JPH07219365A

JPH07219365A - 定着装置及び転写定着装置

Info

Publication number: JPH07219365A
Application number: JP1096794A
Authority: JP
Inventors: Goro Sato; 五郎佐藤; Tsutomu Hiraoka; 平岡　　力; Junichi Matsuno; 順一松野; Hidefumi Otsuka; 英史大塚
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-02-02
Filing date: 1994-02-02
Publication date: 1995-08-18

Abstract

(57)【要約】【目的】発熱体の表面とベルトとが摺動する加熱加圧
部の平滑性を向上させ、ベルトの摩耗を抑えて障害のな
い長期にわたり高品位な定着画像が得られる高寿命な定
着装置及び転写定着装置を提供する。【構成】定着ベルト１１の内周に発熱体１３をベルト
内周面に接触させて配置し、定着ベルト１１を介して固
定発熱体１３に押圧する加圧部材２０を設け、定着ベル
ト１１を加熱加圧するニップ部Ｎを形成し、ニップ部Ｎ
の間に記録材１８を搬送して発熱体１３からの熱エネル
ギーを定着ベルト１１を介して記録材１８上のトナー画
像に与える装置において、発熱体１３が摺動する定着ベ
ルト１１の内周面に固体潤滑剤を被覆する。また、発熱
体が定着ベルトと摺動する面に平均表面粗さが１μｍ以
下で表面硬度２００ｋｇ／ｍｍ² 以上の耐熱性の部材を
用いた保護層を被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は定着装置及び転写定着装
置に係り、特に、複写機、レーザプリンタ等の画像形成
装置に用いられ、長時間安定して記録画像の品質を保持
するのに好適な定着装置及び転写定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像形成装置に用いられている定
着装置は、内部に熱源を配置した中空の加熱ローラと、
この加熱ローラに圧接し、弾性体で被覆された加圧ロー
ラとから構成され、記録材上の転写画像を熱と圧力で溶
融し定着する熱ローラ方式が最も多く用いられている。
しかし、このような熱ローラ方式は、加熱ローラの熱容
量が大きいために、定着に必要な温度に達するまでの時
間（ウォームアップ時間）が長くかかり、その温度を維
持するための電力が大きい。また、加熱ローラに用紙が
巻き付く、封筒定着時にはシワが発生するなどの問題が
ある。そこで、最近、上記問題を解決するものとして、
例えば特開平３−２６３０７３号公報、特開平５−１９
６５０号公報などに記されているような、薄肉の耐熱性
ベルトと、この耐熱性ベルトと摺動する固定発熱体とを
用い、ベルトの極小部を瞬時に加熱して定着するベルト
加熱方式が提案されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、固定発
熱体とベルトとを摺動させる構成では、ベルト内面が削
れて摩耗粉が発生し、この摩耗粉がベルトを回転させる
駆動ローラとベルトとの間に混入しフィルムが滑る、あ
るいは逆にベルトの駆動トルクが増大し、ビビリや異音
が発生する等の問題がある。これに対して、特開平５−
１９６５０号公報では、ベルトの固定発熱体と摺動する
側に、グリス等の液体潤滑剤を供給する手段を設けてい
る。しかし、この方法では、グリス供給ローラを従動ロ
ーラに加圧する圧力を、ローラ長手方向に対して均一に
付与しないとグリスの付着量が不均一となり、多量に付
着する部分が発生してベルトがグリスによって滑る。あ
るいは、グリスがベルト表面に付着して定着不良を招い
たり、加圧ローラを汚染する恐れがある。

【０００４】特開平３−２６３０７３号公報では、固定
発熱体の摺動面にフッ素樹脂を被覆してベルトの摩耗の
発生を極力抑え、５万枚までの記録動作を確認している
が、５万枚以降については述べられていない。また、こ
の実験はベルトにポリイミドフィルムを使用したときの
結果であり、ポリイミドフィルムに比べ熱伝導率が高く
ウォームアップ時間を短縮できるＮｉ等のメタルベルト
については記述されていない。実際に定着ベルトにＮｉ
を用い、発熱体の放熱板表面にフッ素樹脂を被覆して摺
動実験を行なった結果、Ｎｉ及び発熱体のフッ素樹脂が
削られて摩耗粉が多量に発生し、約１万枚で厚さ約５０
μｍのフッ素樹脂が全て削られ、基材が表面に現われ
た。よって、金属ベルトを使用する場合は、フッ素樹脂
を発熱体表面に被覆しても、長期的な摩耗粉防止の手段
として使用できない。これは、フッ素樹脂が常時温めら
れている状態にあるため、熱によってフッ素樹脂が削ら
れやすいからと考えられる。また、最近では、アモルフ
ァスシリコン感光体を適用した複写機やプリンタの出現
により装置の高寿命化が図られている。これに伴い定着
装置の寿命も長くする必要がある。

【０００５】よって本発明の目的は、ベルトを交換する
ことなく定着画質を長期間に渡って高品位に保ち、摩耗
などの障害の無い高寿命な定着装置及び転写定着装置を
提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の定着装置は、無端ベルトの内周面に発熱体
を接触させ、前記ベルトを前記発熱体に押圧する加圧部
材を配置し、前記ベルトと前記加圧部材との間の加熱加
圧部に記録材を搬送してトナー像を定着する定着装置に
おいて、前記ベルトは、前記発熱体との摺動面に固体潤
滑剤層が被覆されていることを特徴とするものである。
また、本発明の転写定着装置は、トナー像を表面に付着
する感光体と、前記感光体に接触して前記トナー像を外
周面に転写される無端ベルトと、前記ベルトの内周面に
発熱部を接触させた発熱体と、前記発熱体に前記ベルト
を押圧して加熱加圧部を形成する加圧部材とからなり、
前記加圧部材と前記ベルトとの間の前記加熱加圧部へ搬
送された記録材に、前記ベルト上のトナー像を定着する
転写定着装置において、前記ベルトは、少なくとも前記
発熱体と摺動する内周面に固体潤滑剤層が被覆されてい
ることを特徴とするものである。また、前記発熱体と前
記ベルトとの間に、前記ベルトとの摺動面が、平均表面
粗さが１μｍ以下で表面が２００ｋｇ／ｍｍ² 以上のビ
ッカース硬度を有する耐熱材料を介在させたことを特徴
とするものであ。

【０００７】

【作用】上記構成によれば、ベルト内周面の固体潤滑剤
層により、ベルトと発熱体との摺動部分の摩擦力が低減
し、ベルトの摩耗粉の発生を抑えることができ、固体潤
滑剤は瞬時に熱せられるだけなので、軟化せず削れにく
いため、ベルトの寿命が延びる。また、発熱体のベルト
摺動面の粗さや硬度を規制することにより、ベルトの発
熱体と摺動する部分の摩擦力がさらに低減され、ベルト
の摩耗粉の発生をさらに抑えることができるので、加熱
加圧部のビビリや異音の発生、あるいは摩耗粉によるベ
ルトのすべりを防止することができる。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の実施例を、図面を参照して説
明する。図１は本発明の定着装置の一実施例を示す側面
図である。薄肉の無端定着ベルト１１は、間隔を隔てて
配置された駆動ローラ１０と、張力を得るための金属ロ
ーラ１６とに掛け渡されている。駆動ローラ１０と金属
ローラ１６との間には、ホルダ１４及び発熱部１５から
なる発熱体１３が、発熱部１５を定着ベルト１１の内周
面に接触するように配置され、発熱体１３と定着ベルト
１１とが安定して接触するように、高剛性を有する発熱
体支持部材１２により不示図の装置筐体に固定されてい
る。この発熱体１３の発熱部１５側に対向し、定着ベル
ト１１を介して押圧ローラ２０が配置され、定着ベルト
１１を発熱体１３の発熱部１５に押圧して一体密着状態
にしている。この発熱体１３と定着ベルト１１と押圧ロ
ーラ２０とで形成される加熱加圧部を、以下、ニップ部
Ｎと称す。

【０００９】つぎに、各構成部品の詳細について説明す
る。駆動ローラ１０は、例えばステンレスからなる芯金
１０ｂの表面に、耐熱性に優れた例えばシリコーンゴム
からなる弾性層１０ａが被覆してある。金属ローラ１６
は、例えばアルミからなり、定着ベルト１１の斜行を防
止する役目も果たしている。ローラ軸１６ｂの両端はそ
れぞれ独立したバネ１７ａ、１７ｂにより支持され、さ
らに、ローラ部１６ａの端部はテーパ加工されている。
定着ベルト１１の内周の両端部には凸状の不示図のリブ
が設けてあり、定着ベルト１１が斜行し、このリブが金
属ローラ１６のテーパ部に乗り上がると、金属ローラ１
６には矢印ｂ方向に力が作用し、ローラ軸１６ｂが矢印
ｂ方向に移動することにより、定着ベルト１１の張力の
バランスが取られて斜行を防止する。押圧ローラ２０
は、例えばステンレスからなる芯金２０ｂの表面に、耐
熱性に優れた例えばシリコーンゴムからなる弾性層２０
ａを被覆してある。押圧ローラ２０の表面の硬度は３０
度ＨＳ以下が好ましく、表面硬度を規制することによ
り、記録材１８の上面の未定着画像Ｔｂを加熱溶融する
ニップ部Ｎを広くとれる。また、ニップ部Ｎの流入側及
び流出側には記録材１８を案内するガイド１９が設けら
れている。

【００１０】本実施例の定着ベルト１１は、耐久性、離
型性のある一般に総厚８０μｍ以下の複合層からなるベ
ルトを使用している。図２に本実施例に用いた複合層の
ベルト構成断面模型図を示す。本例は離型剤層１１ａ、
基材層１１ｂ、固体潤滑剤層１１ｃの３層構造からな
る。離型剤層１１ａは、トナー画像に対面する側に設け
てあり、例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレ
ン）等のフッ素樹脂、またはシリコーン樹脂からなり、
定着後のトナー画像との離型性を高め、自然に記録材１
８と定着ベルト１１とが剥離できるようにする。また、
この離型剤層にカーボン等の導電剤を混入することによ
り、定着ベルト１１の表面抵抗を低くして静電オフセッ
トを防止することができる。基材層１１ｂは、簡単にシ
ームレスに製造可能で熱伝導率が高く、強度に優れたＮ
ｉが好ましく、この他にポリイミド等の耐熱性フィルム
も使用できる。固体潤滑剤層１１ｃは、発熱体１３との
摺動を滑らかにするために低摩擦性を有する離型剤層１
１ａと同様に、ＰＴＦＥ、ＰＦＡ（四フッ化エチレン−
パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体）等のフ
ッ素樹脂が好ましく、そのほかに、一般的に固体潤滑剤
として知られている二硫化モリブデン、黒鉛等を含んだ
被膜を用いてもよい。

【００１１】つぎに、本実施例に用いた発熱体１３の構
造を図３の分解斜視図を用いて説明する。発熱体１３は
大きく分けて発熱部１５とホルダ１４からなり、弾性体
を有する断熱性で電気絶縁性の不示図の、例えばシリコ
ーン系接着剤を用いて、発熱部１５をホルダ１４の凹部
Ｄにはめこむ構成となっている。これにより、発熱部１
５とホルダ１４との間に熱膨張差が生じても接着剤層が
その膨張差を吸収し、発熱部１５が曲がったりねじれた
りするのを防止する。ホルダ１４は発熱部１５からの熱
を放熱面以外に逃がさないようにするために、断熱効果
のある部材、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイ
ド）を用いる。

【００１２】放熱板２１は定着ベルト１１に発熱体から
の熱エネルギーを供給する部位なので、熱伝導性に優れ
た材料で厚さを十分薄くする必要があり、例えば２４０
ｍｍ（長さ）×８ｍｍ（幅）×０．５ｍｍ（厚さ）の外
形寸法のセラミックスを用いた。そして、セラミックス
の平均表面粗さは１μｍ程度のものを用いる。ＰＴＣ(P
ositive Temperature Cofficient)発熱体２３は、放熱
板２１の一側面側にその長手方向に沿って、順次密に直
列配置した複数個のＰＴＣチップであり、それぞれのチ
ップは、チタン酸バリウム等の材料を焼成形成した２０
ｍｍ（長さ）×８ｍｍ（幅）×１ｍｍ（厚さ）の外形寸
法の板状形状である。この構成によれば、キューリ温度
の異なるＰＴＣチップを組み合わせることにより、発熱
部１５の長手方向の温度分布を任意に設定できる。ま
た、ＰＴＣ発熱体２３は自己温度制御性を有しているた
めに、発熱体１３の表面を所定の温度に保持するための
温度検知手段や、この温度検知手段からの信号により、
発熱体への通電をＯＮ・ＯＦＦする温度制御装置が不要
となる。

【００１３】ＰＴＣ発熱体２３の電極面は、それの板厚
方向の２面に設けられ、片面を全面電極２２とし、その
面と反対側の面にはチップの長手方向に２つの分割電極
２４ａ、２４ｂを形成している。そして、全面電極２２
を放熱板２１に接着して放熱面とし、分割電極２４ａ、
２４ｂの面には通電用の電線２５ａ、２５ｂをそれぞれ
接着又はホルダにより圧接している。ＰＴＣの電極の取
り出し方法は他にもあるが、本実施例では放熱面を大き
くすることで放熱面温度がＰＴＣ全体の温度を支配的に
することができ、さらに分割電極２４ａ、２４ｂ部分の
温度差を低減できるためＰＴＣのピンチ効果を防ぐこと
ができる。

【００１４】つぎに、図１を用いて本実施例の定着装置
の動作について説明する。不示図の画像形成装置によっ
て形成された記録材１８の上面に担持した未定着画像Ｔ
ｂはガイド１９に添って搬送されてくる。定着ベルト１
１は駆動ローラ１０の芯金１０ｂ軸に連結された不示図
の駆動装置により矢印ａの方向に所定の周速度、すなわ
ち、未定着画像Ｔｂを上面に担持した記録材１８の搬送
速度と同じ速度で駆動させる。これに伴い金属ローラ１
６及び押圧ローラ２０が従動して回転する。一方、発熱
体１３は画像形成スタート信号により所定のタイミング
で通電加熱され所定の温度になっている。ここで、搬送
されてきた記録材１８はニップ部Ｎにベルト周速度と同
じ速度で侵入する。そしてニップ部Ｎで記録材１８上の
未定着画像Ｔｂは、発熱体１３からの熱エネルギーと押
圧ローラ２０からの圧力とで加熱溶融され、記録材１８
と共に定着ベルト１１と密着した状態でニップ部Ｎを通
過し、その後定着ベルト１１から自然分離して十分冷却
固化された定着画像Ｔａとなり不示図のローラにより排
紙される。

【００１５】記録材１８が定着ベルト１１から分離する
ときには、定着画像Ｔａはそのトナーのガラス転移点以
下になるために、定着ベルト１１と定着画像Ｔａとの間
の力は殆どなくなりオフセットは発生しない。さらに、
未定着画像Ｔｂをニップ部Ｎのみで短時間に加熱溶融す
るので消費エネルギーは低く抑えられる。そして、定着
ベルト１１の内周にはＰＴＦＥの固体潤滑剤層１１ｃを
被覆したので、発熱体１３表面のセラミックスとの摺動
による定着ベルト１１の摩耗を抑えることができ、障害
がなく、高品質の定着画像を得ることができた。

【００１６】つぎに、図４を参照して本実施例の定着装
置を用いた画像形成装置の例について説明する。図４は
画像形成装置の基本構成図である。画像形成装置の基本
構成は、感光体３０、帯電器３１、露光器３２、現像器
３３、転写帯電器３５、ベルト定着器３９、記録材カセ
ット３７およびクリーナ４０から構成され、そのほかに
各種ローラが記録材搬送路３４上に配置されている。以
下、装置の記録プロセスについて簡単に説明する。画像
形成スタート信号により感光体３０は所定の周速度で回
転駆動される。そして暗所において帯電器３１で感光体
３０の表面を均一に帯電する。つぎに、露光器３２で記
録画像に応じた所に光を当て、静電潜像を形成する。現
像器３３では、帯電したトナーＴｅを感光体３０の表面
の潜像に静電的に付着させ可視像にする。

【００１７】一方、記録材カセット３７に蓄えられた記
録材１８は、画像形成スタート信号により所定のタイミ
ングで記録材分離ローラ３６によって分離され、記録材
搬送路３４を通り感光体３０の近傍に搬送される。搬送
された記録材１８は感光体３０の表面に形成されたトナ
ー像Ｔｔに重なり、記録材の裏側から転写帯電器３５で
トナーＴｔの帯電極性と逆極性の電荷を与えられ、静電
気力によりトナー像Ｔｔが記録材１８に転写される。転
写されたトナー像Ｔｔは、ベルト定着器３９で熱と圧力
を加え、用紙に融着させ永久画像とし、排紙ローラ３８
により画像形成装置の外に排出される。転写されずに感
光体３０に残った残留トナーＴｎはクリーナ４０で除去
される。以上、説明した帯電からクリーニングに至るま
での一連の動作を繰り返すことにより連続的に画像を形
成する。

【００１８】つぎに、本発明の第２の実施例について説
明する。図５は、本発明の第２の実施例を示す定着装置
のニップ部Ｎの断面拡大図である。前述した第１の実施
例に用いた発熱体１３の構成に加え、発熱部１５の定着
ベルト１１と摺動する側の表面に、平均表面粗さ１μｍ
以下で表面が２００ｋｇ／ｍｍ² 以上のビッカース硬度
を有する耐熱材料、例えば石英ガラスからなる保護層４
１を被覆している。この保護層４１の厚さは、発熱体１
３からの熱を短時間に定着ベルトに供給できるように極
力薄くする必要があり、５μｍ以下が好ましい。また、
保護層４１で被覆する面は発熱部１５の放熱面とホルダ
１４の表面の両面であってもよい。このように、発熱体
表面に上記条件の保護層を被覆することにより、発熱体
１３と定着ベルト１１の固体潤滑剤２１ｃとの摺動性
が、第１の実施例に比べてさらに滑らかになり、定着ベ
ルト１１の摩耗をより抑えることができる。

【００１９】つぎに、本発明の第３の実施例について図
６を用い説明する。本実施例の定着装置の構成は、前述
した第１の実施例の構成に加え、定着ベルト１１の内周
上で、ニップ部Ｎの定着ベルト１１の回転方向（矢印
ａ）の下流側と駆動ローラ１０との間に、発熱体１３と
定着ベルト１１が摺動して発生する微量の摩耗粉を除去
する摩耗粉除去部材４２を配置したものである。摩耗粉
除去部材４２は、例えば軟らかい繊維からなるフエルト
を用いる。そして、少なくとも定着ベルト１１と発熱体
１３とが摺動する長さ（長手方向）があればよい。ま
た、摩耗粉除去部材４２は、不示図のばねにより所定の
荷重で定着ベルト１１に圧接され、その値は１０ｇ／ｃ
ｍ以下で、駆動負荷を増加させるようなことはない。さ
らに摩耗粉除去部材４２の長手方向の荷重分布に差が生
じても摩耗粉除去部材４２と定着ベルト１１とが接触し
ていればよく、除去性能には殆ど影響しない。また、発
熱体１３は、発熱部１５の表面に平均表面粗さが１μｍ
以下で、表面硬度が２００ｋｇ／ｍｍ² 以上の部材の保
護層を被覆したものを用いてもよい。

【００２０】以上のように定着ベルト１１の内周に摩耗
粉除去部材４２を設けることにより、摩耗粉が駆動ロー
ラ１０に付着し、駆動ローラ１０と定着ベルト１１との
間で滑りを生じ、所定の周速度を維持できなくなること
を防ぐことができる。よって、定着画像の乱れ、シワの
発生、ジャム等の障害を防止されるとともに、定着ベル
ト１１内に異物が混入した場合でも摩耗粉除去部材４２
により除去でき、定着ベルト１１の破損をなくすことが
できる。

【００２１】つぎに、図７に本発明の転写定着装置を適
用した画像形成装置の実施例の側面図を示す。画像形成
装置の基本構成は、感光体１３０、帯電器１３１、露光
器１３２、現像器１３３、像担持体ベルト１１１、発熱
体１１３、冷却部材１５１、及びクリーナ１４０から構
成され、各種ローラが像担持体ベルトに接触して配置さ
れている。以下、転写部、定着部の構成について詳細に
説明する。薄肉無端で耐熱性且つ誘電性の像担持体ベル
ト１１１は、感光体１３０に対向して配置された転写ロ
ーラ１５０と、転写ローラ１５０の下方に間隔を隔てて
配置された像担持体ベルト１１１を駆動するための駆動
ローラ１１０と、像担持体ベルト１１１に張力を与える
ために軸１１６ｂの両端がバネ１１７ａ、１１７ｂで支
持されている金属ローラ１１６とに掛け渡されている。

【００２２】転写ローラ１５０は像担持体ベルト１１１
を感光体１３０に押圧している。駆動ローラ１１０と金
属ローラ１１６の間には、発熱体１１３が発熱部１１５
を像担持体ベルト１１１の内周面に接触するように配置
され、発熱体１１３と像担持体ベルト１１１が安定して
接触するように、高剛性を有する発熱体支持部材１１２
により不示図の装置筐体に固定されている。この発熱体
１１３の発熱部１１５側に像担持体ベルト１１１を挟ん
で発熱体１１３を押圧する押圧ローラ１２０が配置され
ている。また、駆動ローラ１１０と転写ローラ１５０と
の間で、像担持体ベルト１１１の内部には像担持体ベル
ト１１１を冷却するための冷却部材１５１が配置されて
いる。冷却部材１５１は例えば冷却ファンで風向を像担
持体ベルトに面する側にしてある。転写ローラ１５０は
例えばステンレスからなる芯金１５０ｂの表面に、例え
ばウレタンゴムの弾性層１５０ａを被覆して弾性を持た
せ、感光体１３０と像担持体ベルト１１１との接触状態
を安定にしている。以下、駆動ローラ１１０は弾性層１
１０ａ及び芯金１１０ｂ、金属ローラ１１６はローラ部
１１６ａ及びローラ軸１１６ｂ、発熱体１１３はホルダ
１１４及び発熱部１１５、押圧ローラ１２０は弾性層１
２０ａ及び芯金１２０ｂからなり、これら及び像担持体
ベルト１１１は、例えば本発明の第１の実施例で記述し
た定着装置の仕様のものを用いてよい。

【００２３】つぎに、本実施例の動作について説明す
る。画像形成スタート信号により感光体１３０は所定の
周速度で回転駆動される。そして暗所において帯電器１
３１で感光体１３０の表面を均一に帯電する。つぎに、
露光器１３２で記録画像に応じた所に光を当て、静電潜
像を形成する。現像器１３３では、帯電したトナーＴｅ
を感光体１３０の表面の潜像に静電的に付着させ可視像
にする。感光体１３０に形成されたトナー像Ｔｔは、感
光体１３０が矢印ｃ方向に回動することにより、像担持
体ベルト１１１が接触している位置まで移動する。そし
て、転写ローラ１５０からの圧力により、トナー像Ｔｔ
は像担持体ベルトへ移行（以下、転写と称す）される。
このとき、転写ローラ１５０に不示図の高圧電源によ
り、トナー像Ｔｔの帯電極性と逆極性の電荷を与える
と、圧力のみでトナー像Ｔｔを転写させるよりも多くの
トナー像Ｔｔを転写させることができる。ここで、像担
持体ベルト１１１に転写されずに感光体１３０に残った
残留トナーＴｎはクリーナ１４０で除去される。トナー
像Ｔｂを担持したベルト１１１は、駆動ローラ１１０の
回転により感光体１３０の周速度と同速度で矢印ｄ方向
に回動しニップ部Ｎまで移動される。

【００２４】一方、発熱体１１３は、画像形成スタート
信号により所定のタイミングで通電加熱され所定の温度
になっている。上記動作に対して所定のタイミングによ
り、ガイド１１９に沿って搬送されてきた記録材１１８
は、ベルト速度と同じ速度でニップ部Ｎに侵入する。こ
のニップ部Ｎで、像担持体ベルト１１１上の未定着画像
Ｔｂは、発熱体１１３からの熱エネルギーと押圧ローラ
１２０からの圧力とで加熱溶融され、記録材１１８と共
に像担持体ベルト１１１と密着した状態でニップ部Ｎを
通過する。そして、未定着画像Ｔｂは、表面が離型剤層
からなる像担持体ベルト１１１から記録材１１８へ転写
定着される。その後、記録材１１８と共に像担持体ベル
ト１１１から自然分離して十分冷却固化された定着画像
Ｔａとなり、不示図のローラにより排紙される。ニップ
部Ｎで加熱された像担持体ベルト１１１は冷却部材１５
１により冷却される。よって、再び感光体１３０と接触
した場合でも、感光体１３０の温度上昇を抑え、熱によ
る感光体１３０の帯電特性劣化、及び現像器１３３内の
トナーの軟化を防止する。以上説明した帯電から定着ま
での一連の動作を繰り返すことにより連続的に定着画像
が得られる。

【００２５】本実施例によれば、未定着画像Ｔｂをニッ
プ部Ｎのみで短時間に加熱溶融するので消費エネルギー
は低く抑えられる。また、感光体１３０上のトナー像Ｔ
ｔを像担持体ベルト１１１へ転写してから記録材１１８
への転写及び定着を同時に行なうことにより、高温多
湿、低温低湿等の環境においても記録材の特性変化によ
らず高品位な画像が得られる。さらに、像担持体ベルト
１１１の内周には固体潤滑剤層を被覆したので、発熱体
１１３との摺動による像担持体ベルト１１１の摩耗は殆
どなく、長時間にわたり障害がなく高品質の定着画像を
得ることができる。そして、本発明の第２及び第３実施
例に記述したように、発熱体の表面に保護層を設けた
り、または、ベルト摩耗粉の除去部材の設置を本実施例
に適用すると、さらにベルト摩耗防止の効果は大きくな
る。

【００２６】図８に、発熱体と定着ベルトとの間に記録
用紙を通したときの摺動特性を示す。本特性は、用紙通
紙枚数（用紙サイズＡ４、縦送り）に対するベルトの摩
耗率を摺動部材対の種類別に示す。Ａは、表面平均粗さ
が約０.０２μｍの石英ガラスと総厚約６０μｍのＰＴ
ＦＥを被覆したＮｉベルトを摺動させた結果である。Ｂ
は、表面平均粗さが約１μｍのセラミックスと総厚約６
０μｍのＰＴＦＥを被覆したＮｉベルト、Ｃは、セラミ
ックス（Ｂと同じ）と厚さ約４０μｍのＮｉベルトを摺
動させた結果である。押圧力は２００ｇ／ｃｍ²で行な
った。

【００２７】図から、Ｃの場合は約１５０００枚通紙相
当摺動させるとベルトが約１５％摩耗していて、さらに
摩耗する傾向にある。これに対してＡ、Ｂの場合はＣと
同じ１５０００枚通紙でみるとベルトはそれぞれ０.２
％、１.１％程度の摩耗に抑えられている。そして、１
０万枚相当摺動しても急激に摩耗することはない。よっ
て定着ベルトの内周面にＰＴＦＥ等の固体潤滑剤層を被
覆することにより、ベルトの摩耗を大幅に抑えられるこ
とが確認できた。さらに発熱体表面は、放熱板に用いた
セラミックスだけよりも、石英ガラス等の保護層を被覆
したほうがベルトの摩耗にはより効果的である。

【００２８】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、ベルト加
熱方式の定着装置及び転写定着装置において、ベルトと
発熱体間の摺動部の平滑性をよくし、ベルトの摩耗を殆
どなくすことができる。よって、障害のない、長期にわ
たって高画質で高寿命の定着装置及び転写定着装置を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の定着装置の第１の実施例を示す側面図
である。

【図２】本発明における定着ベルトの層構成断面模型図
である。

【図３】本発明における発熱体の分解斜視図である。

【図４】本発明の定着装置を用いた画像形成装置の実施
例の側面図である。

【図５】本発明の定着装置の第２の実施例のニップ部を
示す断面拡大図である。

【図６】本発明の定着装置の第３の実施例を示す側面図
である。

【図７】本発明の転写定着装置を用いた画像形成装置の
実施例の側面図である。

【図８】ベルト式定着装置の摺動特性図である。

【符号の説明】

１０駆動ローラ１０ａ弾性層１０ｂ芯金１１定着ベルト１１ａ離型剤層１１ｂ基材層１１ｃ固体潤滑剤層１２発熱体支持部材１３発熱体１４ホルダ１５発熱部１６金属ローラ１６ａローラ部１６ｂローラ軸１７ａ、１７ｂバネ１８記録材１９ガイド２０押圧ローラ２０ａ弾性層２０ｂ芯金２１放熱板２２全面電極２３ＰＴＣ発熱体２４ａ、２４ｂ分割電極２５ａ、２５ｂ電線３０感光体３１帯電器３２露光器３３現像器３４記録材搬送路３５転写帯電器３６記録材分離ローラ３７記録材カセット３８排紙ローラ３９ベルト定着器４０クリーナ４１保護層４２摩耗粉除去部材１１０駆動ローラ１１０ａ弾性層１１０ｂ芯金１１１像担持体ベルト１１２発熱体支持部材１１３発熱体１１４ホルダ１１５発熱部１１６金属ローラ１１６ａローラ部１１６ｂローラ軸１１７ａ、１１７ｂバネ１１８記録材１１９ガイド１２０押圧ローラ１２０ａ弾性層１２０ｂ芯金１３０感光体１３１帯電器１３２露光器１３３現像器１４０クリーナ１５０転写ローラ１５０ａ弾性層１５０ｂ芯金１５１冷却部材Ｎニップ部Ｔａ定着画像Ｔｂ未定着画像ＴｅトナーＴｎ残留トナーＴｔトナー像Ｄ凹部

フロントページの続き (72)発明者大塚英史茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無端ベルトの内周面に発熱体を接触さ
せ、前記ベルトを前記発熱体に押圧する加圧部材を配置
し、前記ベルトと前記加圧部材との間の加熱加圧部に記
録材を搬送してトナー像を定着する定着装置において、
前記ベルトは、前記発熱体との摺動面に固体潤滑剤層が
被覆されていることを特徴とする定着装置。
【請求項２】無端ベルトの内周面に発熱体を接触さ
せ、前記ベルトを前記発熱体に押圧する加圧部材を配置
し、前記ベルトと前記加圧部材との間の加熱加圧部に記
録材を搬送してトナー像を定着する定着装置において、
前記ベルトは、前記発熱体との摺動面に固体潤滑剤層が
被覆され、かつ、前記発熱体と前記ベルトとの間には、
前記ベルトとの摺動面が、平均表面粗さが１μｍ以下で
表面が２００ｋｇ／ｍｍ² 以上のビッカース硬度を有す
る耐熱材料を介在させたことを特徴とする定着装置。
【請求項３】前記ベルトは金属である請求項１又は２
に記載の定着装置。
【請求項４】前記ベルトの内周上で前記加熱加圧部の
下流側に、摩耗粉除去部材を具備している請求項１又は
２に記載の定着装置。
【請求項５】前記固体潤滑剤層は、フッ素樹脂を主成
分とする潤滑剤により形成されている請求項１又は２に
記載の定着装置。
【請求項６】トナー像を表面に付着する感光体と、前
記感光体に接触して前記トナー像を外周面に転写される
無端ベルトと、前記ベルトの内周面に発熱部を接触させ
た発熱体と、前記発熱体に前記ベルトを押圧して加熱加
圧部を形成する加圧部材とからなり、前記加圧部材と前
記ベルトとの間の前記加熱加圧部へ搬送された記録材
に、前記ベルト上のトナー像を定着する転写定着装置に
おいて、前記ベルトは、少なくとも前記発熱体と摺動す
る内周面に固体潤滑剤層が被覆されていることを特徴と
する転写定着装置。
【請求項７】トナー像を表面に付着する感光体と、前
記感光体に接触して前記トナー像を外周面に転写される
無端ベルトと、前記ベルトの内周面に発熱部を接触させ
た発熱体と、前記発熱体に前記ベルトを押圧して加熱加
圧部を形成する加圧部材とからなり、前記加圧部材と前
記ベルトとの間の前記加熱加圧部へ搬送された記録材
に、前記ベルト上のトナー像を定着する転写定着装置に
おいて、前記ベルトは、少なくとも前記発熱体と摺動す
る内周面に固体潤滑剤層が被覆され、かつ、前記発熱体
と前記ベルトとの間に、前記ベルトとの摺動面が、平均
表面粗さが１μｍ以下で表面が２００ｋｇ／ｍｍ² 以上
のビッカース硬度を有する耐熱材料を介在させたことを
特徴とする転写定着装置。
【請求項８】前記ベルトは金属である請求項６又は７
に記載の転写定着装置。
【請求項９】前記ベルトの内周上で前記加熱加圧部の
下流側に、摩耗粉除去部材を具備している請求項６又は
７に記載の転写定着装置。
【請求項１０】前記固体潤滑剤層は、フッ素樹脂を主
成分とする潤滑剤により形成されている請求項６又は７
に記載の転写定着装置。