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フリーベルトニップ定着技術

省エネルギー・カラー定着技術

定着技術は、トナーを加熱して溶融させた状態で圧力をかけ、用紙内部へのトナーの浸透により画像を用紙の上に定着する技術で、電子写真方式の複合機やプリンターのコア技術の一つです。
カラー定着ではトナーを十分に加熱溶融し、トナー表面を高光沢に仕上げて発色させます。従来の上下ロール(定着ロール、加圧ロール)方式では、大径ロールに厚いゴム層を設けることで、加圧時のトナーとロールの接触面積を確保し、十分な熱が加わるようにしています。しかし、このような大径のロールでは剛性を確保するために厚いコア(ロールの基材)が必要であり、厚いゴム層も含めてロール全体の熱容量が大きくウォームアップ・タイム(印刷可能となるまでの復帰にかかる時間)の短縮に課題がありました。
富士ゼロックスではこの課題を解決するために、図1に示すように加圧ロールをベルトとパッドで構成する方式を導入しました。定着ロールにベルトをあてがうことでトナーとロールの接触面積を確保し、さらに薄肉のコアとゴム層で構成された小径定着ロールを採用することで熱容量を小さくしました。その結果、ウォームアップ・タイムを大幅に短縮しています。
また、この定着方式により、エネルギー消費を抑制すると同時に小型化を実現することができました(図2)。

図1:フリーベルトニップ定着(FBNF)器の構造断面図

図2:従来型定着器とフリーベルトニップ定着器の大きさ比較

進化しつづける“フリーベルトニップ定着(FBNF)技術”

小型化・省エネ対応で高い実績をあげ、多くの富士ゼロックス製品に採用されてきたフリーベルトニップ定着技術はさらに進化を続けています。
近年では製品寿命・信頼性の向上、省エネ性能の向上により高速印刷対応を実現しています。技術的には加熱ランプに発熱効率の高いランプを採用し、加熱効率を向上させました。
さらにランプの最適配置によって、ウォームアップ時、待機時、用紙走行時の各状態における定着ローラーの温度分布を均等化することで、加熱のための消費電力をさらに低減しています。また、定着ベルト内部の摺動部材には経時による摩擦係数の変化が少ない材料を新規に開発し、部品の長寿命化と駆動モーターの省電力化を実現しました。
この定着技術は超小型のプリンターにも導入されています。定着ロール径をさらに小径にしてウォームアップ・タイム短縮と小型化のメリットを活かしています。ロールを小径化すると、プリント1枚あたりのロール回転数が増加し、ロール表面層の耐久性が問題になりますが、ロール基材とコーティング・ゴムの接着強度を高め、耐久性の高い材料開発を行い、この課題を解決しました。

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