JP2002268419A

JP2002268419A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002268419A
Application number: JP2001064764A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Fuma; 宏史夫馬
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 2001-03-08
Filing date: 2001-03-08
Publication date: 2002-09-18

Abstract

(57)【要約】【課題】耐久性能の向上した定着ベルトを内設した画
像形成装置を提供すること。【解決手段】少なくとも２本の支持ローラに巻回して
回動可能な定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配置
され前記定着ベルトの内面を加熱する加熱源と、トナー
像を保持する転写材と前記定着ベルトとを重ねた状態で
挟持搬送して加熱加圧することにより前記トナー像を前
記転写材に定着する少なくとも２本の加圧ローラとを備
えた定着装置を有する画像形成装置において、前記定着
ベルトを構成する基体への内周層塗布が、外周層塗布の
前に塗布されて製造された定着ベルトであることを特徴
とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、定着ベルトによる
定着装置を有する複写機、プリンタ等の画像形成装置に
係わる。

【０００２】

【従来の技術】所定の温度範囲に維持された無端状の定
着ベルトの表面に対して、トナー像面側が向くように、
未定着のトナー像を保持する転写材を送り込むととも
に、当該定着ベルトを挟んで対向配置せしめた加圧ロー
ラ等で前記転写材を前記定着ベルトに押圧せしめ、前記
定着ベルトと前記加圧ローラとによる加熱、加圧作用を
介して、前記トナー像を用紙上に定着させるように構成
した、複写機、プリンタ等の電子写真方式を利用した画
像形成装置は公知である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記定
着ベルトの内周面には熱吸収層が塗布されているが、定
着ベルトの外周面にゴム層を形成したあと、内周面に熱
吸収層を塗布していたので、熱吸収層の加熱硬化温度の
上限は、ゴム層の耐熱性により決まるため、十分な熱吸
収層の強度が得られなかった。

【０００４】本発明は、上記の問題点を解決すべくなさ
れたもので、前記熱吸収層の強度を高める製造方法によ
って耐久性能が向上した定着ベルトを内設した定着装置
を有する画像形成装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は下記の構成によ
り達成することができる。

【０００６】（１）少なくとも２本の支持ローラに巻回
して回動可能な定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に
配置され前記定着ベルトの内面を加熱する加熱源と、ト
ナー像を保持する転写材と前記定着ベルトとを重ねた状
態で挟持搬送して加熱加圧することにより前記トナー像
を前記転写材に定着する少なくとも２本の加圧ローラと
を備えた定着装置を有する画像形成装置において、前記
定着ベルトを構成する基体への内周層塗布が、外周層塗
布の前に塗布されて製造された定着ベルトであることを
特徴とする画像形成装置（第１の発明）。

【０００７】（２）少なくとも２本の支持ローラに巻回
して回動可能な定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に
配置され前記定着ベルトの内面を加熱する加熱源と、ト
ナー像を保持する転写材と前記定着ベルトとを重ねた状
態で挟持搬送して加熱加圧することにより前記トナー像
を前記転写材に定着する少なくとも２本の加圧ローラと
を備えた定着装置を有する画像形成装置において、前記
定着ベルトの内周層を硬化させる温度が、金属材である
定着ベルトの基体の焼きなまし開始温度以下であり、か
つ、外周層の架橋温度以上であるよう製造された定着ベ
ルトを内設した定着装置を有することを特徴とする画像
形成装置（第２の発明）。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の一例
を図面に基づいて説明する。

【０００９】なお、本願における記載は請求項の技術的
範囲や用語の意義を限定するものではない。

【００１０】図１はプリンタから成る画像形成装置の全
体構成を示す模式図である。図２は定着ベルトを支持す
る支持ローラを示す斜視図である。

【００１１】図３は定着ベルトのループを示し、（ａ）
は加圧ローラの圧着解除状態、（ｂ）は加圧ローラの圧
着（転写材挟持）状態を示す。

【００１２】図４は定着ベルトの支持ローラに加圧ロー
ラの機能を持たせた一例を示す略図である。

【００１３】図１において、１は画像形成手段であっ
て、ドラム軸１７で回転する感光体１０、各色毎の帯電
手段であるスコロトロン帯電器１１、各色毎の画像書込
手段である露光光学系１２、各色毎の現像手段である現
像スリーブ１６を含む現像器１３、クリーニングブレー
ド１５を含むクリーニング装置１４等から成っている。

【００１４】当該画像形成手段１はイエロー（Ｙ）、マ
ゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）および黒色（Ｋ）の各色の
画像形成プロセス用として４組設けられ、図の矢印Ａに
て示す中間転写ベルト２０の走行方向に対して、Ｙ、
Ｍ、Ｃ、Ｋの順に配置される。

【００１５】図においては、（Ｙ）系列の構成について
のみ参照符号を付けており、他のマゼンタ（Ｍ）、シア
ン（Ｃ）、および黒（Ｋ）の各色毎の像形成手段を構成
する部材については機械的な構成が同じであるので参照
符号は省略されている。

【００１６】各感光体１０は中間転写ベルト２０の横方
向に伸びる直線状の張設面に接触し、接触点で中間転写
ベルト２０の矢印Ａで示す走行方向と同方向、同線速度
で回転する。

【００１７】当該感光体１０は、例えば、アルミ材等に
よって形成される円筒状の基体の外周に、ａ−Ｓｉ層あ
るいは有機感光層（ＯＰＣ）等の感光層を形成したもの
であり、導電層を接地した状態で図の矢印で示す反時計
方向に、例えば８０〜４００ｍｍ／ｓｅｃの線速度にて
回転される。

【００１８】各色毎のスコロトロン帯電器１１は、それ
ぞれ所定の電位に保持された制御グリッドと例えば鋸歯
状電極からなる放電電極を有し、感光体１０の感光層と
対峙して取付けられ、トナーと同極性のコロナ放電によ
って帯電作用を行い、感光体１０に対し一様な電位を与
える。

【００１９】各色毎の露光光学系１２は、ドラム軸１７
と平行に主走査方向に配列された像露光光（画像書込
光）の発光素子としてのＬＥＤ（発光ダイオード）を複
数個アレイ状に並べた線状の露光素子と光集束性光伝送
体（商品名：セルフォックレンズ）等で構成される露光
用ユニットである。

【００２０】各色毎の現像器１３は、感光体１０の周面
に対し所定の間隙を保ち、感光体１０の回転方向と順方
向に回転する例えば厚み０．５〜１ｍｍ、外径１５〜２
５ｍｍの円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミ材
で形成された現像スリーブ１６を有し、現像器１３の内
部には、各々イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン
（Ｃ）および黒色（Ｋ）の一成分或いは二成分現像剤を
収容している。それぞれの現像器１３の現像スリーブ１
６は不図示の突き当てコロにより感光体１０と所定の間
隙、例えば１００〜５００μｍをあけ、層厚８０〜３０
０μｍの現像スリーブ１６上の現像剤が感光体１０と非
接触に保たれており、現像スリーブ１６に対して直流電
圧と交流電圧を重畳した現像バイアスを印加することに
より、非接触の反転現像を行い、感光体１０上にトナー
像を形成する。

【００２１】２は中間転写手段で、中間転写ベルト２
０、不図示の駆動装置から動力が伝達される駆動ローラ
２１、ガイドローラ２２、テンションローラ２３、ガイ
ドローラ２４、従動ローラ２５、感光体１０上に形成さ
れたトナー像を中間転写ベルト２０に転写する転写器２
６および前記中間転写ベルト２０を清掃するクリーニン
グ装置２７等から成っている。

【００２２】前記中間転写ベルト２０は、駆動ローラ２
１とガイドローラ２２、２４とテンションローラ２３お
よび従動ローラ２５とに張架され、矢印Ａで示す時計方
向に回転される。駆動ローラ２１、ガイドローラ２２、
２４および従動ローラ２５は固定位置で回転され、テン
ションローラ２３は不図示のバネ等の弾力により移動可
能に支持されて回転される。

【００２３】また、中間転写ベルト２０は、好ましくは
体積抵抗率が１０⁹Ω・ｃｍ以上、１０¹²Ω・ｃｍ未満
の無端ベルトであり、例えば変性ポリイミド、熱硬化ポ
リイミド、エチレン−テトラフルオロエチレン共重合
体、ポリフッ化ビニリデン、ナイロンアロイ等のエンジ
ニアリングプラスチックに導電材料を分散した厚さ０．
１〜１．０ｍｍの半導電性フィルム基体の外側に、好ま
しくはトナーフィルミング防止層として厚さ５〜５０μ
ｍのフッ素コーティングを行った２層構成のシームレス
ベルトである。

【００２４】２８は中間転写ベルトのトナー像を転写材
Ｐに転写する転写器であり、２９は転写材Ｐを中間転写
ベルト２０から分離する分離除電器である。

【００２５】３０は転写材Ｐを収納する給紙カセット、
３１は送り出しローラ、３２はタイミングローラであ
る。

【００２６】４は定着装置で、金属の基体とシリコンゴ
ムをベルト状に成型した定着ベルト５０とこれを支持搬
送する支持ローラ５１、５２および前記定着ベルト５０
と転写材Ｐとを挟んで加圧加熱する加圧ローラ４２、４
４、ウェブ供給ローラ４６、押圧ローラ４７、ウェブ巻
き取りローラ４８、ウェブ４９、前記定着ベルト５０お
よび前記加圧ローラ４４を内部から所定の温度まで加熱
するハロゲンヒータ４５等を有している。

【００２７】定着ベルト５０は前記ハロゲンヒータ４５
への通電によって熱せられる。その温度は、定着ベルト
５０の近傍に設置された非接触温度センサ４３により検
出され、不図示の温度制御部によって制御される。ま
た、ハロゲンヒータ４５の近傍には、転写材Ｐのサイズ
によって移動し、定着ベルト５０の非通紙部への過剰な
熱供給を回避する遮蔽板４１が設けられている。

【００２８】また、定着ベルト５０は、支持ローラ５
１、５２に張力をかけることなく弛みをもって、もしく
は、ごく弱い張力で張架されている。

【００２９】支持ローラ５２は、不図示の本体駆動装置
から動力を得て、図示した時計方向に回転する。従っ
て、駆動伝達経路は、（１）本体側駆動源、（２）支持
ローラ５２、（３）定着ベルト５０、（４）支持ローラ
５１となる。

【００３０】支持ローラ５１、５２は、両端の支持部材
１４３、１４４間に張り渡した複数本のワイヤ１４１等
で構成され、支持ローラ５１、５２と定着ベルト５０の
接触面積を僅少にするとともに熱容量を極力小さくして
いる（図２参照）。

【００３１】加圧ローラ４２の両端の支持軸には、不図
示のバネ部材によって圧着時には加圧ローラ４４に向か
って所定の加圧が作用し、加圧ローラ４２、４４間に一
定の圧力がかかるようになっている。

【００３２】本実施の形態においては、一対の加圧ロー
ラ４２、４４の圧着時には、加圧ローラ４４が画像形成
装置の本体側に設けた不図示の駆動源により直接駆動さ
れているが、加圧ローラ４２のみ、または、加圧ローラ
４２、４４両方が駆動源により直接駆動されていてもよ
い。したがって、駆動伝達経路は（１）本体駆動源、
（２）加圧ローラ、（３）定着ベルト５０の順となる。

【００３３】一方、定着ベルト５０を回動させるための
駆動力は、通常は前記支持ローラ５２から伝達される
が、前記一対の加圧ローラ４２、４４の圧着時には、加
圧ローラ表面と定着ベルト面との摩擦力として伝達さ
れ、この摩擦力は前記支持ローラ５２と定着ベルト５０
との摩擦力より大きい。

【００３４】従って、前記一対の加圧ローラ４２、４４
の加圧、挟持時には、前記支持ローラ５２に代わって前
記一対の加圧ローラ４２、４４が定着ベルト５０の駆動
を支配することになる。

【００３５】加圧ローラ４２、４４の駆動速度と支持ロ
ーラ５２の駆動速度に微少な差異がある場合には、支持
ローラ５２と定着ベルト５０との間で僅かなずれが生じ
ることになるが、定着ベルト５０は一対の支持ローラ５
１、５２に極めて緩く張架されているため、僅かなずれ
は問題となることはない。

【００３６】次に、本発明に係る定着ベルト５０につい
て説明する。本定着ベルトの特徴は、熱吸収層であるベ
ルトの内周層塗布を、外周層であるシリコンゴムの耐熱
温度以上の設定温度で、外周層塗布の前に行って加熱硬
化させ、耐久性を高めた熱吸収層を得て、定着ベルトの
長寿命化をはかったことにある。

【００３７】すなわち、前記定着ベルト５０の基体に
は、電気鋳造によるニッケルや、溶接後圧延したステン
レスなどが用いられ、基体の内周面には、熱吸収層（例
えば、カーボンを分散させたシリコン樹脂）が形成され
ている。当該熱吸収層である内周層塗布は、基本外周面
をマスキングして、溶媒を溶かした樹脂をスプレイ塗布
し、常温で１〜２時間溶媒を揮発させた後、熱風加熱炉
内で６００Ｋ、１時間加熱硬化されることによって完成
する。その後の製造工程で、外周面にゴム層を塗布し、
４００Ｋ、２時間でゴム層が架橋される。

【００３８】また、基体の金属が焼きなまし状態となっ
たり、引っ張り強度等が低下したりするのを防止するた
めに、基体の材質がニッケルの場合は概ね７００Ｋ以
下、ステンレスの場合は概ね１０００Ｋ以下で内周層を
加熱硬化される。ニッケルあるいはステンレスと称され
る金属でも種々の元素を様々な割合で含ませることによ
り、多くの異なる特性を有するものができるし、これら
以外の金属を用いる場合でも同じことがいえるので、そ
の金属に応じて強度の低下を起こさない温度で内周層を
加熱硬化することが必要である。

【００３９】加圧ローラ４２は、前記定着ベルト５０の
予熱時には、図３（ａ）のように前記定着ベルト５０に
対する加圧から解除されているが、トナーを保持した転
写材Ｐが定着領域に搬送されてくるのに合わせて、不図
示の機構によって上昇して、図３（ｂ）のように転写材
Ｐと定着ベルト５０を挟んで加圧する。これにより、転
写材Ｐに保持されたトナー像は前記定着ベルト５０の持
つ熱と加圧ローラ４２による圧力によって、転写材Ｐ上
に定着される。

【００４０】本実施の形態においては、加圧ローラ４４
は駆動されているため、転写材Ｐおよび定着ベルト５０
の駆動力を必要とせず、定着ベルト５０と転写材Ｐを挟
持搬送することによる負荷は生じない。転写材Ｐが通過
してしまうと加圧ローラ４２の加圧は解除される。

【００４１】従って、加圧ローラ４２等による加圧時に
生じた定着ベルト５０のしわや寄り、速度差による伸び
縮みは、加圧ローラ４２の解除によって解消される。定
着ベルト５０は弛みを持って、もしくはごく弱い張力で
張架されて支持搬送されているため、ベルト自身に大き
な負荷はかからない。

【００４２】転写材Ｐのトナー層には前記定着ベルト５
０の外周のシリコンゴムが当接されるためゴムが変形し
て転写材Ｐやトナー層の凹凸に追従して、均一に接触
し、光沢むらのない均一な定着が行われる。

【００４３】当該加圧ローラ４４の定着ベルト５０を介
した上方には、前記定着ベルト５０へのオイル塗布と清
掃の機能を併せもったウェブ４９が設けられている。定
着ベルト５０の予熱時には、押圧ローラ４７による当該
ウェブ４９の定着ベルト５０への押圧は解除されている
が、画像出力信号に基づいて、転写材Ｐが送られてくる
のに先立って、不図示の既知の機構で押圧ローラ４７は
定着ベルトに押し付けられる。

【００４４】ウェブ４９は、適度なオイル塗布量を前記
定着ベルト５０に付与するためと前記定着ベルト５０か
ら除去したトナーの堆積を当接部分から運び出すための
ものであって、適宜の間欠駆動もしくは極く小さな速度
で前記定着ベルト５０の走行方向とは逆方向（ウェブ供
給ローラ４６から不図示の駆動系で回転するウェブ巻き
取りローラ４８へ）に駆動されるので、前記ウェブ４９
の新たな面が前記定着ベルト５０の当接位置に供給され
る。若干のウォーミングアップ時間が延びることを容認
すれば、ウェブ予熱のため、ウェブ４９をあらかじめ当
接してもよい。

【００４５】また、定着ベルト５０には適量のオイルが
塗布されているため、定着されたトナー像は適度な光沢
を持ち、定着された転写材Ｐは、加圧ローラ４４の曲率
によって容易に定着ベルトから分離され、また、加圧ロ
ーラ４２、４４のニップ部Ｔから出ると外気によって冷
却されるため、分離時のオフセットや分離不良が回避さ
れる。

【００４６】図４のように、定着ベルトの支持ローラに
加圧ローラの機能を持たせたることも可能である。

【００４７】図において、５５は加圧ローラで、不図示
の機構によって上昇し、支持ローラ５６と定着ベルト５
０および転写材Ｐを挟んで加熱加圧する。ただし、支持
ローラ５６は、ハロゲンヒータ４５の熱および加圧ロー
ラ５５の加圧に耐え、かつ、ローラ表面が一様に滑らか
な材質であることが必要である。

【００４８】６０は転写材Ｐを定着装置４へ導く進入ガ
イド板である。６１は定着が完了した転写材Ｐを搬送す
る搬送ローラで、６２は転写材Ｐを機外へ排出する排紙
ローラである。

【００４９】次に、画像形成プロセスについて図１に基
づいて説明する。画像記録のスタートにより不図示の感
光体駆動モータの始動により感光体１０が図１の矢印で
示す反時計方向へ回転され、同時にイエロー（Ｙ）のス
コロトロン帯電器１１の帯電作用により感光体１０に電
位の付与が開始される。

【００５０】感光体１０は電位を付与されたあと、Ｙの
露光光学系１２によって第１の色信号すなわちＹの画像
データに対応する電気信号による画像書込が開始され、
感光体１０の表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電
潜像が形成される。

【００５１】前記の潜像はＹの現像器１３により非接触
の状態で反転現像され、感光体１０上にイエロー（Ｙ）
のトナー像が形成される。次に、感光体１０上のイエロ
ー（Ｙ）のトナー像は転写器２６によって中間転写ベル
ト２０上に転写される。ただし、当該感光体１０はその
周面の線速度が中間転写ベルト２０の走行速度と同速度
で回転する。

【００５２】中間転写ベルト２０へ転写が完了した感光
体１０はブレード１５を有するクリーニング装置１４で
残留トナーが除去され、次のＹの画像形成に入る。

【００５３】次いで、マゼンタ（Ｍ）の画像形成手段１
のスコロトロン帯電器１１によって電位が付与され、露
光光学系１２によってＭの色信号すなわちＭの画像デー
タに対応する画像書込みが行われ、現像器１３による現
像がなされて、Ｍの感光体１０上に形成されたＭのトナ
ー像が、前記Ｙのトナー像と同期がとられ、Ｍの転写器
２６によって、前記のＹのトナー像の上に重ね合わせて
形成される。

【００５４】同様のプロセスにより、シアン（Ｃ）の画
像形成手段１により、Ｃの感光体１０上に形成された、
Ｃの画像データに対応するトナー像が、前記Ｙ、Ｍのト
ナー像と同期がとられ、Ｃの転写器２６によって、前記
のＹ、Ｍのトナー像の上に重ね合わされ、更に、黒色
（Ｋ）の画像形成手段１によりＫの感光体１０上に形成
された、Ｋの画像データに対応するトナー像が、前記
Ｙ、Ｍ、Ｃのトナー像と同期がとられ、転写器１４ｃに
よって、前記のＹ、Ｍ、Ｃのトナー像の上にＫのトナー
像が重ね合わされ、中間転写ベルト２０上にトナー像が
形成される。

【００５５】一方、転写材Ｐは、給紙カセット３０より
送り出しローラ３１によって送り出され、タイミングロ
ーラ３２へ搬送され、タイミングローラ３２の駆動によ
って送り出され、前記中間転写ベルト２０上のトナー像
と同期がとられ、重畳し、トナーと反対極性の電圧が印
加された転写器２８の領域でトナー像が転写材Ｐの表面
に直接転写され、その後、分離除電器２９で中間転写ベ
ルト２０とのトナーの吸着力が弱められ、曲率分離で転
写材Ｐは分離し、進入ガイド板６０を経て、定着装置４
へと向かう。

【００５６】転写材へ転写が完了した中間転写ベルト２
０は、ブレードを有するクリーニング装置２７によって
清掃され、次の画像形成に入る。

【００５７】トナー像を保持した転写材Ｐが、定着領域
のニップ部Ｔに搬送されてくるのに合わせて、加圧ロー
ラ４２が上昇して、転写材Ｐと定着ベルト５０を加圧ロ
ーラ４４とで挟んで加圧し、定着ベルト５０の熱と加圧
ローラ４２、４４の圧力でトナーは転写材Ｐに転写され
る。定着が完了した転写材Ｐは搬送ローラ６１によって
送られ、排紙ローラ６２で機外に排紙される。

【００５８】

【発明の効果】定着ベルトの内周面の熱吸収層をより高
い温度で加熱硬化させることによって、強度が増し、耐
久性能が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】プリンタから成る画像形成装置の全体構成を示
す模式図である。

【図２】定着ベルトを支持する支持ローラを示す斜視図
である。

【図３】定着ベルトのループを示し、（ａ）は加圧ロー
ラの圧着解除、（ｂ）は加圧ローラの圧着（転写材挟
持）状態を示す。

【図４】定着ベルトの支持ローラに加圧ローラの機能を
持たせた一例を示す略図である。

【符号の説明】

１画像形成手段１０感光体２０中間転写ベルト４定着装置４２，４４加圧ローラ４９ウェブ５０定着ベルト５１，５２支持ローラ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも２本の支持ローラに巻回して
回動可能な定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配置
され前記定着ベルトの内面を加熱する加熱源と、トナー
像を保持する転写材と前記定着ベルトとを重ねた状態で
挟持搬送して加熱加圧することにより前記トナー像を前
記転写材に定着する少なくとも２本の加圧ローラとを備
えた定着装置を有する画像形成装置において、前記定着
ベルトを構成する基体への内周層塗布が、外周層塗布の
前に塗布されて製造された定着ベルトであることを特徴
とする画像形成装置。
【請求項２】前記内周層が可視光および赤外光を吸収
可能な材料であることを特徴とする請求項１に記載の画
像形成装置。
【請求項３】前記内周層がシリコン樹脂にカーボンを
分散させた材料であることを特徴とする請求項２に記載
の画像形成装置。
【請求項４】前記定着ベルトの基体が金属材であるこ
とを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記
載の画像形成装置。
【請求項５】前記定着ベルトの外周層の材料がシリコ
ンゴムもしくはフッ素ゴム等の弾性材からなることを特
徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の画
像形成装置。
【請求項６】少なくとも２本の支持ローラに巻回して
回動可能な定着ベルトと、前記定着ベルトの内側に配置
され前記定着ベルトの内面を加熱する加熱源と、トナー
像を保持する転写材と前記定着ベルトとを重ねた状態で
挟持搬送して加熱加圧することにより前記トナー像を前
記転写材に定着する少なくとも２本の加圧ローラとを備
えた定着装置を有する画像形成装置において、前記定着
ベルトの内周層を硬化させる温度が、金属材である定着
ベルトの基体の焼きなまし開始温度以下であり、かつ、
外周層の架橋温度以上であるよう製造された定着ベルト
を内設した定着装置を有することを特徴とする画像形成
装置。