JPH0980942A

JPH0980942A - 定着ベルトおよび加熱定着装置

Info

Publication number: JPH0980942A
Application number: JP23109795A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Hosoi; 細井　　敦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】記録材上のトナー像の乱れを防止し、定着後
のトナー画像面に過度の画像光沢の発生を防止して、高
品位な画質を定着時の水蒸気の影響を受けることなく形
成できる定着ベルトを提供する。【解決手段】加熱手段と加圧手段との間を記録材と共
にベルト部材を通過させる定着ベルトにおいて、このベ
ルト部材の厚み方向に無数の孔部を穿設して水蒸気透過
性にしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に用
いられる加熱定着装置および、加熱定着装置に使用され
る定着ベルトに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、加熱定着装置として、例えば薄層
ベルト部材で構成された定着ベルトを用いた急速加熱定
着装置が提案され、種々提供されており、この定着ベル
トのベルト部材は、ポリイミド、ＰＰＳ、ポリアミド等
の耐熱樹脂またはＮｉ電鋳、Ｃｕ箔、ステンレス等の金
属ベルトの層上に、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等のフッ素樹脂ま
たはＳｉゴム等の離型層を設けたものが用いられてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの急速加熱定着
では、加熱ニップ部で集中的に加熱する構成となってお
り、加熱ニップ前では、定着ベルト記録材は冷えた状態
にあり、定着ベルトの回動、記録材の移動に伴って運ば
れる定着ベルト、記録材付近の空気も冷えたままであ
る。

【０００４】定着ベルトと記録材は、加熱ニップ前で接
近し、狭い空間を形成する加熱ニップ内で急速に加熱さ
れるため、記録材の内部の空気および定着ベルト・記録
材間に残った空気が膨張するために、加熱ニップ前の狭
い空間を空気が吹き戻るようになる。

【０００５】このとき、記録材上のトナー像（加熱前の
未定着状態）を吹き飛ばし画像を乱してしまう虞があっ
た。

【０００６】特に、記録材が充分に吸湿しており、加熱
ニップ内の熱により水分が大量に気化する場合、上記の
画像乱れが発生する場合があった。

【０００７】そこで、本出願に係る第１の発明の目的
は、このような従来の問題を解決した定着ベルト提供す
ることにある。

【０００８】また、本出願に係る第２の発明の目的は、
上記した問題を解決した加熱定着装置を提供することに
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本出願に係る第１の発明
の目的を実現する構成は、加熱手段と加圧手段との間を
記録材と共にベルト部材を通過させる定着ベルトにおい
て、前記ベルト部材を水蒸気透過性に形成したことを特
徴とする定着ベルトにある。

【００１０】この定着ベルトのベルト部材は、ベース層
の表面に離型層を形成した構成とすることができる。

【００１１】また、これらのベルト部材は、厚み方向に
穿設された無数の孔部により水蒸気透過性を得るように
している。

【００１２】また、これらのベルト部材は、連立気泡性
の発泡部材により形成されて水蒸気透過性を得るように
している。

【００１３】一方、水蒸気透過性を得るための孔部は、
記録材に担持されるトナーの粒径の３乃至９割程度の孔
径としている。

【００１４】また、水蒸気透過性を得るための孔部の開
口率は、５乃至２５％程度としている。

【００１５】一方、本出願に係る第２の発明の目的は、
上記した構成の定着ベルトを採用したことを特徴とする
加熱定着装置にある。

【００１６】また、この加熱定着装置は、定着ベルトと
加熱手段との間に空気抜け用の空間を形成している。

【００１７】

【発明の実施の形態】

（第１の実施の形態）図１は本発明の第１の実施の形態
を示す定着ベルトの斜視図、図２は図１の定着ベルトの
一部拡大断面図を示している。

【００１８】図１および図２において、１は無端の定着
ベルトで、ベルト部材には無数の微細孔が厚み方向に略
直線状に形成されている。定着ベルト１を構成するベル
ト部材は、ベース層３の表面に離型層４を形成したもの
で、ベース層３としては、ポリイミド、ＰＥＴ、ＰＰ
Ｓ、ＰＥＳ、ポリアミド、ポリアミドイミド等の耐熱樹
脂を１０〜７０μｍ程度の厚さにしたものを用いること
ができ、本実施の形態では、ポリイミド樹脂を２０μｍ
厚のフィルム状にしたものをベース層３として用いてい
る。

【００１９】離型層４は、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ、ＦＥＰ等
のフッ素樹脂又はＳｉゴム等が用いられ、導電性を付与
するために、カーボン粉末、金属粉等が混入される。本
実施の形態では離型層４としてＰＦＡ樹脂にカーボンを
分散し、表面抵抗を単位面積当たり１０⁷Ωにしたもの
を１０μｍ厚でベース層３上にコートしている。

【００２０】定着ベルト１には表裏間を貫通する微細な
孔２が無数に設けられている。孔２の直径は、水蒸気分
子径（およそ３５０ｐｍ）よりも大きく、トナー粒径よ
りも小さく設定される。急激に加熱され膨張する空気を
円滑に逃がすためには孔２の直径は大きい方が好まし
く、トナー粒径の３〜９割程度の大きさの孔２とするの
が良い。本実施の形態ではトナー粒径として８μｍのも
のを用い孔２の直径としては４μｍに設定した。トナー
粒径よりも大きな孔２を形成すると、トナーが孔２の中
に入り、孔２を塞いでしまうので好ましくない。孔２の
定着ベルト１上での密度は多い程効果は高まるが、定着
ベルト１の強度等の点より、開口率を単位面積中の孔の
数×孔の大きさ／単位面積×１００（％）で定義する
と、開口率がおよそ５〜２５％の範囲にあることが好し
く、この値よりも小さい場合には、空気抜きの効果が小
さく、この値よりも大きい場合には、定着ベルト１の強
度が損なわれてくるので好ましくなかった。なお、本実
施の形態では開口率を約１０％にした。

【００２１】図３は本実施の形態の定着ベルト１を用い
る加熱定着装置の概略断面図である。図３において、１
は本実施の形態の定着ベルト、３１は加熱体、３２は発
熱体、３６は支持体、３３は加圧ローラ、３４は定着ベ
ルト１の駆動ローラ、３５は定着ベルト１にテンション
を与えるテンションローラである。

【００２２】定着ベルト１はエンドレスベルト状であ
り、駆動ローラ３４とテンションローラ３５と加熱体３
１間に懸回張設してある。

【００２３】定着ベルト１は表面にシリコンゴム等のゴ
ム層を被覆して摩擦係数を高めた駆動ローラ３４の矢印
ａ方向の回転駆動に伴ない、矢印ａ方向に所定の周速度
をもってシワや蛇行、速度遅れなく回転駆動される。

【００２４】３３は、加熱体３１、定着ベルト１、記録
材Ｐ間に圧力を加えるための加圧手段としてのＰＦＡ、
ＰＴＦＥ、ＦＥＰ、シリコンゴム等の離型性の良い表層
と弾性層を有する加圧ローラであり、本実施の形態の定
着ベルト１を加熱体３１との間に挟ませて、加熱体３１
の下面に対してバネ等の付勢手段により、例えば軸長１
ｍ当り５０Ｎ〜２００Ｎの当接圧をもって対向圧接させ
てあり、記録材Ｐの搬送方向ｂに順方向である図中Ｃ方
向に回転する。

【００２５】加熱体３１は低熱容量の発熱体３２と発熱
体支持体３６により構成される。

【００２６】低熱容量の発熱体３２は、例えば厚さ１．
０ｍｍ、巾８．０ｍｍ長手長２５０．０ｍｍの良熱伝導
性のアルミナ基板に銀パラジウム酸化ルテニウム等の抵
抗材料を厚さ１０μｍ、巾２．０ｍｍに塗工して発熱層
を形成し、さらにその上に厚さ２０μｍのガラス保護層
を形成したものであり、発熱体支持体３６に取り付けて
固定支持させてある。

【００２７】発熱体支持体３６は、発熱体３２と定着装
置及び画像形成装置に対し断熱支持する、断熱性、高耐
熱性、剛性を有するもので、例えばＰＰＳ（ポリフェニ
レンサルファイド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテル
ケトン）、液晶ポリマ等の高耐熱性樹脂や、これらの樹
脂とセラミックス、金属等との複合材料などで構成され
る。

【００２８】発熱体の発熱層３には長手方向両端から通
電される。通電は交流１００Ｖであり、基板の裏面に熱
伝導性シリコン接着剤等で接着又は圧接又は一体的に形
成されたＮＴＣサーミスタ等の温度検知素子の検知温度
が所定の値に保たれるようにマイクロコンピュータＭＰ
Ｕにより通電制御される。

【００２９】次に、本実施の形態の定着動作について説
明する。

【００３０】定着動作開始信号により定着ベルト１の回
動及び発熱体３２への通電が開始される。

【００３１】記録材である未定着トナー画像Ｔを上面に
担持した転写材シートＰは矢印ｂ方向に定着装置へ搬送
される。転写材シートＰは、急速に所定の温度まで昇温
した発熱体３２と、加圧ローラ３３との圧接部に未定着
トナーを加熱体３１側にして定着ベルト１と密着して進
入する。

【００３２】シートＰは面ズレやしわ寄りを生じること
なく移動可能な定着ベルト１と一緒の重なり状態で加熱
体３１と加圧ローラ３３との定着ニップ部を挟圧力を受
けつつ通過していく。

【００３３】この定着ニップ部における加熱体３１によ
る熱によりシートＰ中の水分が気化して水蒸気になる。
また、空気が膨張して空気圧が増大するが、定着ベルト
１上に多数設けられた孔２を、空気が伝わって逃げるた
めに、シートＰ上のトナー像は乱されることなく良好な
状態でトナー画像が高温溶融してシートＰ面に軟化接着
する。この時に定着ベルト１上に設けられた孔２はトナ
ー粒径よりも小さくかつ高温溶融したトナーの流動性も
低いためにトナーが入り込むことがなく、繰り返し使用
しても初期の性能を保持することができる。

【００３４】本例装置の場合は、記録材であるシートＰ
と定着ベルト１との分離はシートＰが定着ニップ部を通
過して出た時点で行なわせている。この分離時点におい
て溶融トナーの温度は未だトナーのガラス転移点より高
温の状態にある。この分離点でガラス転移点より高温の
状態にあるトナーは適度なゴム弾性を有するので、分離
時のトナー画像面は定着フィルム表面にならうことなく
適度な凹凸表面性を有したものとなり、この表面性が保
たれて冷却固化するに至るので、定着後のトナー画像面
には過度の画像光沢が発生せずに高品位な画質となる。

【００３５】（第２の実施の形態）前記第１の実施の形
態の定着ベルト１は耐熱性樹脂に孔部を設けたものを用
いたが、本実施の形態では連立気泡性の耐熱発泡部材を
用いている。図４はそのような定着ベルトの断面図であ
る。図２の構成部分と同等なところは、同一の符号を付
して表わし、詳しい説明は省略する。

【００３６】図４において、ベース層３は連立気泡性の
シリコーンゴムである。本実施の形態では、シリコーン
ゴム層を約５０μｍ厚にしたものをベース層３として用
い、離型層４としてＰＦＡ樹脂にＰＴＦＥ粒子を混合
し、かつカーボンを分散して表面抵抗を単位面積当たり
１０⁹Ωにしたものを５μｍ厚でコートしている。離型
層４には所々に微細な孔２が設けられ、ベース層３のシ
リコーンスポンジ層を通じて表裏間を空気が抜け得る構
成にしている。

【００３７】ベース層３として連立気泡性の発泡部材を
用いることにより、空気の抜け道が定着ベルト１の表裏
方向のみでなく、連立気泡を通じて横方向にも抜けるこ
とができるので、より効果的に空気を逃がすことが可能
である。

【００３８】（第３の実施の形態）本実施の形態では、
熱による水蒸気及び膨張する空気を効果的に逃がすため
に、定着ニップ内に記録材であるシートＰと定着ベルト
１が一緒の重なりとなって搬送される直前で発熱体３２
と定着ベルト１間に空間を設けている。

【００３９】そのような定着装置の加熱ニップ部を図５
を用いて説明する。加熱体３１の支持部材である加圧ロ
ーラ３３は、発熱体３２を定着ベルト１とともに囲むよ
うに構成され、定着ベルト１の進行方向ａに対して上流
側に定着ベルト侵入ガイド部５１を設けている。

【００４０】定着ベルト侵入ガイド部５１は、定着ベル
ト１と発熱体３２から離間させる方向に位置し、定着ベ
ルト１が加圧ローラ３３によって押圧されている部分で
のみ発熱体３２に接触するように構成されている。定着
ベルト１、シートＰ、加圧ローラ３３が最初に重なる部
分（図中Ｄ部）では、定着ベルト１と発熱体３２の間に
該侵入ガイド部５１の作用により、空気抜け用の空間５
２が形成され、裏面側に抜けて来た空気を排気できるの
で、定着ベルト１及び加圧ローラ３３より温められ、膨
張した空気を円滑に定着ベルト１と転写材シートＰ間よ
り逃がすことが可能になり、より好ましい。

【００４１】

【発明の効果】請求項１、２、３に係る発明によれば、
例えば定着ニップ部での加熱により発生する水蒸気およ
び膨張した空気を定着ベルトを介して逃がすことができ
るので、ニップ入口側へ逃げる空気が減少し、記録材上
のトナー像の乱れを防止することができる。

【００４２】請求項４に係る発明によれば、厚み方向の
みならず、横方向にも水蒸気を逃がすことができ、より
一層定着時における記録材上のトナー像の乱れを防止す
ることができる。

【００４３】請求項５に係る発明によれば、トナーが微
細孔を塞いでしまうことなく、効率よく空気抜きのみを
行なうことができる。

【００４４】請求項６に係る発明によれば、定着ベルト
の強度を損なうことなく上記の効果を得ることができ
る。

【００４５】請求項７に係る発明によれば、定着後のト
ナー画像面には過度の画像光沢の発生を防止でき、高品
位な画質を得ることができる。

【００４６】請求項８に係る発明によれば、定着ベルト
の例えば裏面側に抜けてきた膨張した空気を定着ベルト
と転写材間より逃がすことが可能となり、円滑な排気が
行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本出願に係る発明の第１の実施の形態を示す定
着ベルトの斜視図。

【図２】図１の拡大断面図。

【図３】本出願に係る発明の第１の実施の形態を示す加
熱定着装置の概略断面図。

【図４】本出願に係る発明の第２の実施の形態を示す定
着ベルトの断面図。

【図５】本出願に係る発明の第３の実施の形態を示す加
熱定着装置の加熱ニップ部の概略断面図。

【符号の説明】

１…定着フィルム２…孔部３…ベース層４…離型層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】加熱手段と加圧手段との間を記録材と共
にベルト部材を通過させる定着ベルトにおいて、前記ベルト部材を水蒸気透過性に形成したことを特徴と
する定着ベルト。
【請求項２】請求項１において、ベルト部材は、ベー
ス層の表面に離型層を形成したことを特徴とする定着ベ
ルト。
【請求項３】請求項１または２において、ベルト部材
は、厚み方向に穿設された無数の孔部により水蒸気透過
性を得るようにしていることを特徴とする定着ベルト。
【請求項４】請求項１または２において、ベルト部材
は連立気泡性の発泡部材により形成されて水蒸気透過性
を得ていることを特徴とする定着ベルト。
【請求項５】請求項１ないし４のいずれかにおいて、
水蒸気透過性を得るための孔部は、記録材に担持される
トナーの粒径の３乃至９割程度の孔径であることを特徴
とする定着ベルト。
【請求項６】請求項１ないし５において、水蒸気透過
性を得るための孔部の開口率は、５乃至２５％程度とし
たことを特徴とする定着ベルト。
【請求項７】請求項１ないし６のいずれかに記載の定
着ベルトを採用したことを特徴とする加熱定着装置。
【請求項８】請求項７において、定着ベルトと加熱手
段との間に空気抜け用の空間を形成したことを特徴とす
る加熱定着装置。