
ト７が速度変動を起こして画像ズレが発生したりする。

【００３９】これに対して、この実施例では、平板状の
軟質部材３４を設けたことにより、ベルトニップにおけ
るシート７の入口側の圧力が、出口側の圧力よりも小さ
くなるようになっている。したがって、シート７はベル
トニップに円滑に侵入する上、画像のズレを抑制するこ
とができる。以上のように、ベルトニップ内でのシート
７の速度変動を減少させ、加熱定着ロール１とシート７
との速度差を小さくし、未定着のトナー８の像の乱れを
押さえて、得られる定着像の画像ズレを防止することが
可能である。

【００４０】さらに、圧力パッド３０がベルトニップ全
域にわたってエンドレスベルト１５を押圧するために、
ベルトニップ全域においてエンドレスベルト１５を加熱
定着ロール１に対して隙間なく押さえ付けることが可能
である。これによってシート７やトナー８から空気や水
蒸気が膨張し蒸発してくるのを抑制することができる。
このため、ベルトニップ内での気泡の発生および成長を
抑制できる。したがって、成長した気泡によって未定着
のトナー８が攪乱されるのを防止することができると同
時に、ベルトニップを通過するシート７上のトナー８を
エンドレスベルト１５と加熱定着ロール１とで確実に押
さえて定着させることが可能である。以上のように、水
蒸気や空気の蒸発を防止することによって、トナー８の
像の乱れを防止しながら、定着を行うことができる。

【００４１】Ｃ．スプリングの荷重設定例次に、前記の実施例におけるスプリング３１，３２の荷
重の設定の一例について説明する。まず、スプリング３
２の荷重は、シート７のセルフストリッピングを起こさ
せるものでなければならない。表１は異なる荷重のスプ
リングを使用して、セルフストリッピング性能を調べた
実験結果を示す。

【表１】

【００４２】この実験では、坪量が５５，６５，９０g/
cm²の３種類の紙をシート７とし、その上にカラートナ
ーを３.０mg/cm²の密度で転写して、ベルトニップの出
口での紙のセルフストリッピング性能を調べた。また、
ここでは紙の繊維の配向が加熱定着ロール１と平行な送
り方（表中Ａで示す）と垂直な送り方（Ｂで示す）の２
つの送り方で紙を搬送した。表中、記号○はセルフスト
リッピングを起こしたことを示し、×は起こさなかった
ことを示す。

【００４３】表１より明らかなように、スプリング３２
の荷重を増加するにしたがって、坪量の小さい、すなわ
ち薄くて腰が弱い紙でもセルフストリッピングしやすく
なる傾向が確認された。なお、送り方Ａの場合には、紙
の構造上、送り方向に対して紙の腰が弱くなり、同じ厚
さでもセルフストリッピングしにくい傾向がある。表１
からは、坪量５５g/cm²の紙を送り方Ａで搬送する場合
を最もセルフストリッピングしにくい基準とする限りで
は、スプリング３２の荷重は６kgf以上にするとよいこ
とがわかる。

【００４４】図５は、スプリング３２の荷重による加熱
定着ロール１の表面の被覆層の歪みεの大きさを計測し
た結果を示すグラフである。この歪みεは、加熱定着ロ
ール１の円周方向において計測したものである。加熱定
着ロール１の１回転により送られるシート７の長さをＬ
pとし、歪みを全く与えない状態での加熱定着ロール１
の周長をＬrとすれば、歪みεは次式で与えられる。 ε＝（Ｌp／Ｌr−１）×１００［％］図５に示すようにスプリング３２の荷重を６kgfにした
場合には、加熱定着ロール１の表面歪みは約３．０％で
ある。

【００４５】さて、次にスプリング３１の荷重の設定に
ついて説明する。表２は、スプリング３２の荷重を６kg
fに設定し、スプリング３１の荷重を変更して画像ズレ
の有無を調べた実験結果を示す。このようにスプリング
３２の荷重を設定したのは、前記の表１の実験結果で、
すべてのシート７がセルフストリッピングされ、かつ画
像ずれが防止できたからである。

【表２】

【００４６】表２において、記号×はシート７上に目視
で認識できる画像ずれが発生したことを示し、○は画像
ずれが発見されなかったことを示す。この結果から、ス
プリング３２の荷重を６kgfとしたなら、スプリング３
１の荷重が８kgf以上であればよいことが分かる。スプ
リング３２の荷重を６kgf、スプリング３１の荷重を８k
gfとした場合、ベルトニップ入口側の圧力は約０．３６
kgf/cm²であり、出口側の最大圧力は約０．９４kgf/cm²
である。ここで、入口側の圧力は、スプリング３１の荷
重８kgf、軟質部材３４の長さ３２cm、幅０．７cmか
ら、8÷(32×0.7)=0.36として求められる。また、出口
側の最大圧力は、スプリング３２の荷重６kgf、硬質部
材３５の長さ３２cm、硬質部材３５が低摩擦シート３６
に接触する幅０．３cmから、６÷（３２×0.3)×1.5=0.
94として求められる。ここで１．５を乗じたのは、硬質
部材３５の断面が円形であるために、出口側の圧力分布
が均一ではなく放物線状になり、最大圧力が平均圧力の
１．５倍程度になることによるものである（図３参
照）。

【００４７】（２）第２実施例Ｄ．実施例の構成図６は、この発明の第２実施例に係る画像定着装置を示
す。この実施例では、エンドレスベルト１５およびその
支持の仕方が第１実施例と異なっており、加圧パッド３
０を用いる点では同様である。第１実施例では、３本の
ロール２２，２３，２４によってエンドレスベルト１５
を張架していたが、ここでは、一つのガイド４０の周囲
をエンドレスベルト１５が走行するようにしている。エ
ンドレスベルト１５は、厚さ３０μｍのニッケル製のも
のであり、加熱定着ロール１と圧力パッド３０とで挟ま
れるベルトニップの部分では、両者の変形に応じて変形
するようになっている。ただし、適当な可撓性を有して
いれば、他の金属でエンドレスベルト１５を形成するこ
とも可能である。

【００４８】図示の例では、ガイド４０は楕円形である
が、エンドレスベルト１５の走行を妨げるものでなけれ
ば、他の形状であってもよい。例えば、円形などであっ
てもよい。また、ガイド４０の材質も、ある程度の剛性
を有し、ベルトニップから熱を奪い過ぎず、エンドレス
ベルト１５の走行を阻害しなければ、様々なものを使用
することができる。例えば、金網や樹脂などでガイド４
０を形成することができる。

【００４９】図７は、ガイド４０および圧力パッド３０
を示す平面図である。ガイド４０の両端部には、フラン
ジ４１が設けられており、これによってエンドレスベル
ト１５が加熱定着ロール１の軸線方向の片側に寄った
り、ガイド４０から外れたりすることが防止されてい
る。

【００５０】Ｂ．実施例の作用・効果この実施例でも、エンドレスベルト１５は加熱定着ロー
ル１の回転に伴って回転する。エンドレスベルト１５は
金属によって形成されており、第１実施例のようなポリ
イミドフィルム製のものよりも高い剛性を有している。
このため、ロールによって張力を与えなくても、波打ち
やしわなどが発生することがない。したがって、従来エ
ンドレスベルトの張架に用いられてきたロールを排除す
ることができ、装置の大幅な簡素化、小型化および費用
の低減を達成することが可能である。

【００５１】また、第１実施例と同様に、非回転状態の
圧力パッド３０を設けたことにより、ベルトニップでの
熱損失の減少、ベルトニップ内でのシート７の速度変動
の減少による画像ズレの防止、気泡の発生防止による画
像ズレの防止といった効果も達成される。また、温度セ
ンサ３７を圧力パッド３０に内蔵させたことによる効果
も同様に達成される。

【００５２】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、圧力パッドが非回転状態で配置されてい
るため、熱損失が少なく、経済的であり、かつベルトニ
ップの温度低下も減少し、トナーの定着性を向上させる
ことができる。さらに、圧力パッドがベルトニップ全域
にわたってエンドレスベルトを押圧するために、シート
やトナーから空気や水蒸気が膨張し蒸発してくるのを抑
制することができ、気泡によって未定着のトナーが攪乱
されるのを防止することができると同時に、ベルトニッ
プを通過するシート上のトナーをエンドレスベルトと加
熱定着ロールとで確実に押さえて定着させることが可能
である。請求項２に記載の発明によれば、ベルトニップ
内でのシートの速度変動を減少させ、加熱定着ロールと
シートとの速度差を小さくし、未定着のトナーの像の乱
れを押さえて、得られる定着像の画像ズレを防止するこ
とが可能である。請求項３に記載の発明によれば、温度
センサをベルトニップに対面する圧力パッドの内部に設
けたことにより、ベルトニップの温度を正確に計測可能
となり、より良好な温度制御が可能である。また、加熱
定着ロールの表面を摩耗・損傷してしまうこともなく、
加熱定着ロールの寿命の低下や画質の劣化を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る第１実施例の画像定着装置の
構成を示す側面図である。

【図２】第１実施例で使用される圧力パッドの構成を
拡大して示す側面図である。

【図３】第１実施例と従来の画像定着装置でのベルト
ニップ内の圧力分布を示すグラフである。

【図４】第１実施例での加熱定着ロールの周速度分布
と、シートの速度の関係を示すグラフである。

【図５】第１実施例での加熱定着ロールの表面歪みと
スプリング３２の荷重の関係を示すグラフである。

【図６】この発明に係る第２実施例の画像定着装置の
構成を示す側面図である。

【図７】第２実施例で使用される圧力パッドおよびエ
ンドレスベルトのガイドを示す平面図である。

【図８】従来の画像定着装置の一例を示す側面図であ
る。

【図９】従来の画像定着装置での圧力定着ロールの周
速度分布と、シートの速度の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１加熱定着ロール、３コア、４被覆層、５ハロ
ゲンランプ、７シート、８トナー、９オイル供給
装置、１５エンドレスベルト、２０下地層、２１
トップコート層、２２，２３，２４ロール、３０圧
力パッド、３１，３２圧縮コイルスプリング、３３
支持枠、３４軟質部材、３５硬質部材、３６低摩
擦シート、３７温度センサ、４０ガイド、４１フ
ランジ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平５−150679（ＪＰ，Ａ) 特開平６−308856（ＪＰ，Ａ) 特開平２−123387（ＪＰ，Ａ) 特開昭49−36342（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/20

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】表面が弾性変形する回転可能な加熱定着
ロールと、前記加熱定着ロールに接触したまま走行可能なエンドレ
スベルトと、前記エンドレスベルトの内側に非回転状態で配置され
て、接触面が形成されるように前記エンドレスベルトを
前記加熱定着ロールに圧接させ、前記エンドレスベルト
と前記加熱定着ロールとの間にシートが通過させられる
ベルトニップを設けると共に、前記加熱定着ロールの表
面のうち、前記シートの出口側を局部的に弾性変形させ
る圧力パッドとを具備することを特徴とする画像定着装
置。
【請求項２】前記ベルトニップにおける前記シートの
入口側の圧力が、出口側の圧力よりも小さくなるよう
に、前記圧力パッドが前記エンドレスベルトを前記加熱
定着ロールに向けて押圧するようにしたことを特徴とす
る請求項１に記載の画像定着装置。
【請求項３】前記加熱定着ロールの表面温度を計測す
る温度センサが、前記圧力パッドの前記ベルトニップに
対面する位置に内蔵されていることを特徴とする請求項
１または２に記載の画像定着装置。