JPH09218601A

JPH09218601A - ベルト定着装置

Info

Publication number: JPH09218601A
Application number: JP2664096A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Matsuura; 昌彦松浦
Original assignee: Minolta Co Ltd
Current assignee: Minolta Co Ltd
Priority date: 1996-02-14
Filing date: 1996-02-14
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】定着ベルトに短時間で定着に必要な熱を与え
ることができる高速の画像形成装置に対応できる定着装
置を提供する。【解決手段】ベルト定着装置に、加圧ローラ２４と、
ヒータ１０を内蔵した加熱ローラ６と、加圧ローラ６の
近傍に配置された駆動ローラ１２と、加熱ローラ６と駆
動ローラ１２に巻回され、外周部を加圧ローラ２４の外
周部に接触させた無端状の定着ベルト４と、加熱ローラ
６の近傍に配置され、定着ベルト４をその外側から内側
に向かって付勢するテンションローラ２０を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複写機、プリン
タ、ファクシミリなどの画像形成装置に設けられ、未定
着現像剤を加熱してこれを紙などの転写材に定着するベ
ルト型式の定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、図１に示すローラ型式の定着
装置１００が一般に使用されている。この定着装置１０
０は、概略、熱源１０２を内蔵した加熱ローラ１０４
と、これと平行に配置されかつこれに圧接する加圧ロー
ラ１０６とを備えている。そして、未定着の現像剤１０
８を有するシート１１０は、それぞれ矢印方向に回転す
る加熱ローラ１０４と加圧ローラ１０６との圧接部すな
わちニップ部１１２に供給され、ここで現像剤１０８が
溶融されてシート１１０に定着される。

【０００３】しかしながら、ローラ型式の定着装置１０
０は高速の画像形成装置に適用するには種々の問題があ
った。つまり、定着装置を高速に対応させるためには、
短時間で加熱ローラ１０４の外周部を所定の温度まで昇
温しかつ現像剤にこれが溶融できる熱量を与えることが
できるようにしなければならない。そのためにはシート
搬送方向に関するニップ部１１２の長さ（すなわちニッ
プ長）を長くすることが必要不可欠である。ところが、
ニップ長を大きくするためにローラ径を大きくすると、
そのローラの熱容量が大きくなって昇温に長時間を要
し、待機時間が長くなる。また、ローラ径が大きくなる
と、定着圧力が増大するために画像の潰れが増して画質
の劣化を招いたり、駆動系にかかる負荷が増大したり、
ローラの支持構造を強化する必要が生じるといった弊害
もある。さらに、外周部にゴムの弾性層を有するローラ
を使用すれば確かにニップ長は大きくとれるが、反面、
ゴムは熱伝導性が劣るのでローラ本体をさらに高温に加
熱する必要がある。

【０００４】このようなローラ型式の定着装置の問題を
解消するために、近年、図２に示すベルト型式の定着装
置２００が提案されている。ベルト型式の定着装置２０
０は、耐熱性の材料からなる無端状の定着ベルト２０２
を備えており、これが加熱ローラ２０４、支持ローラ２
０６、テンションローラ２０８で支持されている。ま
た、加熱ローラ２０４と支持ローラ２０６には定着ベル
ト２０２を介して加圧ローラ２１０が圧接しており、加
熱ローラ２０４から支持ローラ２０６に伸びるベルト部
分が加圧ローラ２１０の外周面に接触している。

【０００５】この定着装置２００では、図示しないモー
タの駆動に基づいて各ローラ２０４、２０６、２０８、
２１０及び定着ベルト２０２が矢印方向に回転し、加熱
ローラ２０４と接触した定着ベルト２０２が加熱され
る。そして、定着ベルト２０２と加圧ローラ２１０との
接触部すなわちニップ部２１２に現像剤２１４を有する
シート２１６が供給され、ここで現像剤２１４とシート
２１６が熱されて現像剤２１４がシート２１６に定着さ
れる。このように、ベルト型式の定着装置２００では、
ローラ型式の定着装置１００に比べて、著しくニップ長
を大きくとり、それにより現像剤に十分な熱を与えるこ
とができるので、高速の画像形成装置により適してい
る。

【０００６】その他のベルト型式の定着装置として、図
３に示すように、加熱ローラ３０４の径を支持ローラ３
０６のそれよりも大きくすることにより、加熱ローラ３
０４と定着ベルト３０２との接触長を長くして定着ベル
ト３０２に与える熱量を大きくし、その結果定着ベルト
３０２と加圧ローラ３０８とのニップ部３１０で現像剤
に与える熱量を大きくしたものが提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このようなベルト型式
の定着装置は、上述したローラ型式の定着装置１００に
おける問題点を解消し得るもので、画像形成装置の高速
化に対応可能なものである。しかし、ベルト定着装置２
００、３００においてもさらなる改良が求められてお
り、定着ベルト２０２への熱供給の効率化、小型化、定
着ベルトの長寿命化が望まれている。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上記要求に基づ
いてなされたもので、ベルト定着装置を、（ａ）加圧ロ
ーラと、（ｂ）熱源を有し、上記加圧ローラの近傍にこ
れと平行に配置された加熱ローラと、（ｃ）上記加圧ロ
ーラの近傍にこれと平行に配置された支持ローラと、
（ｄ）上記加熱ローラと支持ローラに巻回され、外周部
を上記加圧ローラの外周部に接触させた無端状の定着ベ
ルトと、（ｅ）上記加熱ローラの近傍に配置され、上記
定着ベルトをその外側から内側に向かって付勢する付勢
手段と、（ｆ）上記定着ベルトを回転移動させる駆動手
段と、で構成したものである。

【０００９】

【発明の作用及び効果】このベルト定着装置では、付勢
手段によって定着ベルトがその外側から内側に向かって
付勢されており、それにより定着ベルトと加熱ローラと
の接触長が長くしてある。そのために、接触長の長くな
った分だけ定着ベルトと加熱ローラとの接触時間が長く
なり、定着ベルトに対する単位時間当たり熱供給量が増
大する。さらに、その結果として、定着装置を全体的に
小型化することもできる。また、定着ベルトと加熱ロー
ラとの接触長が長くなることにより両者の摩擦力が大き
くなり、そのために定着ベルトの加熱ローラに対する滑
り（スリップ）がなくなって定着ベルトの摩耗が減少す
る。さらに、滑りが減少することから、外周部がゴムな
どで覆われた高摩擦の高価でかつ熱伝導性の低い加熱ロ
ーラに代えて、安価でかつ熱伝導性に優れた金属ローラ
を使用し、短時間で加熱ローラ及び定着ベルトを所定の
温度まで昇温できる。さらにまた、加熱ローラを駆動系
に連結してこれを駆動ローラとして使用することもでき
るので、別途駆動ローラを設ける必要がなくなり、定着
装置の構成が簡単になると共に小型になる。

【００１０】なお、加熱ローラを中心とする円弧上を付
勢手段が移動できるようにすれば、この付勢手段をテン
ションローラとして用いることができ、別途テンション
ローラを設ける必要がない。また、付勢手段は定着ベル
トの外周部を清掃する部材、又は定着ベルトの外周面に
オイルを塗布する部材としても使用することができ、こ
れらの場合には別途清掃部材やオイル塗布部材を設ける
必要がないので、定着装置の小型化及び簡素化がさらに
進む。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について説明する。図４は本発明に
係るベルト型式の定着装置２を示す。定着装置２におい
て、無端状の定着ベルト４は、金属又は耐熱性樹脂から
なる薄肉の柔軟な円筒基層の外周面に保護層を備えてい
る。上記金属としてはアルミニウム、ステンレス、耐熱
性樹脂としてはポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイ
ミドが好適に用いられ、保護層の材料としてはシリコン
ゴム、テフロンがそれぞれ好適に用いられる。

【００１２】上記定着ベルト４は、加熱ローラ６と駆動
ローラ１２によってその内側が支持されている。また、
ローラ６、１２間に延在する上部ベルト部分の外側にテ
ンションローラ２０が当接し、下部ベルト部分の外側に
加圧ローラ２４が当接している。

【００１３】加熱ローラ６は、アルミニウム、鉄などの
熱伝導性に優れた金属からなる円筒状の芯金８と、この
芯金８の内部に収容されているヒータ１０とを備えてお
り、定着装置本体（図示せず）に回動自在に支持されて
いる。一方、駆動ローラ１２は、アルミニウム、鉄など
の金属製の芯金１４と、シリコンゴムなどの摩擦係数の
高い弾性材料からなり芯金１４の外周部を覆う被覆層１
６とを有し、定着装置本体に回動自在にかつ加熱ローラ
６と平行に支持され、駆動用モータ１８に連結されてい
る。

【００１４】テンションローラ２０は、後述する支持機
構（図７参照）により加熱ローラ６の軸を中心とする円
弧上を移動自在にかつ上部ベルト部分を外側から内側に
向かって押圧するように付勢されており、これにより定
着ベルト４と加熱ローラ６との接触長が長くしてある。
具体的に、加熱ローラ６の外周部は、中心角約２７０°
の範囲が定着ベルト４と接触している。加圧ローラ２４
は、アルミニウム、鉄などの金属からなる芯金２６と、
離型性に優れかつ弾性を有するシリコンゴムからなり上
記芯金２６の外周部を覆う被覆層２８とを有し、定着装
置本体に回動自在に支持され、かつスプリング３２等の
付勢部材により加熱ローラ６と駆動ローラ１２に定着ベ
ルト４を介して押圧され、下部ベルト部分に接触してい
る。以下、加圧ローラ２４と下部ベルト部分との接触部
を「ニップ部３４」という。

【００１５】以上の構成を有する定着装置２は、モータ
１８の駆動により駆動ローラ１２が矢印３６方向に回転
すると、これにより定着ベルト４が矢印３８方向に移動
する。また、加熱ローラ６が矢印４０方向、テンション
ローラ２０が矢印４２方向、加圧ローラ２４が矢印４８
方向に回転する。この状態でヒータ１０に通電される
と、その熱が芯金８を介して定着ベルト４に伝達され
る。このとき、テンションローラ２０により定着ベルト
４と加熱ローラ６との接触長が長くしてあるので、短時
間で定着ベルト４の表面が所定の温度まで加熱される。
したがって、未定着の現像剤５０を有するシート５２が
矢印５４方向からニップ部３４に進入すると、現像剤５
０とシート５２は定着ベルト４によって加熱され、現像
剤５０が溶融する。また、加圧ローラ２４の圧接力によ
り溶融現像剤５０がシート５２に定着される。また、現
像剤５０とシート５２に熱が奪われた定着ベルト４は再
び加熱ローラ６と接触して所定の温度まで加熱される。

【００１６】加圧ローラ２４の押圧力について説明す
る。上述したローラ型式の定着装置１００の場合には、
一定の現像剤定着性を得るために、加圧ローラの外周部
に約２〜５ｍｍの弾性層を設け、加圧ローラを約４０〜
１００ｋｇに押圧力を加える必要があった。しかし、本
発明のベルト型式の定着装置２の場合、外周の被覆層の
厚さが１ｍｍ以下、押圧力が３０ｋｇ以下であっても同
等の現像剤定着性を得ることができる。

【００１７】また、本発明の定着装置では、従来のベル
ト型式の定着装置２００、３００（図２、３）に比べて
定着ベルトと加熱ローラとの接触長を大幅に大きくとる
ことができるので、短時間で定着ベルトが所定の温度ま
で加熱され、従来のものに比べて一段と現像剤定着性が
良くなるし、加熱ローラを小型化できる。さらに、同様
の理由から、定着ベルトと加熱ローラとの間でスリップ
を生じることがなく、定着ベルトの寿命が従来に比べて
長くなる。

【００１８】本発明の定着装置２と、図３のベルト定着
装置について、定着ベルトに対する熱量の供給を比較す
る。いま、図３の定着装置では加熱ローラはその外周１
８０°の範囲にわたって定着ベルトと接触し、本発明の
定着装置では加熱ローラはその外周２７０°の範囲にわ
たって定着ベルトと接触しており、その他の条件は同一
とする。この場合、定着ベルトの温度上昇は加熱時間す
なわち接触長に比例するので、例えば図３の加熱ローラ
を用いて定着ベルトを目的の温度に昇温するためには加
熱ローラがφ３１ｍｍの外径を要したとすると、これに
対して本発明の定着装置では加熱ローラの外径はφ２０
ｍｍで足りる。したがって、本発明によれば定着装置が
従来のベルト定着装置に比べて一段と小さくできる。

【００１９】上記実施例では、定着ベルト４を介して加
圧ローラ２４を加熱ローラ６に圧接したが、図５に示す
ように、加圧ローラ２４を加熱ローラ６に対して圧接し
なくてもよい。この場合、ニップ部３４は短くなるが、
反面、加圧ローラ２４と加熱ローラ６との圧接部で画像
が潰れることがないし、定着ベルト４には加熱ローラ６
から十分な熱が供給されるので、現像剤の定着性に問題
はない。また、加圧ローラ２４の押圧力を低くできるの
で、加圧ローラ２４及びその支持構造の受ける負荷が少
なく、それらの耐久性が増す。

【００２０】また、テンションローラ２０は、図４に示
すように、定着ベルト４を介して加熱ローラ６に圧接し
てもよいし、図６に示すように、加熱ローラ６に圧力を
及ぼすことがないように離間させてもよい。

【００２１】さらに、テンションローラ２０に代えて、
外周に多孔性の物質又は繊維部材を設けた清掃ローラを
設け、これにより定着ベルト４を内側に付勢すると共
に、上記多孔性の物質又は繊維部材で定着ベルト４の外
周面に付着したトナー等を除去するようにしてもよい。

【００２２】さらにまた、テンションローラ２０に代え
て、外周に離型剤であるオイルを含む塗布部材を備えた
オイル塗布ローラを設け、これにより定着ベルト４を内
側に付勢すると共に、定着ベルト４の外周面に離型オイ
ルを塗布するようにしてもよい。好適なオイル塗布ロー
ラとしては、例えば、芯金に、弾性層としてシリコーン
スポンジ層、表層として厚さ１．５ｍｍ、密度０．３ｇ
／ｃｍ²の耐熱フェルト層を形成し、このフェルト層に
離型剤として粘度１００００ｃｓのシリコンオイルを含
むものが挙げられる。

【００２３】そしてまた、図４、５に示す実施例のよう
に、テンションローラ２０を加熱ローラ６に圧接する型
式のものでは、加熱ローラ６の表面が金属又は比較的薄
い弾性層で覆われてその表面硬度が高い場合、テンショ
ンローラ２０としては、芯金の周囲に弾性層さらにその
上に断熱層を有する比較的表面硬度の低いものを使用し
て両者の定着ベルト４に対する密着性を良好に確保する
のが望ましい。

【００２４】テンションローラ２０の支持機構について
図７を参照して説明する。この支持機構７０において、
一対の支持アーム７２（一方は図示せず）が加熱ローラ
６の支軸７４の両端に回動自在に取り付けてある。各支
持アーム７２はその先端部に溝部７６を備えており、そ
こにテンションローラ２０の支軸７８端部が係合されて
いる。また、支軸７８の軸受８０には、一端を支持アー
ム７４上の突起８２に係合したスプリング８４の他端が
係合され、これによりテンションローラ２０が加熱ロー
ラ６に向かって付勢されている。支持機構７０はまた一
対の付勢アーム８６が設けてある。この付勢アーム８６
は軸８８に回動自在に支持されており、一端側が支持ア
ーム７２の先端に係合できるようにしてある。また、付
勢アーム８６の他端には、一端を定着装置本体に係合し
たスプリング９０の他端が係合されており、これにより
上記一端側が支持アーム７２を付勢し、テンションロー
ラ２０が定着ベルト４に押圧されている。

【００２５】上記支持機構７０からテンションローラ２
０を取り外す場合、まずスプリング９０を付勢アーム８
６から外す。次に、スプリング８４を軸受８０から外
す。これにより、テンションローラ２０は自由になり、
取り外しが可能となる。したがって、この支持機構７０
によればテンションローラ２０は簡単に取り外しでき
る。また、このような着脱の簡単な構成は、テンション
ローラ２０を清掃ローラ、オイル塗布ローラと兼用する
場合に、これらを容易に取り外して交換又は清掃するこ
とができるので特に有効である。

【００２６】なお、上記説明では、ローラ１２を駆動モ
ータ１８に連結したが、これに限らず、ローラ１２、加
熱ローラ６、加圧ローラ２４の少なくともいずれか一つ
を駆動モータに連結し、それによって定着ベルト４を回
転移動させるようにしてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】ローラ型式の定着装置を示す正面図である。

【図２】従来のベルト型式の定着装置を示す正面図で
ある。

【図３】その他の従来のベルト型式の定着装置を示す
正面図である。

【図４】本発明に係るベルト型式の定着装置を示す正
面図である。

【図５】本発明の第２の実施例を示す正面図である。

【図６】本発明の第３の実施例を示す正面図である。

【図７】テンションローラの支持機構を示す正面図で
ある。

【符号の説明】

２…定着装置、４…定着ベルト、６…加熱ローラ、１０
…ヒータ、１２…駆動ローラ、１８…駆動モータ、２４
…加圧ローラ、３４…ニップ部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】（ａ）加圧ローラと、（ｂ）熱源を有
し、上記加圧ローラの近傍にこれと平行に配置された加
熱ローラと、（ｃ）上記加圧ローラの近傍にこれと平行
に配置された支持ローラと、（ｄ）上記加熱ローラと支
持ローラに巻回され、外周部を上記加圧ローラの外周部
に接触させた無端状の定着ベルトと、（ｅ）上記加熱ロ
ーラの近傍に配置され、上記定着ベルトをその外側から
内側に向かって付勢する付勢手段と、（ｆ）上記定着ベ
ルトを回転移動させる駆動手段と、を備えたベルト定着
装置。
【請求項２】上記付勢手段が加熱ローラを中心とする
円弧上を移動可能に設けてある請求項１のベルト定着装
置。
【請求項３】上記付勢手段が定着ベルトの外周部を清
掃する部材である請求項１又は２のベルト定着装置。
【請求項４】上記付勢手段が定着ベルトの外周部にオ
イルを塗布する部材である請求項１又は２のベルト定着
装置。