JPH0481791B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は定着装置に関し、特に、電子写真記
録装置やプリンター、フアクシミリ等の粉体トナ
ー像を有する転写紙を加熱定着するための定着装
置に関するものである。

〔従来技術〕

一般に、電子写真記録装置、プリンター、フア
クシミリ二度に使用され、粉体トナー像が表面に
形成された転写紙を加熱定着するための定着装置
にあつては、上下一対の熱ロールで構成された熱
ロール定着装置や、実公昭42年−18634号公報お
よび米国特許第3637976号公報に示されているも
のが提案されている。

そして、前記熱ロール定着装置は金属ロールの
表面にテフロンコーテイングを施こした離型層を
有する上ロールと、芯金あるいは金属ロールにシ
リコンゴム層を施こした下ロールとから構成され
ている。

このような熱ロール定着装置の待ち時間、すな
わち、ウオーミングアツプタイムはロール内部に
設けられた熱源によつてロール表面温度あるいは
ロール間が定着可能な温度に達する時間で決定さ
れるものであり、ウオーミングアツプタイムを短
くするためには両ロールを小径化、あるいは両ロ
ールの肉厚を薄くして熱容量を小さくする必要が
あるが、両ロールを小径（小型）にすると上下ロ
ール間の押圧幅、すなわち、ニツプ幅が狭くな
り、したがつて両ロールの温度を高くしたり、両
ロール間の圧力（荷重）を大きくしないと定着能
力が悪くなつて、定着性を保証することができな
くなつていた。

この場合、ロールの温度を高くするということ
は熱源のパワーを大きなものとしなければなら
ず、全体が高価になつてしまうという欠点を有す
るとともに、両ロール間の圧力を大きくするには
ロールの肉厚を厚くして大きな強度に耐えられる
ようにしなければならないが、これによりさらに
熱源のパワーを大きくせねばウオーミングアツプ
タイムが長くなつてしまうという欠点を有し、従
つて熱源のパワーを大きくすること、あるいは、
設定温度の調整や、ロールの肉圧の調整によつて
ウオーミングアツプタイムを短縮しようとするこ
とは限界があるという欠点を有していた。

また、ニツプ幅を大きくするために下ロールを
構成するシリコンゴムの硬度を下げるという手段
があるが、硬度を下げるという事は耐久性の点
で、やはり限界があるという欠点を有していた。

また、実公昭42年−18634号公報に示されるも
のにあつては、熱源を内臓した中空の下ロールの
上面に上ベルトを配設し、トナー像と接触する上
ベルトに非粘着性の高いフツ素樹脂をコーテイン
グしてあり、中空の下ロールと上ベルトとを同一
の速度で駆動する構成を有しているが、四フツ化
エチレン樹脂やマイラーや硝子繊維で構成された
上ベルトの耐熱性および耐久性が不十分であり、
さらに、中空の下ロールに内蔵された熱源による
加熱では、転写紙（上記の実公昭では感光紙）の
上面にトナー像が位置しているので転写紙側から
加熱が行なわれるので定着速度が遅くなるという
欠点を有している。

さらに、米国特許第3637976号公報に示される
ものにあつては、上ロールと下ベルトとの構成で
あつて、上ロールは石英ガラス、導電層
（NESA）および非粘着性層の３層構造となつて
おり、また、下ベルトは低熱伝導率のエンドレス
ベルトであつて、上ロールの内部に設けられた熱
源の輻射熱を利用し、転写紙の上面のトナー像を
加熱するようになつていて、転写紙が上ロールと
下ベルトとの間を通過する時にのみ加熱するよう
になつている。

しかしながら、このように構成したものにあつ
ては上ロールが３層構造であるので複雑であると
ともに、石英ガラス部分が破損し易すく、さら
に、輻射熱を利用するということで種々な制限を
受け、全体が高価になるという欠点を有してい
た。

この発明は前記のような従来のもののもつ欠点
を排除して、全体を小型、かつ、軽量にすること
ができるとともに、安価とすることができ、さら
に、ウオーミングアツプタイムを短くすることが
できて低電力、低圧力で定着性能に優れ、しかも
定着による画質の乱れの少ない定着装置を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は前記の目的を達成するために、肉厚
が50μｍ〜1000μｍの鉄またはアルミニユームで
形成された筒状をなし、内部に300w〜700wのヒ
ータからなる熱源が設けられるとともに、表面に
表面離型層が施されて、直径が10mm〜50mmの上ロ
ールと、一対のローラ間に張設されて前記上ロー
ルの下方に位置し、かつ、耐熱フイルムから形成
されるとともに、厚みが10μｍ〜200μｍの薄膜の
下ベルトとをニツプ幅が５mm以上となるように接
触させ、トナー像がニツプを通過する際に10ｇ／
cm²〜20ｇ／cm²の定着圧力が作用するように構成し
たものである。

〔作用〕

上記の手段を採用したことにより、搬送ローラ
による搬送時にニツプ幅が所定の幅以上となつて
いるとともに、定着圧力が所定の大きさとなつて
いるので確実に定着されることになる。

〔発明の実施例〕

以下、図面に示すこの発明の実施例について説
明する。

第１図にはこの発明による定着装置が示されて
いて、この定着装置は、下ベルト１と、この下ベ
ルト１の上面のほぼ中央部と当接する上ロール２
とを有し、前記下ベルト１は水平方向に所定の間
隔をおいて配設された一対のローラ３，４と、こ
の一対のローラ３，４間に張設された耐熱フイル
ムからなる搬送ベルト５とで構成され、また、上
ロール２は中空の金属ロール６の外側に表面離型
層７が形成されるとともに、中空の内部には熱源
であるヒータ８が設けられている。

なお１０はその上面にトナー９を有する転写紙
である。

また、前記上ロール２は鉄またはアルミニウム
で形成されるが、薄く、すなわち十分な耐久性を
もたせて軽量にし熱容量を小さくすることを考慮
すると鉄で形成するのが好ましく、この肉厚h_UR
は50μｍ〜1000μｍの範囲であり、好ましくは70μ
ｍ〜600μｍの範囲が良い。

そして、表面離型層はフツ素ポリマー、たとえ
ば４フツ化エチレン（PTFE）（テフロン、デユ
ポン社製）、３フツ化エチレン（FEP）、PFA等
で厚み数十μｍ〜数百μｍのものが好ましく、し
たがつて、上ロール２の直径D_URは10mm〜50mm、
好ましくは20mm〜45mmが良い。

上ロール肉厚や直径は低電力、小型、軽量、安
価、高耐久性である定着装置を製作するために上
記の範囲が選択される。特に熱源のパワーをでき
るだけ低く押さえるために上記好ましい範囲が要
求された。

一方、上記のような上ロール２と当接する下ベ
ルト１のうちの搬送ベルト５はポリイミド｛カプ
トン（デユポン社製）、TIシート（東レ製）｝、ナ
イロン系フイルム等により構成され、厚みh_BLTは
10μｍ〜200μｍとなつている。

前記下ベルトの厚みはベルト強度、組立取付け
等の作業性、素材の入手容易性、コスト等から選
択された。

そして、必要に応じて表面に離型層が形成され
て下ベルト１が形成され、この離型層はフツ素ポ
リマー、たとえばテフロンまたはシリコンゴム層
の厚さが、たとえば、テフロンでは20μｍ、シリ
コンゴムでは50μｍあるいは100μｍのものが形成
される。

そして前記搬送ベルト５を駆動する一対のロー
ラ３，４は両ローラ３，４が駆動される場合であ
つても、また、いずれか一方が駆動される場合で
あつても良く、また駆動中、すなわち、搬送ベル
ト５の移動中に、搬送ベルト５が搬送方向と水平
方向に直交する方向に移動すること、すなわち、
寄りを防止する機構が設けられている。

なお、上記のような下ベルト１と上ロール２と
が当接しているときの幅、すなわち、ニツプ幅
W_NPはW_NP≧５mmとなつており、下ベルト１と上
ロール２との間に転写紙が位置した際における定
着圧力は10〜20ｇ／cm²であり、ヒータ８は約
300W〜700W、そして、ヒータ８の温度制御は定
着装置が配設されている、たとえば、電子写真複
写装置のコピーボタンを押すと連動してヒータ８
がONとなり、また、排紙の完了とともにOFFと
なるものであるが、必要に応じて温度センサー等
によつてON−OFF制御を行なつても良く、さら
に、下ベルト１と上ロール２との駆動は既述のよ
うに下ベルト１の両ローラ３，４をそれぞれ駆動
しても、また、いずれか一方だけを駆動しても良
く、さらに、上ロール２は駆動しても、あるいは
駆動しなくても良いものであるが上ロール２の表
面速度と搬送ベルト５の上面速度とは一致させる
ものである。

次に上記のように構成された定着装置を用いた
場合の実験例を以下に記す。

実験例 この実験例においては第２図に示すような定着
装置で行つた。

すなわち、この定着装置は必要に応じて上ロー
ル２に接触する上ロールクリーナ又はオイル塗布
装置２０を有するとともに、搬送ベルト５には必
要に応じてベルトクリーナ２１が設けられ、そし
て、ヒータ８にはヒータ電源制御装置２２が接続
されており、前記実施例のものと同一の部材につ
いては同一の番号を付して説明を省略する。

そして、上ロール２の材質を鉄で形成するとと
もに、直径D_URを35mm、肉厚h_URを0.5mm、表面離
型層を20μｍのテフロン層とし、一方、前記搬送
ベルト５は材質がカプトンの50μｍのものと、
25μｍのものとをそれぞれ用い、表面層をシリコ
ンゴムの100μｍとした。

また、転写紙に作用する定着圧力は10ｇ／cm²、
ニツプ幅W_NPは９mm、転写紙の線速度は70mm／
sec、ヒータ８のパワーは400W、駆動方式は下ベ
ルトのローラ４のみを駆動し、上ロール２は搬送
ベルト５による従動回転とし、また、温度制御は
転写紙が通過する時のみON、すなわち、コピー
ボタンをONするとONとなつて、また、排紙の
完了とともにOFFとなるように制御した。

上記のような条件で上面にトナー像を有する転
写紙の定着を行つた場合には搬送ベルト５の厚み
h_BLTが50μｍ、20μｍのいずれの場合であつても良
好な定着性能を得ることができ、画質の乱れが少
ない良好な画像を得ることができた。

実験例 この実験例においても第２図に示すような定着
装置で行ない、各条件を前記実験例のものと異
ならせた。

すなわち、上ロール２の材質を鉄で形成すると
ともに、直径D_URを40mm、肉厚h_URを0.6mm、表面
離型層を20μｍのテフロン層とし、一方、前記搬
送ベルト５は材質がTIシートの75μｍのものと、
50μｍのものとをそれぞれ用い、表面層をテフロ
ン層の20μｍとした。

また、転写紙に作用する定着圧力は20ｇ／cm²、
ニツプ幅W_NPは12mm、転写紙の線速度は140mm／
sec、ヒータ８のパワーは600W、駆動方式は下ベ
ルト１のローラ４と上ロール２とをそれぞれ別駆
動し、また、温度制御はセンサーによる制御とし
た。

上記のような条件で上面にトナー像を有する転
写紙の定着を行つた場合には搬送ベルトの厚みが
75μｍ、50μｍのいずれの場合であつても良好な
定着性能を得ることができ、画質の乱れが少ない
良好な画像を得ることができた。

〔発明の効果〕

この発明は前記のように構成したことにより、
非常に小型、かつ、軽量であるとともに、安価に
製造することができ、しかもウオーミングアツプ
タイムを短くすることができ、ニツプ幅が所定の
幅以上であるとともに、定着圧力が所定の範囲内
なので定着性能が良好であり、さらに定着による
画像の乱れが少ないなどのすぐれた効果を有する
ものである。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明による定着装置を示し、第１図
は概略図、第２図は実験を行つたこの発明による
定着装置を示す図である。 １……下ベルト、２……上ロール、３，４……
ローラ、５……搬送ベルト、６……金属ロール、
７……表面離型層、８……ヒータ、９……トナ
ー、１０……転写紙、２０……上ロールクリーナ
又はオイル塗布装置、２１……ベルトクリーナ、
２２……ヒータ電源制御装置、W_NP……ニツプ
幅、D_UR……金属ロールの直径、h_UR……金属ロー
ルの肉厚、h_BLT……搬送ベルトの厚み。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 肉厚h_URが50μｍ〜1000μｍの鉄またはアルミ
   ニユームで形成された筒状をなし、内部に300w
   〜700wのヒータ８からなる熱源が設けられると
   ともに、表面に表面離型層７が施されて、直径
   D_URが10mm〜50mmの上ロール２と、一対のローラ
   ３，４間に張設されて前記ロール２の下方に位置
   し、かつ、耐熱フイルムから形成されるととも
   に、厚みh_BLTが10μｍ〜200μｍの薄膜の下ベルト
   １とをニツプ幅W_NPが５mm以上となるように接触
   させ、トナー像がニツプを通過する際に10ｇ／cm²
   〜20ｇ／cm²の定着圧力が作用するように構成した
   ことを特徴とする定着装置。