JP4821150B2 - 画像定着装置 - Google Patents

Description

この発明は、電子写真方式やインクジェット記録方式等を採用した複写機やプリンタ、あるいはファクシミリなどの画像形成装置に用いられる画像定着装置に関し、特に、シート材を加熱しながら搬送しつつ、当該シート材上に形成された未定着トナー像又は未乾燥インク像を加熱及び加圧して、かかるトナー像又はインク像をシート材に定着させる画像定着装置に関するものである。

特開平３−６５９７６号公報 特開平８−２６２９０３号公報

従来、この種の画像定着装置としては、例えば、特開平３−６５９７６号公報や特開平８−２６２９０３号公報等に開示されているものが知られている。かかる画像定着装置は、複数のロールに張架されたエンドレスベルトを定着ロールに押圧することで、比較的小型で長い定着ニップを形成し、定着速度の高速化が実現できると言った利点を有する。

更に説明すると、上記特開平３−６５９７６号公報に係る定着装置は、内部に熱源を有する定着ローラと、一対のローラ間に張設される前記定着ローラとの間で被定着シートを挟持して搬送するための無端ベルトとを有し、該無端ベルトを、前記一対のローラのローラ軸端側を両側につきそれぞれ一枚ずつのローラ支持板で回転自在に支持させた無端ベルトユニットとして構成し、且つ、各ローラ支持板の一方のローラ軸端支持部と他方のローラ軸端支持部との間に設けた枢支点の周りに回動可能にして、定着ローラに対して接離方向に可動となるように構成すると共に、無端ベルトが定着ローラに圧接する方向に、無端ベルトユニットを移動付勢するための付勢手段を設けるように構成したものである。

また、上記特開平８−２６２９０３号公報に係る画像定着装置は、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、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を弾性変形させる圧力パッドとを具備するように構成したものである。

しかしながら、上記従来技術の場合には、次のような問題点を有している。すなわち、上記特開平３−６５９７６号公報や特開平８−２６２９０３号公報等に開示された画像定着装置の場合には、エンドレスベルトを圧力パッドによって加熱定着ロールの表面に圧接させるように構成したものであるが、当該エンドレスベルトが加熱定着ロールの表面に圧接するニップ部の一部は、エンドレスベルトのテンションのみによって加熱定着ロールに圧接させているため、圧力パッドが存在しない領域の圧接力が不十分となっている。そのため、上記画像定着装置では、トナー像を担持した記録媒体を加熱加圧する際に、含水した記録媒体から発生する水蒸気や熱膨張した空気によって、エンドレスベルトの圧接力が不十分な領域において、記録媒体が画像定着ロールのニップ部内で部分的に浮き上がってしまい、トナー像に飛び散りが発生して、画像が乱れるという問題点を有している。

上記トナー像の飛び散りは、図６に示すように、特に、ベタ画像の通紙方向の先端部にＶ字形状の白地部を有し、当該白地部の幅が通紙方向に沿って徐々に狭くなるような画像において、記録媒体から発生する水蒸気や熱膨張した空気がＶ字形状の白地部に沿って集中するため、図７に示すように、顕著に発生する。

そこで、この発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、ベルトニップ方式の画像定着装置において、含水した記録媒体から発生する水蒸気や熱膨張した空気によって、トナー像の飛び散り等による画像乱れが発生するのを防止可能な画像定着装置を提供することにある。

上記の課題を解決するため、請求項１に記載された発明は、回転体と、前記回転体に接触し未定着画像または未乾燥画像を担持したシート部材を挟持搬送して加熱定着するニップ部を形成するエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内側に配置され、前記エンドレスベルトを回転体の表面に押圧する複数の加圧部材と、前記回転体及び前記エンドレスベルトのいずれか一方又は両方を加熱する加熱手段とを備えた画像定着装置において、
前記エンドレスベルトの裏面側に弾性層を設けるとともに、
前記エンドレスベルトを回転体の表面に押圧する複数の加圧部材間に生じる間隙の全領域において、これら複数の加圧部材によってエンドレスベルトを回転体の表面に押圧することにより、前記複数の加圧部材によって押圧されたエンドレスベルトの弾性体層の変形部分の全領域が、当該エンドレスベルトの厚さが無負荷状態のベルトの厚さ以上になるように弾性層を変形させたことを特徴とする画像定着装置である。

また、請求項２に記載された発明は、前記請求項１に記載された画像定着装置において、前記エンドレスベルトの内側に複数配置された加圧部材が、回転体もしくは固定摺動部材あるいはその両方の組み合わせからなることを特徴とする画像定着装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、前記請求項１又は２に記載された画像定着装置において、前記回転体の内部に加熱源を配設し、当該回転体が未定着画像または未乾燥画像と接触するように構成されていることを特徴とする画像定着装置である。

又、請求項４に記載された発明は、前記請求項１乃至３のいずれかに記載された画像定着装置において、前記エンドレスベルトが、少なくとも一層以上の弾性層を有するベルトからなり、前記エンドレスベルトを構成する一層以上の弾性層の何れかは、エンドレスベルトの全厚さに対する割合が最も大きく設定されているとともに、前記エンドレスベルトの最表層に離型層を設け、前記エンドレスベルトの全厚さに対する厚さの割合が最も大きい弾性層の表面側に、当該弾性層よりも引っ張り強度が大きい補強層を配置したことを特徴とする画像定着装置である。

更に、請求項５に記載された発明は、前記請求項４に記載された画像定着装置において、前記離型層がフッ素元素を含む樹脂からなることを特徴とする画像定着装置である。

また、請求項６に記載された発明は、前記請求項４に記載された画像定着装置において、前記補強層がポリイミド樹脂からなることを特徴とする画像定着装置である。

さらに、請求項７に記載された発明は、前記請求項４に記載された画像定着装置において、前記補強層が金属からなることを特徴とする画像定着装置である。

この発明によれば、エンドレスベルトの裏面側に弾性層を設けるとともに、前記エンドレスベルトを回転体の表面に押圧する複数の加圧部材間に生じる間隙では、これら複数の加圧部材によってエンドレスベルトを回転体の表面に押圧することにより、当該エンドレスベルトの厚さが無負荷状態のベルトの厚さ以上になるように弾性層を変形させるように構成したので、複数の加圧部材間において、エンドレスベルトの変形した弾性層により発生する内部応力が、当該エンドレスベルトを回転体へ押し付けるように働くことになる。そのため、複数の加圧部材間におけるエンドレスベルトと回転体との密着性を向上させることができ、含水した記録媒体から発生する水蒸気や熱膨張した空気によって、エンドレスベルトが回転体から離間することがなく、トナー像の飛び散り等による画像乱れが発生するのを防止することができる。

この発明によれば、ベルトニップ方式の画像定着装置において、含水した記録媒体から発生する水蒸気や熱膨張した空気によって、トナー像の飛び散り等による画像乱れが発生するのを防止可能な画像定着装置を提供することができる。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

第１の実施形態
図１は、この発明の第１の実施形態に係る画像定着装置を示す横断面構成図である。

図１において、１１１は回転体としての定着ロールを示すものであり、この定着ロール１１１としては、アルミニウム製芯金１１２の表面に、厚さ１．５ｍｍのシリコーンゴムからなる弾性層１１３を被覆し、更に当該弾性層１１３の表面に離型層として厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂からなるチューブ１１４を被覆した外径６５ｍｍのロールが用いられている。

また、上記定着ロール１１１の内部には、加熱源としてハロゲンランプ１１５が挿入されており、定着ロール１１１の表面温度を不図示の温度センサによって検知して温度コントローラによって制御することにより、定着ロール１１１の表面が所定の温度になるようにコントロールされている。

上記定着ロール１１１の表面には、エンドレスベルト１２１が巻き付けられている。エンドレスベルト１２１は、当該エンドレスベルト１２１の内側に配置された３本の張架ロール１２２〜１２４によって張架されているとともに、複数の加圧部材としての張架ロール１２２と固定摺動部材１２５によって、回転体である定着ロール１１１の表面に押圧され、定着ニップ部１３１が形成されている。

上記固定摺動部材１２５は、図１に示すように、ステンレス等からなる加圧プレート１２６と、当該加圧プレート１２６上に固着されたシリコーンゴム等の弾性層１２７が積層された支持板１２８とから構成されている。

なお、本実施形態では、ベルト加圧部材として、回転体１２２と固定摺動部材１２５を組み合わせたものを用いて説明するが、本発明は、これらの組み合わせに限定されるものではなく、回転体同士あるいは固定摺動部材同士の組み合わせであってもよい。また、本実施形態では、未定着トナー像または未乾燥インク像と接触する部材を回転体として説明しているが、未定着トナー像または未乾燥インク像と接触する部材がエンドレスベルトであってもよい。

ところで、この実施の形態に係る画像定着装置は、回転体と、前記回転体に接触し未定着画像または未乾燥画像を担持したシート部材を挟持搬送して加熱定着するニップ部を形成するエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内側に配置され、前記エンドレスベルトを回転体の表面に押圧する複数の加圧部材と、前記回転体及び前記エンドレスベルトのいずれか一方又は両方を加熱する加熱手段とを備えた画像定着装置において、前記エンドレスベルトの裏面側に弾性層を設けるとともに、前記エンドレスベルトを回転体の表面に押圧する複数の加圧部材間に生じる間隙では、これら複数の加圧部材によってエンドレスベルトを回転体の表面に押圧することにより、当該エンドレスベルトの厚さが無負荷状態のベルトの厚さ以上になるように弾性層を変形させるように構成されている。

また、この実施形態では、前記エンドレスベルトが、少なくとも一層以上の弾性層を有するベルトからなり、前記エンドレスベルトを構成する一層以上の弾性層の何れかは、エンドレスベルトの全厚さに対する割合が最も大きく設定されているとともに、前記エンドレスベルトの最表層に離型層を設け、前記エンドレスベルトの全厚さに対する厚さの割合が最も大きい弾性層の表面側に、当該弾性層よりも引っ張り強度が大きい補強層を配置するように構成されている。

すなわち、上記エンドレスベルト１２１は、図２に示すように、少なくとも一層のシリコーンゴム等からなる弾性層１２１ｃを有する無端状ベルトからなり、前記エンドレスベルト１２１を構成する弾性層１２１ｃは、当該エンドレスベルト１２１の全厚さに対する割合が最も大きく設定されている。また、上記エンドレスベルト１２１の最表層には、四フッ化エチレンとパーフルオロアルコキシエチレンとの共重合体樹脂（以下、「ＰＦＡ樹脂」と略す。）等からなる離型層１２１ａが設けられているとともに、当該エンドレスベルト１２１の全厚さに対する厚さの割合が最も大きい弾性層１２１ｃの表面側には、当該弾性層１２１ｃよりも引っ張り強度が大きいポリイミド樹脂からなる補強層１２１ｂが配置されている。さらに、上記エンドレスベルト１２１の裏面側には、ＰＦＡ樹脂等からなる離型層１２１ｄが設けられている。

また、この実施の形態では、図３に示すように、エンドレスベルト１２１を定着ロール１１１の表面に押圧する張架ロール１２２と固定摺動部材１２５との間に生じる間隙１３０では、これら張架ロール１２２と固定摺動部材１２５によってエンドレスベルト１２１を定着ロール１１１の表面に押圧することにより、当該エンドレスベルト１２１の厚さが無負荷状態のベルト１２１の厚さ以上になるように弾性層１２１ｃを変形させるように構成されている。

また、本実施形態では、エンドレスベルト１２１を定着ロール１１１ヘ押圧する固定摺動部材１２５として、ステンレス等からなる加圧プレート１２６と、当該加圧プレート１２６上に固着されたシリコーンゴム等の弾性層１２７が積層された支持板１２８とから構成したものを用いているため、エンドレスベルト１２１の内面には、摺動抵抗を低減するため、ＰＦＡ樹脂からなる離型層１２１ｄが形成されている。

さらに、本実施形態では、ベルト加圧部材の一つの部材に固定摺動部材１２５を用いているため、ベルト内面にＰＦＡ樹脂層からなる低摺動抵抗層１２１ｄを設けているが、加圧部材がすべて回転体である場合には、低摺動抵抗層１２１ｄが必ずしも必要ではない。最表面の離型層１２１ａについても、ＰＦＡ樹脂に限定されるものではなく、離型性の良好な材料であれば特に限定されるものではない。

また、本実施形態では、弾性層１２１ｃは一層のみ設けられているが、当該弾性層は複数層であってもよく、例えば、離型層１２１ａと補強層１２１ｂの間に弾性層を設けてもよい。ただし、この場合、補強層１２１ｂの表面側に設けられる弾性層の厚さは、補強層１２１ｂの裏面側に設けられる弾性層１２１ｃに比べて薄いことが望ましい。

上記実施形態に係る画像定着装置に用いるエンドレスベルト１２１は、従動回転されることにより、繰り返し屈曲ストレスを受けることになる。この際、エンドレスベルト１２１の厚さが厚くなり、弾性層１２１ｃの表面にＰＦＡ樹脂からなる離間層１２１ａが形成されている場合には、エンドレスベルト１２１の厚みと曲率に応じて、弾性層１２１ｃの表面側が伸縮するため、最表面のＰＦＡ樹脂からなる離間層１２１ａも伸縮ストレスを受ける。また、定着ロール１１１の軸方向のベルト移動速度の相違によって、ねじれ応力が生じる。この場合も、弾性層１２１ｃの引っ張り強度が弱く変形しやすいため、ねじれが発生して、これが表面の離型層１２１ａにおよぶことになる。

一般に、離型性の良好なフッ素樹脂は、引っ張り強度が弱いため、弾性層とともに変形すると塑性領域まで容易に変形してしまい、エンドレスベルト１２１にしわが生じて画像欠陥を生じさせやすい。

本実施形態では、図２に示すように、エンドレスベルト１２１の表面層近傍に弾性層１２１ｃより引っ張り強度の大きい補強層１２１ｂが存在するため、ベルト表面の伸縮量を最小限に抑えることができ、離型層１２１ａのしわ発生も防止できる。このため、補強層１２１ｂの材料としては、弾性層１２１ｃより引っ張り強度が大きい材料であることが望ましく、さらに定着温度に耐えうる耐熱性を有する材料であれば特に制限はなく、例えば、ポリイミド樹脂やステンレス、あるいはニッケルなどの金属材料をあげることができる。また、補強層１２１ｂは、表面離型層１２１ａの変形を最小限とするため、少なくともエンドレスベルト１２１の全厚さに対する厚さの割合が最も大きい弾性層１２１ｃの厚さ方向の中心よりも表面側に、且つより表面近傍に近い位置に配置することが望ましい。

図３は、本発明の特徴であるエンドレスベルトの定着ロールヘの加圧部材による押圧時のベルト変形を説明するための模式図である。

上記エンドレスベルト１２１は、図２に示すように、弾性層１２１ｃを有しており、弾性層１２１ｃは非圧縮性であるため、張架ロール１２２と固定摺動部材１２５による定着ロール１１１ヘの押圧により押し出された弾性層１２１ｃは、変形が規制されている定着ロール１１１側とは反対のベルト内面で、張架ロール１２２と固定摺動部材１２５と接していない間隙１３０の部分に押し出される。このため、張架ロール１２２と固定摺動部材１２５のベルト厚みは、押し出された弾性層１２１ｃにより非加圧時のベルト厚みより厚くなり強度が増すことになる。また、押し出された弾性体１２１ｃの内部応力により、張架ロール１２２と固定摺動部材１２５が接触していない部分にも、エンドレスベルト１２１を定着ロール１１１ヘ押圧する力Ｆが発生する。このため、定着ニップ部１３１内で加熱された水蒸気や空気によってシート状部材としての記録媒体Ｐが定着ロール１１１から剥離するのを防止することができる。

この際、張架ロール１２２と固定摺動部材１２５間の距離とエンドレスベルト１２１の弾性層１２１ｃの弾性率や厚さ等によっては、図４に示すように、張架ロール１２２と固定摺動部材１２５との押圧によって弾性層１２１ｃの押し出しが発生しない部分ができる。この場合には、記録媒体Ｐを定着ロール１１１ヘ押し付ける力が不十分となり、トナー飛び散り等の画像欠陥が生じてしまうことになる。したがって、エンドレスベルト１２１の変形が張架ロール１２２と固定摺動部材１２５との間の全領域で生じている状態であることが望ましい。

なお、図１において、符号１４０は記録媒体Ｐの剥離部材を、１４１は記録媒体Ｐを案内するガイド部材を、１４２は画像定着装置の出口ロールをそれぞれ示している。

以上の構成において、この実施の形態に係る画像定着装置では、次のようにして、ベルトニップ方式の画像定着装置において、含水した記録媒体から発生する水蒸気や熱膨張した空気によって、トナー像の飛び散り等による画像乱れが発生するのを防止することが可能となっている。

すなわち、この実施の形態に係る画像定着装置では、図１に示すように、未定着トナー像Ｔを担持した記録媒体Ｐが、エンドレスベルト１２１によって定着ニップ部１３１へと搬送され、当該記録媒体Ｐが定着ニップ部１３１を通過する間に、未定着トナー像Ｔが記録媒体Ｐ上に定着されるようになっている。

その際、上記定着ニップ部１３１の入口側では、エンドレスベルト１２１が固定摺動部材１２５によって定着ロール１１１の表面に圧接されており、当該定着ニップ部１３１を通過する記録媒体Ｐは、定着ロール１１１からの熱伝導によって加熱されつつ、定着ロール１１１とエンドレスベルト１２１とによって加圧される。さらに、上記記録媒体Ｐは、定着ニップ部１３１の出口側に移動すると、エンドレスベルト１２１が張架ロール１２２によって定着ロール１１１の表面に圧接されており、当該定着ニップ部１３１の出口部を通過する記録媒体Ｐは、定着ロール１１１からの熱伝導によって加熱されつつ、定着ロール１１１とエンドレスベルト１２１とによって加圧されて定着される。

ところで、上記定着ニップ部１３１においては、固定摺動部材１２５と張架ロール１２２との間に間隙１３０が必然的に存在し、当該間隙１３０においては、エンドレスベルト１２１を定着ロール１１１の表面に直接押圧する部材が存在しない。

しかし、上記エンドレスベルト１２１を定着ロール１１１の表面に押圧する張架ロール１２２と固定摺動部材１２５との間に生じる間隙１３０では、図５に示すように、これら張架ロール１２２と固定摺動部材１２５によってエンドレスベルト１２１を定着ロール１１１の表面に押圧することにより、当該エンドレスベルト１２１の厚さが無負荷状態のベルト１２１の厚さ以上になるように弾性層１２１ｃを変形させるようになっている。なお、図５では、便宜上、固定摺動部材１２５の弾性層１２７がエンドレスベルト１２１から離間して描かれているが、当該弾性層１２７は、エンドレスベルト１２１に圧接していることは勿論である。

上記エンドレスベルト１２１は、図２に示すように、弾性層１２１ｃを有しており、弾性層１２１ｃはシリコーンゴム等からなり非圧縮性であるため、張架ロール１２２と固定摺動部材１２５による定着ロール１１１ヘの押圧により押し出された弾性層１２１ｃは、変形が規制されている定着ロール１１１側とは反対のベルト内面で、張架ロール１２２と固定摺動部材１２５と接していない間隙１３０の部分に押し出される。このため、張架ロール１２２と固定摺動部材１２５のベルト厚みは、押し出された弾性層１２１ｃにより非加圧時のベルト厚みより厚くなり強度が増すことになる。また、押し出された弾性体１２１ｃの内部応力により、張架ロール１２２と固定摺動部材１２５が接触していない部分にも、エンドレスベルト１２１を定着ロール１１１ヘ押圧する力Ｆが発生する。このため、定着ニップ部１３１内で加熱された水蒸気や空気によって記録媒体Ｐが定着ロール１１１から剥離するのを防止することができ、含水した記録媒体Ｐから発生する水蒸気や熱膨張した空気によって、トナー像の飛び散り等による画像乱れが発生するのを防止することができる。

実施例１
本実施例は、図１に示すように、前述の実施の形態に係る画像定着装置を具体化したものである。定着ロール１１１としては、アルミニウム製芯金１１２上に厚さ１．５ｍｍのシリコーンゴム１１３と厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂１１４を被覆形成した外径６５ｍｍのものを用いた。定着ロール１１１の内部には、ハロゲンランプヒーター１１５が配置され、図示しない温度センサーによって定着ロール１１１の表面温度をモニターし、所定の温度に制御した。エンドレスベルト１２１は、厚さ７５μｍのポリイミド樹脂層１２１ｂの表面にＰＦＡ樹脂１２１ａを３０μｍを形成した内径６０ｍｍのベルトと、厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂層１２１ｄの表面に厚さ１ｍｍのシリコーンゴム層１２１ｃを形成した外形５９ｍｍのベルト２本を用意した。外形５９ｍｍのベルト表面に薄く二液性熱硬化シリコーンゴムを塗布した後、これに内径６０ｍｍのベルトを被覆し、はみ出したシリコーンゴムを除去した後、加熱焼成して一体化したものを用いた。その結果、上記エンドレスベルト１２１としては、その表面側から、ＰＦＡ樹脂１２１ａと、ポリイミド樹脂層１２１ｂと、シリコーンゴム層１２１ｃと、ＰＦＡ樹脂層１２１ｄとが積層されている。

このエンドレスベルト１２１は、３個の張架ロール１２２〜１２４、すなわちリードロール１２４、加圧ロール１２２および張架ロール１２３により、１０ｋｇの張力で張架した。各ロール１２４、１２２、１２３の直径は、２０ｍｍ、２３ｍｍ、及び２０ｍｍであり、ステンレス製の芯金にＰＦＡ樹脂チューブを断熱層として被覆したものを用いた。また、エンドレスベルト１２１は、加圧ロール１２２と固定摺動部材１２５とで定着ロール１１１に押圧されている。固定摺動部材１２５には、金属製ホルダー１２６上に定着ロール１１１の形状に沿った曲率を持つシリコーンゴム部材１２７を配置し、その表面をエンボス加工した図示しないポリイミドシートで被覆したものを用いた。

本発明者らは、上記の如く構成される画像定着装置を用いて、定着温度を変化させて画像欠陥の発生の有無を確認する実験を行った。

実験には、富士ゼロックス（株）社製複合機ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒ５００ｃｐを未定着画像がとれるよう改造した機械で坪量８４ｇ／ｍ²の両面コート紙に図６に示すように、シアン、マジェンタ、イエロー、ブラックの４色を重ねた未定着トナー像Ｔを形成したサンプルを用意した。この未定着画像を定着ロールの温度を１５０℃から１９０℃まで１０℃ごとに変化させて、プロセススピード２５０ｍｍ／ｓで順次定着し、図７に示すような画像欠陥の発生の有無を確認した。

比較例として、エンドレスベルトに、厚さ７５μｍのポリイミド樹脂層の表面に厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂を形成した内径６０ｍｍのベルトを用いて同様の実験を行った。

表１は、上記実験の結果を示す図表である。本実施例１では、表１に示すように、画像欠陥の発生温度を比較例に対して、３０℃改善することができた。また、この際、実施例１では、ベルト表面の離型層１２１ａにしわの発生は見られなかった。

実施例２
本実施例２は前述の実施の形態１に係る画像定着装置を具体化したものである。
図８は、本発明実施例２の画像定着装置を示す横断面構成図である。本実施例では、エンドレスベルトが未定着画像に接する定着ベルト２３１とした構成をとっている。定着ベルト２２１としては、厚さ７５μｍのポリイミド樹脂層の表面に、厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂層を形成した内径１６０ｍｍのベルトと、厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂層の表面に厚さ１ｍｍのシリコーンゴム層を形成した外径１５９ｍｍのベルト２本を用意した。外径１５９ｍｍのベルト表面に薄く二液性熱硬化シリコーンゴムを塗布した後、これに内径１６０ｍｍのベルトを被覆し、はみ出したシリコーンゴムを除去した後、加熱焼成して一体化したものを用いた。定着ベルト２２１は、加熱ロール２１１に接して定着ニップ部を形成している。加熱ロール２１１は、アルミニウム製芯金２１２上に厚さ３０μｍのＰＦＡ樹脂２１３を被覆形成した外径６５ｍｍのものを用いた。加熱ロール２１１の内部には、ハロゲンランプヒーター２１４が配置され、図示しない温度センサーにより温度をモニターし、１４０℃の温度に制御した。定着ベルト２２１は、内側から３個の張架ロール、すなわちリードロール２２２、加圧ロール２２３および張架ロール２２４と外側のベルト加熱ロール２２５により、１０ｋｇの張力で張架した。それぞれのロールの外径は、２０ｍｍ、２３ｍｍ、２０ｍｍおよび５０ｍｍであり、ベルト内部側のロール3 本はステンレス製の芯金に、外側の加熱ロール２２５はアルミニウム製の芯金にそれぞれＰＦＡ樹脂チューブを被覆したものを用いた。加熱ロール２２５の内部には、ハロゲンランプヒーター２２６が配置されている。定着ベルト２２１は、加圧ロール２２３と固定摺動部材２２７によって加熱ロール２１１に押圧されている。固定摺動部材２２７には、金属製ホルダー２２８上に加熱ロール２１１の形状に沿った曲率を持つシリコーンゴム部材２２９を配置し、その表面をエンボス加工した図示しないポリイミドシートで被覆したものを用いた。

本発明者らは、上記の如く構成される画像定着装置を用いて、定着温度を変化させて画像欠陥の発生の有無を確認する実験を行った。

実験には実施例１と同様に、富士ゼロックス（株）社製複合機ＤｏｃｕＣｅｎｔｒｅＣｏｌｏｒ５００ｃｐを未定着画像がとれるよう改造した機械で坪量８４ｇ／ｍ²の両面コート紙に図５に示すシアン、マジェンタ、イエロー、ブラックの４色を重ねた未定着トナー像Ｔを形成したサンプルを用意した。この未定着画像を加熱ロール２１１の温度を１５０℃から１９０℃まで１０℃ごとに変化させて、プロセススピード２５０ｍｍ／ｓで順次定着し、図６に示す画像欠陥の発生の有無を確認した。

比較例として、エンドレスベルト２２１に、厚さ７５μｍのポリイミド樹脂層の表面にＰＦＡ樹脂を厚さ３０μｍに被覆形成した内径１６０ｍｍのベルトを用いて同様の実験を行った。

表２は、上記実験の結果を示す図表である。本実施例２では、表２に示すように、画像欠陥の発生温度を比較例に対して、３０℃改善することができた。また、この際、実施例２では、エンドレスベルト２２１の表面離型層にしわの発生は見られなかった。

以上説明したとおり、本発明の画像定着装置は、回転体と、前記回転体に接触し未定着画像または未乾燥画像を担持したシート部材を挟持搬送して加熱定着するニップ部を形成するエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内側に配置され、前記エンドレスベルトを回転体の表面に押圧する複数の加圧部材と、前記回転体及び前記エンドレスベルトのいずれか一方又は両方を加熱する加熱手段とを備えた画像定着装置において、前記エンドレスベルトの裏面側に弾性層を設けるとともに、前記エンドレスベルトを回転体の表面に押圧する複数の加圧部材間に生じる間隙では、これら複数の加圧部材によってエンドレスベルトを回転体の表面に押圧することにより、当該エンドレスベルトの厚さが無負荷状態のベルトの厚さ以上になるように弾性層を変形させるように構成したものである。

このためエンドレスベルトの内側に配置された加圧部材間の前記エンドレスベルト回転方向でエンドレスベルトが加圧部材と接触しない全領域において、ベルト厚み方向の変形がベルト内側に向かって無負荷状態のベルトの厚み以上に変形しているため、加圧部材間でのベルトの機械的強度が増すとともに、変形によるベルト内部応力がベルトを回転体へ押し付けるように働くため、加圧部材間でのベルトと回転体との密着性を向上させることができ、記録媒体が定着部材から浮くのを防止でき、浮きによる画像欠陥を防止できる。

図１はこの発明が適用される画像定着装置の実施例１を示す横断面構成図である。 図２はこの発明が適用される画像定着装置のエンドレスベルトを示す横断面構成図である。 図３はこの発明が適用される画像定着装置のエンドレスベルトの加圧部材による回転体への押圧時のベルト変形を説明するための第一の模式図である。 図４はこの発明が適用される画像定着装置のエンドレスベルトの加圧部材による回転体への押圧時のベルト変形を説明するための第二の模式図である。 図５はこの発明が適用される画像定着装置のエンドレスベルトの加圧部材による回転体への押圧時のベルト変形を説明するための模式図である。 図６は定着像の画像欠陥が発生しやすい画像の説明図である。 図７は定着像の画像欠陥発生例の説明図である。 図８はこの発明が適用される画像定着装置の実施例２を示す横断面構成図である。

符号の説明

１１１：定着ロール（回転体）、１１２：アルミニウム製芯金、１１３：弾性層、１１４：ＰＦＡ製チューブ、１１５：ハロゲンランプ、１２１：エンドレスベルト、１２１ａ：離型層、１２１ｂ：補強層、１２１ｃ：弾性層、１２１ｄ：離型層、１２２：加圧ロール（加圧部材）、１２３〜１２４：張架ロール、１２５：固定摺動部材（加圧部材）。

Claims (7)

1. 回転体と、前記回転体に接触し未定着画像または未乾燥画像を担持したシート部材を挟持搬送して加熱定着するニップ部を形成するエンドレスベルトと、前記エンドレスベルトの内側に配置され、前記エンドレスベルトを回転体の表面に押圧する複数の加圧部材と、前記回転体及び前記エンドレスベルトのいずれか一方又は両方を加熱する加熱手段とを備えた画像定着装置において、
   前記エンドレスベルトの裏面側に弾性層を設けるとともに、
   前記エンドレスベルトを回転体の表面に押圧する複数の加圧部材間に生じる間隙の全領域において、これら複数の加圧部材によってエンドレスベルトを回転体の表面に押圧することにより、前記複数の加圧部材によって押圧されたエンドレスベルトの弾性体層の変形部分の全領域が、当該エンドレスベルトの厚さが無負荷状態のベルトの厚さ以上になるように弾性層を変形させたことを特徴とする画像定着装置。
2. 請求項１に記載された画像定着装置において、前記エンドレスベルトの内側に複数配置された加圧部材が、回転体もしくは固定摺動部材あるいはその両方の組み合わせからなることを特徴とする画像定着装置。
3. 請求項１又は２に記載された画像定着装置において、前記回転体の内部に加熱源を配設し、当該回転体が未定着画像または未乾燥画像と接触するように構成されていることを特徴とする画像定着装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載された画像定着装置において、前記エンドレスベルトが、少なくとも一層以上の弾性層を有するベルトからなり、前記エンドレスベルトを構成する一層以上の弾性層の何れかは、エンドレスベルトの全厚さに対する割合が最も大きく設定されているとともに、前記エンドレスベルトの最表層に離型層を設け、前記エンドレスベルトの全厚さに対する厚さの割合が最も大きい弾性層の表面側に、当該弾性層よりも引っ張り強度が大きい補強層を配置したことを特徴とする画像定着装置。
5. 請求項４に記載された画像定着装置において、前記離型層がフッ素元素を含む樹脂からなることを特徴とする画像定着装置。
6. 請求項４に記載された画像定着装置において、前記補強層がポリイミド樹脂からなることを特徴とする画像定着装置。
7. 請求項４に記載された画像定着装置において、前記補強層が金属からなることを特徴とする画像定着装置。

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