JPH10171283A

JPH10171283A - ベルト定着装置

Info

Publication number: JPH10171283A
Application number: JP33569596A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiko Taguchi; 泰彦田口; Katsuhiro Echigo; 勝博越後; Jun Yura; 純由良
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1996-12-16
Filing date: 1996-12-16
Publication date: 1998-06-26

Abstract

(57)【要約】【課題】薄肉の定着ローラにおいて充分なニップ幅を
得ることができ、立ち上がり時間が早く優れた定着性を
得られる定着装置を提供する。【解決手段】定着ベルト１５を掛け渡す２本の加圧ロ
ーラ１１，１２を定着ローラ１に圧接させ、ベルトニッ
プＮｂに加えて加圧ローラによる前後のニップＮ₁及び
Ｎ₂を形成する。これにより大きなニップ幅を得ること
ができ、加圧ローラの硬度(加圧力)を小さくした場合で
も充分なニップ幅で確実な定着性を発揮できる。そし
て、定着ローラの撓みや潰れが防止されるので、定着ロ
ーラ肉厚を薄くすることができ、立ち上がり時間を短縮
することができる。また、２本の加圧ローラ間はベルト
により転写紙が押さえられる。

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
等の画像形成装置における定着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式を用いた複写機、プリン
タ、ファクシミリ等の画像形成装置に装着され、転写紙
やＯＨＰシート等の記録材上に転写されたトナー像を熱
と圧力により記録材（以下、転写紙という）上に定着す
るための定着装置は従来より周知である。近年では、フ
ァーストコピー時間(ウォームアップ時間)を短縮するた
め定着装置の立ち上がり時間の短縮化が求められてお
り、定着ローラ(加熱ローラ)を薄肉化するなど、熱容量
の小さい定着ローラが用いられる傾向にある。

【０００３】しかし、定着ローラの芯金を薄肉化するこ
とにより機械的強度が低下し、ローラのたわみや断面の
つぶれなどの不具合が生ずる。こうした定着ローラの撓
みや潰れを減少させるために加圧ローラの圧接力を減ら
した場合には、ニップ幅が減ってしまい定着不良を起こ
してしまう。そこで、定着ローラに圧接される加圧ロー
ラのゴム硬度を柔らかいものにして、加圧力を減らして
従来と同様のニップ幅を得る方法が提案されている。し
かしこの方法によっても、線速の早い装置の場合には充
分なニップ幅をることができず、定着不良を起こしてし
まう。

【０００４】また、２本の加圧ローラを定着ローラに圧
接させるようにして、大きなニップ幅を得るようにした
定着装置が提案されているが、この場合には、加圧ロー
ラ間で転写紙が定着ローラから離れてしまうことが有
り、トナーに熱が充分与えられずに定着不良となりトナ
ーのオフセットを引き起こしてしまうという問題があっ
た。

【０００５】これに対し、ベルトを用いて大きなニップ
幅を得るようにした方法が特開平８−４４２２８号公報
に開示されている。これに示されている定着方法は、転
写紙に形成された熱硬化性トナーによる未定着画像を、
ローラとベルトが一対で回転する定着機を使用して定着
させるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の定着方法では、定着ベルトのみを定着ローラ
に圧接させることによりニップ幅を大きくしており、ト
ナーに圧力依存性があるにもかかわらず充分な圧力を掛
けることができず定着不良を起こすという問題があっ
た。

【０００７】本発明は、従来の定着装置あるいは定着方
法における上述の問題を解決し、薄肉の定着ローラにお
いて充分なニップ幅を得ることができ、立ち上がり時間
が早く優れた定着性を得られる定着装置を提供すること
を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前記の課題は、本発明に
より、熱源により加熱される肉厚０．２〜１mmの薄肉円
筒状定着ローラを有する定着装置において、前記定着ロ
ーラに当接されてニップを形成するとともに前記定着ロ
ーラと等速で回動する定着ベルトを有し、該定着ベルト
を掛け渡す２本の弾性体ローラを前記定着ローラ方向に
加圧して、記録媒体搬送方向における前記定着ベルトニ
ップの前後にニップを形成したことにより解決される。

【０００９】また、本発明は、前記の課題を解決するた
めに、前記２本の弾性体ローラは、記録媒体搬送方向上
流側のローラの加圧力よりも下流側ローラの加圧力が大
きく設定されていることを提案する。

【００１０】さらに、本発明は、前記の課題を解決する
ために、前記２本の弾性体ローラは、記録媒体搬送方向
上流側のローラの弾性体硬度よりも下流側ローラの弾性
体硬度が大きく設定されていることを提案する。

【００１１】さらに、本発明は、前記の課題を解決する
ために、熱源により加熱される肉厚０．２〜１mmの薄肉
円筒状定着ローラを有する定着装置において、前記定着
ローラに当接されてニップを形成するとともに前記定着
ローラと等速で回動する定着ベルトを有し、該定着ベル
トを掛け渡す２本のローラのうち記録媒体搬送方向下流
側ローラを弾性体ローラとして前記定着ローラ方向に加
圧して、記録媒体搬送方向における前記定着ベルトニッ
プの後にニップを形成することを提案する。

【００１２】さらに、本発明は、前記の課題を解決する
ために、前記弾性体ローラの硬度をアスカＣ３０°以下
とすることを提案する。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態の定
着装置要部を示す断面構成図である。この図に示す定着
ローラ１は、芯金パイプ２の表面にテフロン等の耐熱性
離型材料にて形成された離型層３を有している。定着ロ
ーラ１の内部には２本のヒータ４が配設されている。ま
た、芯金パイプ２の内側に補強部材５が挿入されてい
る。

【００１４】定着ローラ１の下方には２本の加圧ローラ
１１，１２が設けられ、両加圧ローラに定着ベルト１５
が掛け渡されている。加圧ローラ１１，１２は、それぞ
れ芯金１１ａ，１２ａの外側に、シリコンゴム，発泡シ
リコンゴム，フッ素ゴム等の耐熱弾性層１１ｂ，１２ｂ
を有している。両加圧ローラ１１，１２の弾性体硬度を
アスカＣ３０°以下とすることによりニップ幅を広くし
て定着性の向上を図ることができる。一方、定着ベルト
１５はシリコンゴム，フッ素樹脂，ポリアミド樹脂，ポ
リイミド樹脂，あるいは金属などによって形成すること
ができ、これらの表面にテフロンあるいはフッ素樹脂な
どの離型材を使用してもよい。

【００１５】ところで、加圧ローラ１１，１２は、それ
ぞれスプリング１３及び１４によって軸受を介して定着
ローラ１の中心方向に加圧されている。これにより、両
加圧ローラが定着ベルト１５を定着ローラ１に押し付け
るとともに、耐熱弾性層１１ｂ，１２ｂが定着ローラ形
状に倣って変形し、前ニップＮ₁，後ろニップＮ₂及びベ
ルトニップ(中央ニップ)Ｎｂを形成する。

【００１６】さて、未定着トナーＴｍを乗せた転写紙Ｐ
は図１において左から右に搬送され、定着ローラ１と定
着ベルト１５間を通紙される。従って、転写紙Ｐは先ず
前ニップＮ₁に入り、定着ローラ１からの加熱と共に前
加圧ローラ１１の加圧力によって前ニップＮ₁における
圧力を受け、未定着トナーを転写紙上に定着させる。こ
の段階ではまだ定着性は完全ではないが、次にベルトニ
ップＮｂを通過する間に加熱され、さらに最後に後ニッ
プＮ₂において加熱及び加圧されることによりトナーは
完全に転写紙に定着され、定着済トナーＴｔを載せた転
写紙Ｐは図の右方向に排出される。

【００１７】このように、本実施形態においては、定着
ベルト１５を掛け渡す２本の加圧ローラ１１，１２を定
着ローラ１に圧接させているので、ベルトニップに加え
て加圧ローラによる前後のニップが形成され、大きなニ
ップ幅を得ることができる。このため、加圧ローラの硬
度を小さくして定着ローラの撓みや潰れを防止した場合
でも充分なニップ幅で確実な定着性を発揮することがで
きる。そして、定着ローラの撓みや潰れが防止されるの
で、定着ローラ肉厚を薄くすることができ、定着装置の
立ち上がり時間を短縮することができる。また、２本の
加圧ローラ間はベルトにより転写紙が押さえられるの
で、この部分での転写紙浮き上がりによって熱が与えら
れなくなることもない。

【００１８】なお、本実施形態においては、後ニップＮ
₂での用紙及びベルト搬送力が前ニップＮ₁での搬送力よ
り大きくなるようにして、定着ベルト１５及び搬送され
る転写紙のシワ発生を防止している。すなわち、前後加
圧ローラ１１，１２の弾性体層１１ｂ，１２ｂの硬度が
同じである場合には、前側の加圧スプリング１３よりも
後側のスプリング１４の加圧力を強くしてやればよい。
あるいは、前後スプリング１３，１４の加圧力を同じに
する場合には、前加圧ローラ１１よりも後加圧ローラ１
２の弾性体層の硬度を大きく(固く)してやればよい。

【００１９】次に、本実施形態において用いた定着ロー
ラ１の構成について説明する。図２に示すように、定着
ローラ１の内部にはその軸方向(長手方向)中央部及び両
端部に補強部材５が装着されている。また、各補強部材
５の移動を防止するための固定部材６が芯金パイプとは
別体に設けられている。補強部材５は、図３に示すよう
に、ヒータを通すための孔を有しており、リング形状を
している。定着ローラ１を加熱する熱源である２本のヒ
ータ４ａ，４ｂは、その両端部にて固定ブラケット７に
より保持され、定着装置の側板に固定される。

【００２０】定着ローラ１は、断熱ブッシュ８，軸受９
を介して定着装置側板１０に取り付けられる。定着ロー
ラ１の一端にはギヤ１６が固着され、図示しない駆動機
構に係合されて定着ローラ１が回転駆動される。定着ロ
ーラ１の芯金パイプ２の材質は、熱伝導性・機械的強度
・コスト面でバランスの取れた、アルミニウム(Ａｌ)，
鉄(Ｆｅ)等が用いられる。定着ローラ１の肉厚は０．２
〜１．０mm程度を用いる。断熱ブッシュ８は、定着ロー
ラ１から側板等への熱放散(熱伝導)を極力減らし、定着
ローラ１の温度ムラの低減、軸受９の耐久性向上及び省
電力化を図るためのものである。

【００２１】ヒータ４は、通常、熱応答性・耐久性に優
れたハロゲンランプを用いる。薄肉定着ローラではその
肉厚が非常に薄いために、定着ローラ１の蓄熱量が少量
となる。このため、小サイズ紙を連続して通紙すると、
通紙部分のローラ温度と非通紙部分の温度とが大幅に異
なる現象(通称：端部温度上昇)が起き、大きな温度ムラ
を発生させる。これによる、小サイズ紙連続通紙直後に
大サイズ紙を通紙したときの定着オフセット・用紙巻き
付き・用紙ジャム等を防止するために、本実施形態では
２本のヒータ４ａ，４ｂを配置し、夫々の発熱領域を小
サイズ紙(ローラ中央部分)と大サイズ紙(ローラ両端部
部分)に対応して設けている。本実施形態では、小サイ
ズ紙を定着するときにはヒータ４ａが点灯し、大サイズ
紙を定着するときには両ヒータ４ａ，４ｂが点灯する。
ただし、装置の線速が遅いとき（例えば５０mm/s以
下）、通紙間隔が長いとき、通紙サイズが小サイズ（Ａ
４サイズ程度）または一定サイズの使用頻度が非常に高
い用途の画像形成装置に用いる定着装置では１本ヒータ
を用いることも可能である。

【００２２】補強部材５の材質は、芯金パイプ２と同材
質を用いることと、少なくとも芯金パイプ２と熱膨張率
が同じかやや大きいことが望ましい。定着ローラ１の温
度上昇は、実使用時のみならず、定着ローラ製造時の機
械加工（切削、研削等）、定着ローラ表面の耐熱離型層
であるテフロン樹脂の被膜時やローラ内面塗装時などに
も生じる。従って、定着ローラ１の加工性・生産性の向
上のためにも補強部材５の熱膨張率は定着ローラ１と同
じかやや大きいことが望ましい。

【００２３】補強部材５は、図３に示すような形状をし
ている。すなわち、中央部に穴を有するリング形状基部
５ａの外縁部が折り曲げられて壁面部５ｂを形成してお
り、全体として薄い円筒形または皿状になっている。定
着ローラ１の中央部及び両端部にはめ込まれた補強部材
５は、その壁面部５ｂと芯金パイプ２の内壁とが一体的
に締まりバメ状態で係合しており、更に固定部材６によ
り固定されている。これにより、補強部材５の倒れや脱
落が防止され、加圧ローラ１１，１２による加圧力が大
きい場合でも補強部材５が定着ローラ１の内部で移動す
ることがない。このような構成により、定着ローラ１の
軸心方向（ラジアル方向）のつぶれ防止のみならず、ロ
ーラ軸方向（名が手方向）におけるローラの撓みを防止
する効果に対しても優れたものとなる。

【００２４】次に、請求項５の発明に係る実施形態につ
いて説明する。図４に示すように、本実施形態の定着装
置は、定着ベルト１５を掛け渡している２本のローラの
うち、転写紙搬送方向下流側の後ローラ１２のみ加圧ロ
ーラとして定着ローラ１方向に付勢している。この後加
圧ローラ１２の構成は、図１に示した前記実施形態のも
のと同様である。一方、前側ローラ１７は、アルミ、
鉄、または耐熱樹脂の管材又は棒材で形成され、定着ロ
ーラ１に向け加圧されておらず、定着ベルト１５を定着
ローラ１に当接させる位置に、軸受により回転可能に支
持されている。

【００２５】未定着トナーＴｍを乗せた転写紙Ｐは、定
着ローラ１と定着ベルト１５間を通紙され、ベルトニッ
プＮｂを通過する際に加熱され、さらに後ニップＮ₂に
おいて加熱及び加圧されることによりトナーは完全に転
写紙に定着され、定着済トナーＴｔを載せた転写紙Ｐは
図の右方向に排出される。この定着装置は、線速が遅
く、トナーへの加圧力が小さくてすむ場合に有効であ
る。そして、後ろ側ローラ１２のみを加圧ローラとし、
前側ローラをアルミ、鉄などのローラとすることにより
コストダウンを図ることができる。

【００２６】本実施形態においても、ニップ部を分ける
とともにニップ幅を大きく取ることができるので、ベル
トのみによりニップを形成した従来例に比べ、少ない加
圧力で圧力依存性のあるトナーでも確実に定着すること
ができる。よって、薄肉定着ローラの変形を防止するこ
とができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の定着装置
によれば、ベルトによって形成されるニップ(加熱のた
めのニップ)の前後に弾性体で形成された２本の加圧ロ
ーラによって加熱及び加圧のためのニップを設け、この
加圧ローラによるニップにおいて転写紙上のトナーを加
圧(及び加熱)することができるので、加圧ローラの圧接
力を少なくして確実な定着性を得ることができる。よっ
て、薄肉定着ローラの撓みや潰れを防ぐことができ、定
着ローラの熱容量を小さくして立ち上がり時間を早くす
ることができる。

【００２８】また、同じ弾性体硬度を有する前後加圧ロ
ーラに対し、後加圧ローラの加圧力を前加圧ローラより
大きくすることで、後加圧ローラの搬送力を前加圧ロー
ラより大きくして、定着ベルト及び転写紙のシワ発生を
防止することができる。

【００２９】また、同じ加圧力の前後加圧ローラに対
し、後加圧ローラの弾性体硬度を前加圧ローラより硬く
することで、後加圧ローラの搬送力を前加圧ローラより
大きくして、定着ベルト及び転写紙のシワ発生を防止す
ることができる。

【００３０】さらに、定着ベルトを掛け渡すローラのう
ち後側のみ弾性体加圧ローラとすることにより、前ロー
ラのコストダウンを図りつつ、充分な定着性を確保する
ことができる。

【００３１】また、加圧ローラの弾性体の硬度をアスカ
Ｃ３０°以下とすることによりニップ幅を広くして、低
圧で定着性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態の定着装置要部を示す断面
構成図である。

【図２】その定着装置の定着ローラを詳しく示す断面構
成図である。

【図３】その定着ローラ内に設けられた補強部材を示す
図である。

【図４】他の実施形態の定着装置要部を示す断面構成図
である。

【符号の説明】

１定着ローラ２芯金パイプ４ヒータ５補強部材６固定部材１１前加圧ローラ１１ｂ，１２ｂ耐熱弾性層１２後加圧ローラ１３，１４加圧スプリング１５定着ベルト１７前側ローラＮ₁前ニップＮ₂後ニップＮｂベルトニップ(中央ニップ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】熱源により加熱される肉厚０．２〜１mm
の薄肉円筒状定着ローラを有する定着装置において、前記定着ローラに当接されてニップを形成するとともに
前記定着ローラと等速で回動する定着ベルトを有し、該
定着ベルトを掛け渡す２本の弾性体ローラを前記定着ロ
ーラ方向に加圧して、記録媒体搬送方向における前記定
着ベルトニップの前後にニップを形成したことを特徴と
する定着装置。
【請求項２】前記２本の弾性体ローラは、記録媒体搬
送方向上流側のローラの加圧力よりも下流側ローラの加
圧力が大きく設定されていることを特徴とする、請求項
１に記載の定着装置。
【請求項３】前記２本の弾性体ローラは、記録媒体搬
送方向上流側のローラの弾性体硬度よりも下流側ローラ
の弾性体硬度が大きく設定されていることを特徴とす
る、請求項１に記載の定着装置。
【請求項４】熱源により加熱される肉厚０．２〜１mm
の薄肉円筒状定着ローラを有する定着装置において、前記定着ローラに当接されてニップを形成するとともに
前記定着ローラと等速で回動する定着ベルトを有し、該
定着ベルトを掛け渡す２本のローラのうち記録媒体搬送
方向下流側ローラを弾性体ローラとして前記定着ローラ
方向に加圧して、記録媒体搬送方向における前記定着ベ
ルトニップの後にニップを形成したことを特徴とする定
着装置。
【請求項５】前記弾性体ローラの硬度をアスカＣ３０
°以下とすることを特徴とする、請求項１又は４に記載
の定着装置。