JPH08202180A - 画像定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】いわゆる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しながら、トナー像を定着させる
ことができる画像定着装置を提供する。 【構成】エンドレスベルト１５を加熱ロール１に圧接さ
せ、両者の間にシート７が通過させられるベルトニップ
を設ける。ベルトニップを通過する間にシート７に転写
されたトナー８は、熱および圧力により定着される。エ
ンドレスベルト１５には多数の孔が形成されており、ベ
ルトニップ内の空気や水蒸気がこの孔を通じて排出され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、トナー像が転写され
たシートをいわゆるベルトニップ内に通過させて加熱し
定着させる画像定着装置に係り、さらに詳しくはベルト
ニップ内から空気や水蒸気を逃がして、トナー像を乱れ
なく定着させる画像定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複写機、ファクシミリ、プリンターなど
の電子写真方式を利用した画像形成装置においては、ト
ナー像を紙などのシートに転写した後、定着装置によっ
て定着させている。従来、トナーをシートに定着させる
には、加熱ロールと加圧ロールの間のニップ内にシート
を通過させ、圧力と熱を与えて、トナーをシートに融着
させるのが一般的であったが、近年ではベルトニップ方
式の画像定着装置が提案されてきている。

【０００３】このベルトニップ方式の装置は、例えば特
開平４−２８４４８１号公報や、特開平５−１５０６７
９号公報に開示されているように、ニップを構成する加
熱ロールまたは加圧ロールの一方をエンドレスベルトに
代えたものである。特開平４−２８８４８１号公報に開
示された装置では、加熱されているエンドレスベルトを
加圧ロールに圧接させ、両者の間のニップ（ベルトニッ
プ）にシートを通過させるようにしており、特開平５−
１５０６７９号公報に開示された装置では、加熱ロール
にエンドレスベルトを圧接させ、両者の間のニップにシ
ートを通過させるようにしている。

【０００４】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、シートがベルトニップの長さに対応す
る時間加熱されるようになるので、加熱ロールと加圧ロ
ールを圧接させてエンドレスベルトを使用しない場合に
比べると、シート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。
このような理由から、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
ており、主にカラー複写機に採用されつつある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ベルト
ニップ方式の画像定着装置には、次のような問題があ
る。すなわち、現在主流となっている熱融着式のトナー
を利用した場合には、シートを必ず加熱してトナー像を
シートに融着させなければならないが、この加熱の際に
は暖まったシートやトナーから空気や水蒸気が膨張して
逃げ出してくる。このような空気や水蒸気は、シートが
ニップ内で加熱されることにより発生し、シートがニッ
プを通過するまでニップ内、具体的にはシートとロール
またはエンドレスベルトとの間に気泡となって介在し、
シートがニップを通過し終えると同時に外部に排出され
る。

【０００６】したがって、シートがニップ内にあり、か
つトナーがまだすべて定着していない状態では、まだ未
定着のトナーが、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。加熱ロールおよび加圧ロールを使
用し、エンドレスベルトを使用しない方式では、ニップ
の長さが小さいために、このような不具合は少ないが、
ベルトニップ方式では、ニップの長さを大きくしている
だけに、気泡によりトナー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。

【０００７】このような不具合を解決するために、シー
トの片面をコートし、コートした面にトナーを転写し、
反対の面から空気や水蒸気を逃がす方策も考えられる。
この方策は、シートから逃げてた空気や水蒸気の影響を
いくぶん緩和する効果がある。しかし、このようにして
も、シートから逃げた空気や水蒸気は、シートとエンド
レスベルトまたはロールとの間に挟まれて気泡となって
動きまわるために、シートにこの動きが伝わって未定着
のトナー像が乱されてしまう。また、いわゆる両面コピ
ーのように、シートの両面に画像を形成する場合には、
一方の面に形成したトナー像が集中的に気泡によって乱
されることになりかねない。したがって、このような方
策は根本的な解決策にはなっていなかった。

【０００８】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内の空気や水蒸気に
よるトナー像の乱れを防止しながら、トナー像を定着さ
せることができる画像定着装置を提供することを目的と
する。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、この発明にあっては、トナー像が転写されたシート
をニップ内に通過させて加熱することにより、このトナ
ー像を定着させる画像定着装置であって、前記ニップを
構成する二つの部材の少なくとも一方がエンドレスベル
トであり、このエンドレスベルトの少なくとも一方に多
数の孔が形成されていることを特徴としている。

【００１０】

【作用】エンドレスベルトに多数の孔を形成したことに
より、ベルトニップ内において加熱されてシートやトナ
ーから膨張して逃げ出した空気および水蒸気が孔を通じ
て外部に排出される。したがって、このような空気およ
び水蒸気は、ベルトニップ内で気泡を形成することがな
く、未定着のトナーが気泡によって乱されることがな
い。これによって、トナーを安定した状態で定着するこ
とができ、定着された画像の乱れを防止することが可能
になる。

【００１１】

【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。Ａ．実施例の全体構成 まず、図１はこの発明の一実施例に係る画像定着装置を
示す側面図である。図において、符号１は回転可能に配
置された加熱ロールを示す。この加熱ロール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
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シリコーンゴムからなるトップコート層２
１とからなる。

【００１２】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がフィ
ードバック制御されて、加熱ロール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、加熱ロール１
の表面には、オイル供給装置９によって離型剤が供給さ
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の一部が加熱ロール１にオフ
セットするのが防止されている。

【００１３】さらにこの定着装置においては、圧力ロー
ル２５および圧力補助ロール２６が、圧縮コイルスプリ
ング２８、２９によって加熱ロール１に対して圧接させ
られている。圧力ロール２５および圧力補助ロール２６
の周囲には、支持ロール２３，２４が配置されており、
さらに支持ロール２３，２４、圧力ロール２５、圧力補
助ロール２６の周囲にはエンドレスベルト１５が巻回さ
れている。

【００１４】圧力ロール２５および圧力補助ロール２６
が、加熱ロール１に対して圧接させられていることによ
って、エンドレスベルト１５は加熱ロール１に接触し
て、加熱ロール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ベルトニップとなる。加熱ロ
ール１は、モータ２７によって矢印方向に回転するよう
に駆動される。これにより、エンドレスベルト１５が、
支持ロール２３，２４、圧力ロール２５、圧力補助ロー
ル２６の周囲を回転する。そして、シート７が回転する
加熱ロール１とエンドレスベルト１５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上に定着するようになっている。

【００１５】Ｂ．エンドレスベルトの構成 さて、エンドレスベルト１５には、多数の孔が設けられ
ている。具体的には、エンドレスベルト１５は以下のよ
うな素材をベルト状にすることによって形成されてい
る。 ポリテトラフルオロエチレン樹脂のフィルムに多数
の孔を形成したもの。例えば、ジャパンゴアテックス株
式会社製の商品名「ゴアテックスＧＴシート」を使用し
うる。 ポリイミドなどの樹脂製のフィルムに多数の孔を形
成し、その表面に離型性のよい耐熱材をコーティングし
たもの。 ガラス繊維または金属繊維からメッシュを形成し
て、その表面にと同様の離型性のよい耐熱材をコーテ
ィングしたもの。

【００１６】このおよびでコーティングする耐熱材
としては、シリコーンゴム、フッ素ゴム、アクリルゴ
ム、ブチルゴム、ニトリルゴム、ＥＰＤＭゴム、ハイパ
ロンなどのゴム状弾性体や、シリコーン樹脂、フェノー
ル、メラミン樹脂、フッ素樹脂（ポリテトラフルオロエ
チレンなど）、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹
脂、ポリスチレン樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリアミ
ド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアクリル樹脂、ポリカ
ーボネート樹脂、ポリスルフォン樹脂、ポリエーテルス
ルフォン樹脂、ポリアリレート樹脂、ポリイミド樹脂、
トリアジン樹脂などの樹脂が使用可能である。これらの
耐熱材は、いずれも少なくとも１８０℃の耐熱性を有す
るものであり、離型性が良いか離型性を良くするために
充填材を加えたものである。

【００１７】このようにエンドレスベルト１５を多孔質
にするのは、ベルトニップ内の空気や水蒸気を外部に逃
がすためである。したがって、孔の大きさ、密集度およ
び形状は、空気や水蒸気が透過しうるように、使用する
トナーやシート、与える熱に応じて選択される。また、
エンドレスベルト１５は、あまり厚いと通気性が悪化す
るため、厚さは０．１５ｍｍ以下であると好ましい。た
だし、エンドレスベルト１５には１０kgf程度の張力が
与えられるため、破壊防止の観点から、その厚さは０．
０２５μｍ以上でなければならない。

【００１８】ここで、で使用されるポリテトラフルオ
ロエチレン製のフィルムは、耐熱性があるために、加熱
ロール１の表面が１００ないし２００℃に制御されて
も、変質することがない。また、離型性がよいために、
例えばシート７の両面に画像を形成する場合でも、溶融
されたトナー８がエンドレスベルト１５に付着すること
がない。したがって、およびのように離型性のよい
耐熱材をコーティングする必要がない。

【００１９】また、のように、離型性のよい耐熱材を
コーティングするのは、ポリイミドフィルムだけでは、
離型性が悪く、フィルム上にトナーがオフセットするの
で、離型性を向上させるためである。さらに、のよう
に、離型性のよい耐熱材をコーティングするのは、ガラ
ス繊維や金属繊維をメッシュ状に編んだだけでは、メッ
シュの痕跡がシート７に形成されたり、トナー８の像が
メッシュ状にシート７に押し付けられて画像がメッシュ
状になったりするおそれがあるので、これらの不都合を
未然に防止するためである。したがって、の場合はあ
る程度の厚さを持たせて耐熱材をコーティングする必要
がある。ただし、耐熱材をコーティングしても、十分な
通気性が確保できるようにしなければならない。

【００２０】Ｃ．実施例の動作 さて、シート７には図示しない画像転写装置によってト
ナー８が転写され、トナー８が未定着のままシート７が
エンドレスベルト１５と加熱ロール１との間のベルトニ
ップに向けて搬送されてくる。そして、ベルトニップ内
にシート７が侵入し、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。

【００２１】ベルトニップを通過中にシート７が加熱さ
れることにより、シート７およびトナー８に含まれてい
た空気や水蒸気が膨張し、エンドレスベルト１５側に逃
げ出す。ここで、エンドレスベルト１５が前述のように
多孔質になされていることによって、空気や水蒸気は、
エンドレスベルト１５の孔を通じて、圧力ロール２５お
よび圧力補助ロール２６側に排出される。この場合、エ
ンドレスベルト１５が通気性を有しているので、シート
７から加熱ロール１側には空気や水蒸気は逃げ出さな
い。

【００２２】したがって、空気および水蒸気は、ベルト
ニップ内、すなわち加熱ロール１とシート７との間に
も、エンドレスベルト１５とシート７との間にも気泡を
形成することがない。このため、未定着のトナー８が気
泡の動きによって乱されることがなく、トナー８を安定
した状態で定着することができ、定着された画像にニジ
ミやズレなどの乱れが生じるのを防止することが可能で
ある。

【００２３】なお、加熱ロール１の表面に離型性の高い
トップコート層２１が設けられているために、定着した
トナー８が加熱ロール１に付着することが防止される。
また、エンドレスベルト１５は、前述ののようにそれ
自体が離型性の高い材料で形成されていたり、および
のように表面が離型性の高い材料で形成されていたり
するため、シート７の両面に画像を形成する場合でも、
エンドレスベルト１５にトナー８が付着することが防止
される。

【００２４】Ｄ．変更例 前記の実施例は、加熱ロール１とエンドレスベルト１５
とでベルトニップを構成しているが、これに限ることな
く、以下のような変形例が可能である。 （１） 図２は、エンドレスベルト４５をシート７の加
熱手段とした例である。エンドレスベルト４５は、圧力
ロール４２、圧力ロール４３および反射板４６に巻回さ
れている。そして圧力ロール４３が駆動されて回転する
ことによって、エンドレスベルト４５は矢印で示す方向
に回転する。

【００２５】反射板４６は、湾曲した断面形状を有して
おり、これによってエンドレスベルト４５が反射板４６
の外周を滑ってゆくことができるようになっている。反
射板４６の内側には、加熱源であるハロゲンランプ５が
配置されている。エンドレスベルト４５が反射板４６の
外周を滑る間に、ハロゲンランプ５の熱が反射板４６を
通じてエンドレスベルト４５に伝導される。また、反射
板４６の内周面は鏡面状になされており、ハロゲンラン
プ５の放射熱が反射されて、圧力ロール４２が加熱され
るようになっている。さらに、ハロゲンランプ５より下
方では、反射板４６と圧力ロール４２との間が開放され
ており、これによって圧力ロール４２よりも上流側のエ
ンドレスベルト４５も反射熱により加熱される。

【００２６】エンドレスベルト４５の下方には加圧ロー
ル４１が配置されており、この加圧ロール４１は圧力ロ
ール４２，４３に向けて押圧されている。これによっ
て、圧力ロール４２，４３間において、エンドレスベル
ト４５と加圧ロール４１とが圧接させられている。この
ようにして、エンドレスベルト４５と加圧ロール４１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、符号５６，５７は、画像定着装置のハウジ
ングを示す。

【００２７】エンドレスベルト４５は、前述のエンドレ
スベルト１５と同様に多孔質になされている。したがっ
て、ベルトニップを通過中に加熱されたシート７および
トナー８から逃げ出した空気は、エンドレスベルト４５
の孔を通じて、圧力ロール４２，４３側に排出される。
この場合、エンドレスベルト４５が通気性を有している
ので、シート７から加圧ロール４１側には空気や水蒸気
は逃げ出さない。このため、ベルトニップ内では気泡が
形成されず、これに起因する画像の乱れを防止すること
が可能である。

【００２８】（２） 図３はさらに別の変更例を示す。
この例では、図２の変更例の加圧ロール４１に代えて、
加圧パッド５１を使用する。加圧パッド５１としては、
耐熱弾性体であるシリコーンスポンジ（シリコーンゴム
の発泡体）が好適である。加圧パッド５１は、金属製の
ケーシング５２に収められている。この変更例でも、ベ
ルトニップを通過中に加熱されたシート７およびトナー
８から逃げ出した空気が、エンドレスベルト４５の孔を
通じて、圧力ロール４２，４３側に排出される。

【００２９】（３） 図４はさらに別の変更例を示す。
この例では、エンドレスベルト４５をシート７の加熱手
段としていると共に、エンドレスベルト６５をエンドレ
スベルト４５に圧接させ、両方のエンドレスベルト４
５，６５によってベルトニップを構成している。エンド
レスベルト６５は、ロール６０〜６４に巻回されてお
り、ロール６０と圧力ロール４３とが互いに押圧させら
れ、ロール６２と圧力ロール４２とが互いに押圧させら
れている。また、ロール６１は補助的にエンドレスベル
ト６５をエンドレスベルト４５に向けて圧接している。
エンドレスベルト６５もまた、前記のエンドレスベルト
１５，４５と同様に、多孔質になされている。

【００３０】この例では、ベルトニップを通過中にシー
ト７が加熱されることにより、シート７およびトナー８
に含まれていた空気や水蒸気が膨張し、エンドレスベル
ト４５，６５側に逃げ出す。ここで、エンドレスベルト
４５，６５が共に多孔質になされていることによって、
空気や水蒸気は、エンドレスベルト４５，６５の孔を通
じて、圧力ロール４２，４３側およびロール６０〜６１
側に排出される。

【００３１】また、この例では、エンドレスベルト４
５，６５が通気性を有しているので、シート７の両面側
から空気や水蒸気が排出される。したがって、シート７
が通常の紙ではなく、片面に非通気性のコーティングが
施されたものであったとしても、他面側から空気や水蒸
気を排出することが可能である。また、空気や水蒸気の
排出が促進される。

【００３２】なお、もし片面に非通気性のコーティング
を施されたシートのみを使用し、その面を常に同じ方向
に向けて画像定着する場合には、エンドレスベルト４
５，６５のいずれかを多孔質にし、他方に孔を形成しな
くてもよい。例えば、コーティングされた面を常にエン
ドレスベルト４５側とするなら、エンドレスベルト４５
側にはコーティングのためシートから空気や水蒸気が逃
げ出さないので、エンドレスベルト４５は多孔質にせ
ず、エンドレスベルト６５のみを多孔質にすればよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、この発明に係る画
像定着装置によれば、ベルトニップ内において加熱され
てシートやトナーから膨張して逃げ出した空気および水
蒸気がエンドレスベルトに形成された孔を通じて外部に
排出される。したがって、このような空気および水蒸気
は、ベルトニップ内で気泡を形成することがなく、未定
着のトナーが気泡によって乱されることがない。これに
よって、トナーを安定した状態で定着することができ、
定着された画像の乱れを防止することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る一実施例の構成を示す側面図
である。

【図２】 変更例の構成を示す側面図である。

【図３】 他の変更例の構成を示す側面図である。

【図４】 さらに他の変更例の構成を示す側面図であ
る。

【符号の説明】

１ 加熱ロール、５ ハロゲンランプ、７ シート、８
トナー、１５ エンドレスベルト、２３，２４ 支持
ロール、２５ 圧力ロール、２６ 圧力補助ロール、２
７ モータ、４１ 加圧ロール、４２，４３ 圧力ロー
ル、４５ エンドレスベルト、４６ 反射板、５１ 加
圧パッド、６０〜６４ ロール、６５ エンドレスベル
ト

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トナー像が転写されたシートをニップ内
   に通過させて加熱することにより、このトナー像を定着
   させる画像定着装置であって、 前記ニップを構成する二つの部材の少なくとも一方がエ
   ンドレスベルトであり、このエンドレスベルトの少なく
   とも一方に多数の孔が形成されていることを特徴とする
   画像定着装置。