JPH112979A - 定着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ベルトニップ方式の定着装置において、記録
シート上の像ずれ発生の防止を図る。 【解決手段】 ベルトニップ方式の定着装置において、
加熱ロール１と無端ベルト２との間に形成された接触ニ
ップ域ｎの出口には、無端ベルト２の支持ロールのうち
の一つを加圧ロール３ａとして配設し、前記接触ニップ
域ｎに対応した無端ベルト２の内側には、加熱ロール１
側に無端ベルト２が押圧せしめられる押圧部材４を配設
し、この押圧部材４には前記接触ニップ域ｎで加圧ロー
ル３ａ側に向かって突出し且つ加圧ロール３ａに至る無
端ベルト２面に対して押圧配置される突出部５を設け
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
ー、ファクシミリなどの画像情報記録装置において未定
着画像を加熱・加圧定着させるための定着装置に係り、
特に、加熱ロールに対して無端ベルトを圧接配置し、加
熱ロールと無端ベルトとの間に形成された接触ニップ域
に記録シートを通過させる、所謂ベルトニップ方式の定
着装置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来この種のベルトニップ方式の定着装
置としては、例えば図９に示すように、熱源を有する回
転可能な加熱ロール１０１と、この加熱ロール１０１に
圧接し且つ加熱ロール１０１と共に転動する無端ベルト
１０２と、これら加熱ロール１０１及び無端ベルト１０
２の接触ニップ域ｎの下流端位置に設けられ、無端ベル
ト１０２を掛け渡す加圧ロール１０３ａと、この無端ベ
ルト１０２の内側に配設されて、前記無端ベルト１０２
を加熱ロール１０１に押圧させるアシストパッド１０４
とを備えたものが提案されている（例えば特開平９−３
４２９１号公報参照）。尚、無端ベルト１０２は、前記
加圧ロール１０３ａ及び適宜数（例えば２個）の支持ロ
ール１０３ｂ、１０３ｃにて回転可能に掛け渡されてい
る。

【０００３】この種のベルトニップ方式の定着装置にお
いて加圧ロール１０３ａは、紙厚が薄く紙腰の弱い記録
シートに多量のトナーを定着させる場合にも、剥離爪な
どを必要とせず、接触ニップ域ｎの出口において、何の
剥離装置を用いずに記録シート１０５を剥離できるとい
う所謂セルフストリッピングを可能とするものである。
すなわち、一般に加熱ロール１０１の表面は弾性層を有
しており、この弾性層に加圧ロール１０３ａが圧接する
と、前記加熱ロール１０１と加圧ロール１０３ａとの圧
接領域において、加熱ロール１０１の表面が弾性変形
し、加熱ロール１０１と加圧ロール１０３ａとの間を通
過する記録シート１０５が加熱ロール１０１から剥離す
る方向へ導かれるのである。

【０００４】しかし、このセルフストリッピング性能を
向上させるために加圧ロール１０３ａの圧力を大きくす
ると、記録シート１０５上の未定着画像１０６がずれる
現象（像ずれ）が発生する。この現象は、加圧ロール１
０３ａの高い圧力によって加熱ロール１０１上の弾性層
に極度のゆがみが発生し、これに伴って、記録シート１
０５の速度が増大することに起因する。この像ずれを防
止するために、前記アシストパッド１０４が設けられて
いる。すなわち、このアシストパッド１０４は、接触ニ
ップ域ｎ内の加圧ロール１０３ａ上流側で加熱ロール１
０１を極度に歪ませないように広範囲に大きな圧力をか
けるためのものであり、これにより、この部分における
加熱ロール１０１と記録シート１０５との密着力が、加
圧ロール１０３ａと記録シート１０５との密着力よりも
大きくなり、その結果、前記記録シート１０５の速度は
加熱ロール１０１の速度と同じになることから、前記像
ずれは有効に防止されるのである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来こ
の種のベルトニップ方式の定着装置にあっては、加圧ロ
ール１０３ａと無端ベルト１０２との干渉を防止すると
いう観点からすれば、加圧ロール１０３ａとアシストパ
ッド１０４とを近接して配置することが困難であり、し
かも加圧ロール１０３ａのロール形状からして、図９に
示すように、加熱ロール１０１と無端ベルト１０２との
接触ニップ域ｎのうち、加圧ロール１０３ａの接触部領
域Ａとアシストパッド１０４の接触部領域Ｃとの間に
は、無端ベルト１０２のみが加熱ロール１０１に接触配
置される領域Ｂが存在した。このため、図９のＡ、Ｂ、
Ｃに示す各接触ニップ域の圧力分布は図２（ａ）のよう
になり、加圧ロール１０３ａ及びアシストパッド１０４
が接触していないＢの領域では、かかる圧力が微小とな
っていた。このような状況下において、微小圧力状態と
なるＢの領域では、トナー層中の空気及び水蒸気の活動
を抑え込めるだけの圧力がなく、しかも、その範囲が広
いために用紙が微小圧力状態となるＢの領域を通過する
際に、トナー層中から放出される空気及び水蒸気の絶対
量が多くなり、コート紙等の通気性の低い用紙におい
て、微小圧力部位における画像の乱れが発生しやすくな
るという技術的課題が見いだされた。

【０００６】本発明は、以上の技術的課題を解決するた
めになされたものであって、無端ベルトと加熱ロールと
の接触ニップ域における圧力分布を改善することで、画
像の乱れを防止するようにしたベルトニップ方式の定着
装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明は、図
１に示すように、熱源を有する回転可能な加熱ロール１
と、この加熱ロール１に圧接し且つ加熱ロール１と共に
転動する無端ベルト２と、これら加熱ロール１及び無端
ベルト２の接触ニップ域ｎの下流端位置に設けられ、無
端ベルト２を加熱ロール１側に押圧しながら掛け渡す加
圧ロール３ａと、前記無端ベルト２の内側のうち、加熱
ロール１及び無端ベルト２の接触ニップ域ｎにおける加
圧ロール３ａの上流側に当該加圧ロール３ａから離間し
て配設され、加熱ロール１側に無端ベルト２を押圧する
押圧部材４とを備え、前記押圧部材４には、加圧ロール
３ａ側に向かって突出し且つ加圧ロール３ａに至る無端
ベルト２面に対して押圧配置される突出部５を設けたこ
とを特徴とする。尚、無端ベルト２は加圧ロール３ａ及
び適宜数（例えば２個）の支持ロール３ｂ、３ｃに掛け
渡されている。

【０００８】このような技術的手段において、押圧部材
４としては、無端ベルト２を加熱ロール１に押圧させる
ものであれば、スプリング部材等の弾性付与手段で剛性
の高い部材（耐熱性樹脂等）を弾性付勢したものであっ
てもよいし、押圧部材４の全部若しくは一部に弾性層を
有し、この弾性層の弾性変形に伴う弾性力を利用したも
のであってもよいし、あるいは、両者を組み合わせたも
の等適宜選定して差し支えない。

【０００９】また、突出部５としては、押圧部材４と一
体的に設ける態様であればよく、突出部５用の別部材を
接着その他の手段で固着する等適宜選定して差し支えな
いが、製造法の簡略化という観点からすれば、押圧部材
４と一体成形することが好ましい。

【００１０】ここで、押圧部材４及び突出部５として剛
性の高い部材を用いた態様にあっては、押圧部材４及び
突出部５の形状が常時保持されることから、加熱ロール
１への無端ベルト２の押圧状態を安定させることは可能
であるが、一方、接触ニップ域ｎ内で、無端ベルト２や
記録シートの微妙な変形、又は、記録シートのサイズ変
化等によって圧力ムラが生じ易いという懸念がある。こ
のような懸念を回避するという観点からすれば、押圧部
材４の少なくとも一部に弾性層を具備させ、この弾性層
に前記突出部５を一体的に設け、前記圧力ムラを吸収し
得る態様が好ましい。但し、弾性層を形成する弾性体と
しては、少なくとも突出部５が自重によって垂れない程
度の剛性を持つ材料（高硬度弾性体）を用いることが必
要である。

【００１１】更に、押圧部材４の少なくとも一部に弾性
層を具備させ、この弾性層に前記突出部５を一体的に設
ける態様にあっては、突出部５が経時的に変形する懸念
がある。このような突出部５の経時的変形を有効に防止
するという観点からすれば、突出部５の形状が保持され
る形状保持部材６を設けることが好ましい。この場合に
おいて、形状保持部材６としては、それ自体が弾性を有
し、その弾性力にて突出部５の形状を保持するようにし
た態様であってもよいし、あるいは、加熱ロール１側に
突出部５を予め強く押し付けるスペーサのような態様で
あってもよいし、あるいは、両者を組み合わせた態様等
適宜選定して差し支えない。

【００１２】次に、上述した技術的手段の作用について
説明する。図１において、無端ベルト２と加熱ロール１
との間の接触ニップ域ｎでは、押圧部材４が無端ベルト
２を加熱ロール１側に押圧しているが、特に、本発明に
おいては、押圧部材４は加圧ロール３側に突出する突出
部５を有し、この突出部５が加圧ロール３の近傍位置の
無端ベルト２を加熱ロール１側に押圧する。従って、接
触ニップ域ｎの圧力分布については、図２（ｂ）に示す
ように、加圧ロール３近傍に形成される微小圧力領域Ｂ
が突出部５のないタイプ（図２（ａ）参照）に比べて狭
くなる。このため、微小圧力領域Ｂにおけるトナー層中
の空気及び水蒸気の活動力が小さくなり、その分、微小
圧力領域Ｂ内で生成される空気及び水蒸気の絶対量が減
少することになり、像ずれの要因が有効に抑えられる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、添付図面に示す実施の形態
に基づいてこの発明を詳細に説明する。 ◎実施の形態１ 図３は、本発明が適用された定着装置の実施の形態１を
示す。同図において、本実施の形態に係る定着装置は、
モータ２６にて回転駆動される加熱ロール２１と、この
加熱ロール２１に圧接配置される無端ベルト３５とを備
えている。

【００１４】本実施の形態において、加熱ロール２１
は、例えばハロゲンランプからなる加熱源２２を覆う円
筒コア２３と、前記円筒コア２３の外周面に配設される
耐熱弾性体２４と、更に耐熱弾性体２４の外周面に配設
されるトップコート層２５とからなる三層構造で構成さ
れている。

【００１５】そして、加熱ロール２１の近傍にはオイル
供給装置２９が配設されている。オイル供給装置２９
は、離型剤を貯蔵するタンク２９ａからスポンジ状の吸
い上げ部材２９ｂ、ロール２９ｃ、２９ｄを通じて加熱
ロール２１の表面に離型剤を常に一定量供給するもので
ある。これにより記録シート２７に未定着トナー像２８
を定着する際に、トナーの一部が加熱ロール２１にオフ
セットするのを防止している。尚、図中、符号３１は加
熱ロール２１の表面温度を検知する温度センサである。

【００１６】一方、無端ベルト３５は、支持ロール３
２、３３、３４に張架されて加熱ロール２１に所定のニ
ップ幅で圧接配置されており、例えば耐熱性樹脂である
ポリイミドフィルムなどで構成され、表面にはＰＴＥ
（ポリテトラフルオロエチレン）等の離型層が形成され
ている。

【００１７】また、本実施の形態では、支持ロール３２
は、加熱ロール２１と無端ベルト３５との接触ニップ域
３８の出口に配設される加圧ロールを兼用しており、圧
縮コイルスプリング３７によって加熱ロール２１の中心
に向かって付勢されており、無端ベルト３５を加熱ロー
ル２１に押圧している。ここで、加圧ロール（支持ロー
ル）３２は少なくとも加熱ロール２１よりも高硬度に形
成されており、加圧ロール３２圧接部では加熱ロール２
１が弾性変形し、記録シート２７のセルフストリッピン
グ機能を維持するようになっている。

【００１８】更に、無端ベルト３５の内側には、圧縮コ
イルスプリング３９により圧接配置されるアシストパッ
ド４０が設けられている。前記アシストパッド４０は、
図４に示すように、加熱ロール２１の軸方向に向かって
延びる高剛性の長尺な板状の基台４７と、この基台４７
の上面に配設される弾性体からなる長尺な弾性パッド４
３とを備えている。本実施の形態において、基台４７
は、上下２つの部分に分離形成されており、上面に凹条
４１ａを有する固定基台部４１と、下面に前記凹条４１
ａに摺動自在に嵌合する凸条４２ａを有して配設される
可動基台部４２からなり、前記可動基台部４２が固定基
台部４１に対し長手方向に摺動し、固定基台部４１から
抜き取れるようになっている。尚、コイルスプリング３
６は固定基台部４１に連結固定されている。また、前記
弾性パッド４３は、略直方体状のパッド本体４３ａと、
このパッド本体４３ａの加圧ロール３２側面に一体的に
突出形成される断面三角状の突出部４３ｂとを備えてお
り、この弾性パッド４３の上面（無端ベルト３５との圧
接面側）は、加熱ロール２１の曲率に略対応した曲面形
状に形成されている。

【００１９】更に、弾性パッド４３の上面には、所定の
曲率半径を有する板バネ４４が配設されている。前記板
バネ４４は、加熱ロール２１の半径より小さな半径で且
つ、前記弾性パッドと無端ベルト３５との圧接面と略同
様の大きさを有するものであり、少なくとも弾性パッド
４３よりも剛性の高い金属板によって形成されている。

【００２０】更にまた、本実施の形態では、上記基台４
７及び弾性パッド４３が例えばテフロンシート等の保護
シート４５によって覆われ、前記保護シート４５はその
両端部をネジ４６により基台４７にネジ止めすることに
より固定されている。尚、板バネ４４は、弾性パッド４
３と保護シート４５との間に挟み込まれており、特に弾
性パッド４３上には固定されていない。

【００２１】次に、本実施の形態の動作について説明す
る。未定着トナー像２８が担持された記録シート２７
が、接触ニップ域３８を通過するとき、前記未定着トナ
ー像２８は加熱ロール２１からの熱と、接触ニップ域３
８から受ける圧力とにより記録シート２７上に定着され
る。

【００２２】この記録シート２７が接触ニップ域３８を
通過するとき、アシストパッド４０は、加圧ロール３２
と共に接触ニップ域３８に圧力を与えている。このと
き、接触ニップ域３８では、加圧ロール３２とアシスト
パッド４０の突出部先端が近接しているため、例えば図
２（ｂ）に示すように、加圧ロール３２の近傍に形成さ
れる微小圧力領域Ｂが狭い圧力分布で得られる。このよ
うな圧力分布における本実施の形態（突出部４３ｂを有
するアシストパッドを使用）の定着性能の評価を図５に
示す。同図における定着性の評価は、本実施の形態及び
比較の形態（突出部４３ｂを有しないアシストパッドを
使用）に対して、像ずれの発生の有無を調べた結果であ
る。尚、このときの本実施の形態及び比較の形態におけ
る微小圧力領域（微圧部）Ｂの幅は、それぞれ３ｍｍ及
び６ｍｍであった。このとき、記録シートの種類は普通
紙及びコート紙の２種類を用いたが、これらのうち、コ
ート紙の方が通気性が低いため像ずれが生じやすい傾向
にある。その結果、本実施の形態では、すべての記録シ
ートにおいて像ずれが生じないことが確認された。一方
比較の形態では、コート紙の場合に像ずれが発生するこ
とが確認された。このように、本実施の形態では、接触
ニップ域３８内の圧力の分布に広範囲の微小圧力領域が
存在しないため、記録シート２７上の未定着トナー像２
８がずれることはない。

【００２３】また、弾性パッド４３は板バネ４４を介し
て加熱ロール２１に押し付けられ、板バネ４４は加熱ロ
ール２１に押し付けられた反発力を弾性パッド４３に与
える。このとき、弾性パッド４３に加わる反発力は図４
に模式的に示すように、無端ベルト３５の移動方向に対
して板バネ４４の中央部が最も大きく端部が最も小さく
なる。その結果、弾性パッド４３の突出部４３ｂの基端
付近（パッド本体４３ａ側付近）では、大きな反発力に
て弾性変形量が増加することとなり、当該基端付近の剛
性が高まり、突出部４３ｂは下方側へ垂れ変形しにくく
なり、弾性パッドの形状は保持される。

【００２４】更に、本実施の形態では、アシストパッド
４０全体が保護シート４５で被覆されているため、基台
４７、弾性パッド４３、板バネ４４相互を固着しなくて
も、これらの各部材４３、４４、４７が不必要に位置ず
れすることがなく、アシストパッド４０の扱いが容易に
なるばかりか、前記アシストパッド４０と無端ベルト３
５との間の摺動抵抗が低減されることから、駆動負荷
（本実施例では加熱ロール２１の駆動モータ２６による
駆動負荷）は小さく抑えられる。更にまた、本実施の形
態では、基台４７は、固定基台部４１と可動基台部４２
とに分離形成されており、固定基台部４１に対して可動
基台部４２が摺動して抜き取れるようになっている。こ
のため、例えばメンテナンス時において弾性パッド４３
を交換するような場合には、アシストパッド４０全体を
取り外す必要はなく、可動基台部４２を抜き取ることで
弾性パッド４３を交換した後、再度可動基台部４２をセ
ットするようにすればよい。

【００２５】◎実施の形態２ 図６は実施の形態２に係るアシストパッド４０の構造を
示したものである。本実施の形態において、アシストパ
ッド４０の基本的構成は実施の形態１と略同様である
が、実施の形態１とは異なり、板バネ５１は、弾性パッ
ド４３の突出部４３ｂの下流側面に配設されており、そ
の下端部をネジ５２によって基台４７にネジ止めするこ
とで固定され、突出部４３ｂを無端ベルト３５側に押圧
付勢するものである。従って、本実施の形態において
も、突出部４３ｂの存在により、実施の形態１と同様に
像ずれが防止されると共に、アシストパッド４０の垂れ
も防止される。板バネ５１は、弾性パッド４３の突出部
４３ｂの垂れを防ぐ方向に対する剛性の不足分を補うた
め、突出部４３ｂの垂れが有効に防止される。

【００２６】◎実施の形態３ 図７は実施の形態３に係るアシストパッド４０の構造を
示したものである。本実施の形態において、アシストパ
ッド４０は加熱ロール２１の軸方向に向かって延びる高
剛性の基台６１と、この基台６１の上面に配設される弾
性体からなる弾性パッド６２とを備えている。また、弾
性パッド６２は、略直方体状のパッド本体６２ａ及び断
面三角柱状の突出部６２ｂから形成され、これらが一体
となっている。

【００２７】また、基台６１と弾性パッド６２の突出部
６２ｂ側との間には、前記突出部６２ｂの垂れ量をあら
かじめ見込んだ分のスペーサ６３が配設されており、こ
のスペーサ６３は例えば基台６１上にあらかじめ接着固
定される。従って、本実施の形態においては、突出部６
２ｂの存在により、実施の形態１と同様に像ずれが防止
されると共に、スペーサ６３は、突出部６２ｂの垂れ量
を見込んで弾性変形量を増大させ、無端ベルト３５側へ
の押し付け圧を高めているため、突出部６２ｂの垂れは
有効に防止される。尚、上記実施の形態１のように、基
台６１の構成を分割しても、またアシストパッド全体を
保護シートで被覆してもよい。

【００２８】◎実施の形態４ 図８は、実施の形態４に係るアシストパッド４０の構造
を示したものである。本実施の形態において、アシスト
パッド４０の基本構成は、実施の形態３と略同様である
が、実施の形態３とは異なり、基台６１の上面の一部に
上方へ膨出する膨出部７１を形成し、これを突出部６２
ｂの垂れ防止用のスペーサとして機能させたものであ
る。従って、本実施の形態においても、実施の形態３と
同様に像ずれが防止されると共に、アシストパッド４０
の垂れも防止できる。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
加熱ロールに圧接配置される無端ベルトの内側に突出部
が設けられた押圧部材を配設することによって、加熱ロ
ールと無端ベルトとの間に形成される接触ニップ域の微
小圧力領域を減少させるようにしたので、接触ニップ域
の微小圧力領域におけるトナー層からの空気や水蒸気の
生成量を抑えることが可能となり、その分、記録シート
の種類に関係なく最適な画像定着を行うことができる。
また、本発明において押圧部材の少なくとも一部を弾性
層とし、この弾性層に突出部を形成するようにすれば、
接触ニップ域内で生ずる各種圧力ムラを有効に吸収する
ことができ、常に最適な圧接状態を得ることができる。
更に、本発明において押圧部材の一部を少なくとも弾性
層とし、この弾性層に突出部を形成すると共に、当該突
出部を形状保持部材で保持するようにすれば、最適な圧
接状態を長期にわたって保持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る定着装置の概要を示す説明図で
ある。

【図２】 （ａ）は従来の定着方式での、（ｂ）は本発
明に係る定着装置に係る接触ニップ域での圧力分布を示
すグラフ図である。

【図３】 本発明が適用された定着装置の実施の形態１
を示す説明図である。

【図４】 図３に係る弾性押圧部材の拡大を示す説明図
である。

【図５】 従来方式と実施の形態１の方式で行った定着
性能の評価結果を示す表である。

【図６】 実施の形態２に係る定着装置を示す説明図で
ある。

【図７】 実施の形態３に係る定着装置を示す説明図で
ある。

【図８】 実施の形態４に係る定着装置を示す説明図で
ある。

【図９】 従来における定着装置の一例を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１…加熱ロール，２…無端ベルト，３ａ…加圧ロール，
４…押圧部材，５…突出部，６…形状保持部材，ｎ…接
触ニップ域，２１…加熱ロール，３２…支持ロール（加
圧ロール），３３，３４…支持ロール，３５…無端ベル
ト，３８…接触ニップ域，４０…アシストパッド

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 未定着画像を記録シート上に加熱・加圧
   定着させる定着装置において、 熱源を有する回転可能な加熱ロール（１）と、 この加熱ロール（１）に圧接し且つ加熱ロール（１）と
   共に転動する無端ベルト（２）と、 これら加熱ロール（１）及び無端ベルト（２）の接触ニ
   ップ域（ｎ）の下流端位置に設けられ、無端ベルト
   （２）を加熱ロール（１）側に押圧しながら掛け渡す加
   圧ロール（３ａ）と、 前記無端ベルト（２）の内側のうち、加熱ロール（１）
   及び無端ベルト（２）の接触ニップ域（ｎ）における加
   圧ロール（３ａ）の手前側に当該加圧ロール（３ａ）か
   ら離間して配設され、加熱ロール（１）側に無端ベルト
   （２）を押圧する押圧部材（４）とを備え、 前記押圧部材（４）には、加圧ロール（３ａ）側に向か
   って突出し且つ加圧ロール（３ａ）に至る無端ベルト
   （２）面に対して押圧配置される突出部（５）を設けた
   ことを特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の定着装置において、 前記押圧部材は、少なくとも一部に弾性層を有し、この
   弾性層に突出部（５）を設けたことを特徴とする定着装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の定着装置において、 前記押圧部材（４）には、突出部（５）の形状が保持さ
   れる形状保持部材（６）を設けたことを特徴とする定着
   装置。
4. 【請求項４】 請求項３に記載の定着装置において、 前記形状保持部材（６）は、それ自体が弾性を有し、そ
   の弾性力で突出部（５）の形状を保持するものであるこ
   とを特徴とする定着装置。
5. 【請求項５】 請求項３に記載の定着装置において、 前記形状保持部材（６）は、突出部を加熱ロール（１）
   側に押しつけるスペーサであることを特徴とする定着装
   置。