JP2002196598A - 画像定着装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像の定着性を維持しつつウォームアップ時
間を短縮できる画像定着装置及び該画像定着装置を用い
た画像形成装置を提供する。 【解決手段】 一次定着部１１０を、一次定着ローラ１
１１と加圧ローラ１１５とから構成し、その加圧力Ｐ１
を約２ＭＰａ、温度Ｔ１を室温付近のままにする。二次
定着部１２０を、二次定着ローラ１２１と定着搬送ベル
ト１２５とから構成し、その加圧力Ｐ２を約２０ｋＰ
ａ、温度Ｔ２を９５℃にする。これにより、一次定着部
でトナー同士を圧縮しトナーと記録紙との密着性を高
め、二次定着部での圧力が弱くても画像を良好に定着さ
せる。この結果、二次定着ローラの熱容量を低く抑える
ことができ、従来数分かかっていたウォームアップ時間
を、２０秒程度で完了させることができた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、熱可塑性の成分を
含有する像形成物質を用いて記録媒体上に作像した画像
を、加熱により軟化或いは溶融して該記録媒体上に定着
する画像定着装置及び該画像定着装置を有する画像形成
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、熱可塑性の成分を含有する像形成
物質を用いて記録媒体上に作像した画像の画像定着装置
としては、熱可塑性樹脂もしくは熱可塑性エラストマー
等の熱可塑性の物質を含有する像形成物質からなる画像
を加熱によって軟化或いは溶融し、その像形成物質形状
を変形させて定着させるものが知られている。この種の
画像定着装置においては、加熱された像形成物質を記録
媒体表面の凹凸に応じて効率よく変形させるために、ま
た像形成物質同士の結合を高めるために、加熱と同時に
加圧も行うようになっている。

【０００３】その一例としては、表面移動体として、表
面を互いに接触させながら回転する加熱ローラと押圧ロ
ーラとを備えるものが知られている。これらローラの少
なくとも一方は、その周面に弾性部を有し、これをもう
一方のローラとの接触領域で自在に変形させて両ローラ
の密着性を高めるようになっている。両ローラは、記録
紙等の記録媒体の画像形成面を加熱ローラに接触させる
ように、記録媒体を互いの接触部に挟み込む。そして、
記録媒体上で画像を構成する像形成物質を加熱ローラに
よって加熱しながら両ローラ間で押圧して記録媒体上に
定着させる。このとき、画像の定着性を良好にするため
には、両ローラ間の押圧力をある程度大きくする必要が
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、両ローラ間
の押圧力を大きくするためには、ローラの強度を増加さ
せなければならなず、これらローラの芯金の体積を大き
くすることが必要となる。例えば、加熱ローラとしてハ
ロゲンヒータを内包した中空の金属ローラの表面に高離
型性のフッ素樹脂等をコーティングしたものを用いてい
る場合、金属ローラ芯金の肉厚を厚くする必要が生じ
る。この結果、加熱ローラ自身の熱容量が増大し、加熱
ローラのスイッチを入力してから定着可能な温度に昇温
するまでの時間(以下、ウォームアップ時間という）が
長くなってしまうという不具合が生じる。

【０００５】尚、上記ウォームアップ時間の長時間化と
いう不具合は、加熱ローラのようなローラ形状のものに
限らず、加熱と加圧とを同時に行う構成の画像定着装置
であれば常に生じる恐れがある。

【０００６】本発明は以上の問題点に鑑みなされたもの
であり、その目的とするところは、画像の定着性を維持
しつつウォームアップ時間を短縮できる画像定着装置及
び該画像定着装置を用いた画像形成装置を提供すること
である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１の画像定着装置は、熱可塑性の像形成物質
によって形成された画像を担持する記録媒体に所定の温
度及び所定の圧力を加えることによって、該像形成物質
を溶融し該記録媒体上に定着させる画像定着装置におい
て、上記画像定着装置を、上記画像を担持する記録媒体
に、所定の温度Ｔ１及び所定の圧力Ｐ１を加える一次定
着手段と、該一次定着手段で所定の温度Ｔ１及び所定の
圧力Ｐ１が加えられた後の該記録媒体に、所定の温度Ｔ
２及び所定の圧力Ｐ２を加える二次定着手段とから構成
し、Ｔ１とＴ２との関係及び、Ｐ１とＰ２との関係が、 Ｔ１＜Ｔ２ Ｐ１＞Ｐ２ を満たすことを特徴とするものである。ここで、上記一
次定着手段における所定の温度Ｔ１とは、加熱手段によ
って所定温度に加熱する場合のみでなく、場合によって
は室温を利用する場合も考えられる。

【０００８】請求項１の画像定着装置においては、一次
定着手段と二次定着手段との二段階で記録媒体に画像を
定着させるように構成し、一次定着手段で主に加圧によ
って像形成物質層の圧縮を行うと共に、像形成物質と記
録媒体表面構造との密着性を高めておく。一次定着手段
による一次定着部では強い圧力Ｐ１がかかるため、一次
定着部で記録媒体を挾持する部材(以下、一次定着部材
という）の機械的な強度を高める必要がある。しかし、
ここでは画像を記録媒体に完全に定着させる必要はない
ので、二次定着手段による二次定着部の温度Ｔ２より低
い温度Ｔ１で加熱すればよい。一次定着部材の機械的な
強度を高めた結果、一次定着部材の熱容量が大きくなっ
てしまうが、一次定着部材の設定温度を十分に低く抑え
ることによって一次定着部材のウォームアップ時間は二
次定着部材のウォームアップ時間と同等とすることが可
能である。一方、二次定着手段は、一次定着手段より高
い温度Ｔ２で像形成物質を加熱軟化溶融し、像形成物質
同士あるいは像形成物質と記録媒体との結合力を高めて
定着を完了させる。一次定着手段で既に像形成物質同士
を圧縮し像形成物質と記録媒体との密着性を高めている
ため、二次定着手段による二次定着部では大きな力で加
圧しなくても加熱による定着を良好に行うことができ
る。よって、二次定着部で記録媒体を挾持する部材（以
下、二次定着部材という）に大きな機械的強度が要求さ
れない。従って、二次定着部材のうちの加熱部材の熱容
量が大きくなることがなく、加熱部材を一次定着部より
高い温度に加熱するために要するウォームアップ時間が
機械的強度の影響で長くなることを避けることができ
る。

【０００９】また、請求項２の画像定着装置は、請求項
１の画像定着装置において、上記二次定着手段のみに加
熱手段を設けたことを特徴とするものである。

【００１０】請求項２の画像定着装置においては、二次
定着手段のみに加熱手段を設け、一次定着手段には加熱
手段を設けないようにし、一次定着手段では加熱のため
のエネルギー消費が発生しないようにする。この場合、
一次定着手段では、加熱作用による像形成物質の軟化溶
融は期待できないためにより圧力Ｐ１を大きくすること
が必要となるが、熱容量を気にせずに機械的な強度を上
げることができる。

【００１１】請求項３の画像定着装置は、請求項１又は
２の画像定着装置において、上記一次定着手段に、上記
記録媒体側に向かって上記像形成物質を押さえつけるよ
うな１方向の力を発生させる１方向力発生手段を設けた
ことを特徴とするものである。

【００１２】ここで、像形成物質を担持している記録媒
体を上下の一方向又は両方向から機械的に押圧すると、
像形成物質は記録媒体側に向かって押さえつけられると
共に、記録媒体とは逆側に接触している部材側にも押さ
えつけられることになる。

【００１３】請求項３の画像定着装置においては、１方
向力発生手段が発生させる力によって像形成物質を記録
媒体側の１方向に向かって押さえつけ、像形成物質が静
電的な作用などによって一次定着部材や一次定着部周辺
の部材に付着することを防止する。また、像形成物質と
記録媒体との間もしくは像形成物質同士の密着力が高ま
ることも期待できる。

【００１４】請求項４の画像定着装置は、請求項１，２
又は３の画像定着装置において、上記二次定着手段に、
上記記録媒体側に向かって上記像形成物質を押さえつけ
るような１方向の力を発生させる１方向力発生手段を設
けたことを特徴とするものである。

【００１５】請求項４の画像定着装置においては、１方
向力発生手段が発生させる力によって像形成物質を記録
媒体側に向かって押さえつけ、像形成物質が静電的な作
用などによって二次定着部材や二次定着部周辺の部材に
付着することを防止する。また、像形成物質と記録媒体
との間もしくは像形成物質同士の密着力が高まることも
期待できる。

【００１６】請求項５の画像定着装置は、請求項３又は
４の画像定着装置において、上記１方向力発生手段を、
上記記録媒体側に向かって上記像形成物質を押し付ける
ような向きの電界を形成する電界形成手段によって構成
したことを特徴とするものである。

【００１７】請求項５の画像定着装置においては、電界
形成手段が形成する電界によって像形成物質を記録媒体
側に確実に押さえつけるようにし、像形成物質と記録媒
体との間もしくは像形成物質同士の密着力を高める。

【００１８】請求項６の画像定着装置は、請求項１，
２，３，４又は５の画像定着装置において、上記一次定
着手段の上記圧力Ｐ１を調整する圧力調整手段を設けた
ことを特徴とするものである。

【００１９】請求項６の画像定着装置においては、圧力
調整手段によって必要に応じて一次定着手段の圧力Ｐ１
を調整する。一次定着手段の圧力Ｐ１は二次定着手段の
圧力Ｐ２に比して大きいため、例えば、加圧により破壊
され易い材質の記録媒体を一次定着部材で挾持すると破
壊してしまうというような不具合を生じる場合がある。
このように一次定着部の圧力Ｐ１が強すぎるときには、
一次定着部材の圧力Ｐ１を低下させて記録媒体を破壊し
てしまわぬようにする等、記録媒体の種類に応じて圧力
Ｐ１を調整する。また、例えば定着工程が待機状態とな
っているときには、圧力Ｐ１を解除し、一次定着部で圧
接状態にある一次定着部材の永久変形等を防ぐ。

【００２０】請求項７の画像形成装置は、熱可塑性の物
質を含有する像形成物質を用いて記録媒体上に画像を形
成する画像形成手段と、該画像を該記録媒体上に定着さ
せる画像定着手段とを有する画像形成装置において、上
記画像定着手段として、請求項１，２，３，４，５又は
６の画像定着装置を用いることを特徴とするものであ
る。

【００２１】請求項７の画像形成装置においては、記録
媒体上に形成した画像を請求項１，２，３，４，５又は
６の画像定着装置を用いて定着することによって、画像
の定着性を維持しつつ画像形成装置内の画像定着装置に
かかるウォームアップ時間を短縮させる。これによっ
て、画像形成装置全体のウォームアップ時間を短縮させ
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を画像形成装置であ
る湿式電子写真複写機と乾式電子写真複写機に適用した
実施形態１と２について説明する。

【００２３】〔実施形態１〕図１は実施形態１にかかる
湿式電子写真複写機(以下、湿式プリンタという）の概
略構成図である。図において、湿式プリンタは、画像形
成手段として４つの画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１
Ｃ、１Ｂｋを備えている。また、転写装置６０や画像定
着手段としての画像定着装置（以下、単に定着装置とい
う）１００も備えている。

【００２４】まず、これら装置のうち、画像形成ユニッ
ト１について説明する。上記画像形成ユニット１Ｙ、１
Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋは、イエロー画像、マゼンタ画像、シ
アン画像、ブラック画像を形成するものであり、それぞ
れ、感光体ドラム１０、帯電装置２０、図示しないレー
ザー書き込みユニット、現像装置４０、ドラムクリーニ
ングブレード５０、除電ランプ５１などを備えている
（以下、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローをそれ
ぞれＢｋ、Ｃ、Ｍ、Ｙと記す）。

【００２５】上記感光体ドラム１０は、図示しない駆動
手段によって図中矢印方向に回転駆動されるように構成
され、この感光体ドラム１０の周囲に、上記帯電装置２
０、現像装置４０、ドラムクリーニングブレード５０、
除電ランプ５１が配設されている。

【００２６】上記感光体ドラム１０表面はその回転移動
に伴い、帯電装置２０によって一様に帯電せしめられた
後、上記レーザー書き込みユニットからレーザー光３０
が照射されてＹ、Ｍ、Ｃ又はＢｋ用静電潜像を担持す
る。これら静電潜像は、液体現像剤を用いる現像装置４
０によって感光体ドラム１０上でＹ、Ｍ、Ｃ又はＢｋ画
像に現像された後、後述の中間転写ベルト上に転写され
る。転写終了後の感光体ドラム１０表面は、ドラムクリ
ーニングブレード５０によって未転写の液体現像液が除
去された後、除電ランプ５１によって除電される。

【００２７】画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂ
ｋの各現像装置４０は、それぞれ、溶媒としての１００
[ｃＳｔ]の粘度のジメチルポリシロキサンオイル中に
Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋトナーが分散された液体現像剤を用い
て、上記Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋ用静電潜像を上記Ｙ、Ｍ、
Ｃ、Ｂｋ画像に現像する。

【００２８】有色粒子であるこれらＹ、Ｍ、Ｃ、Ｂｋト
ナーは、それぞれ、５０［℃］で軟化を開始する熱可塑
性物質としての変性エポキシ系樹脂に、有色微粒子であ
る着色顔料（ジスアゾイエロー、キナクリドン、銅フタ
ロシアニン又はカーボンブラック）、電荷制御剤及び分
散剤が配合されたものである。その平均粒径は約３［μ
ｍ］に調整されている。

【００２９】各現像装置４０の基本的な構成は次の通り
である。即ち、現像装置４０は、液体現像剤１８を収容
する現像剤タンク４２、感光体ドラム１０表面に接する
ように配設された現像ローラ４１、塗布ローラ４３、除
去ブレード４４などを備えている。

【００３０】上記塗布ローラ４３は、現像剤タンク４２
から汲み上げた液体現像剤１８を現像ローラ４１表面に
塗布する。この塗布により、現像ローラ４１上には均一
な厚みの現像液薄層が形成される。現像ローラ４１に
は、図示しない電源によって正極性の現像バイアスが印
加されている。

【００３１】上記現像ローラ４１と感光体ドラム１０と
の当接位置である現像領域まで搬送された上記現像液薄
層中のトナー（正極性）のうち、感光体ドラム１０の静
電潜像との対向位置にあるものは、現像バイアスが印加
される現像ローラ４１表面から静電潜像に向けて電気泳
動する。また、感光体ドラム１０の地肌部（非潜像部
分）との対向位置にあるものは、現像ローラ表面に向け
て電気泳動する。これらの電気泳動により、感光体ドラ
ム１０上の静電潜像には、液体現像剤１８が付着する。

【００３２】現像終了後の現像ローラ４１に残留する上
記現像液薄層は、上記除去ブレード４４によってローラ
表面から除去され、重力によって現像剤タンク４２内部
に戻る。

【００３３】次に、上記転写装置６０について説明す
る。この転写装置６０は、中間転写ベルト６１、駆動ロ
ーラ６２、二次転写バイアスローラ６３、２つの張架ロ
ーラ６４、６５、４つの１次転写バイアスローラ６６、
６７、６８、６９、ベルトクリーニングローラ７０、ロ
ーラクリーニングブレード７１、二次転写押圧ローラ７
２などを備えている。

【００３４】無端状に形成された上記中間転写ベルト６
１は、カーボン粉末が分散された中抵抗の導電性ゴム
に、ベルト表面の平滑性を向上させるためのフッ素系樹
脂が表面コートされた無端状のベルトである。この中間
転写ベルト６１は、駆動ローラ６２、二次転写バイアス
ローラ６３、２つの張架ローラ６４、６５によって張架
されながら、駆動ローラ６２の回転駆動によって図中矢
印方向に無端移動せしめられる。この無端移動により、
中間転写ベルト６１表面は画像形成ユニット１Ｙ、１
Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの感光体ドラム１０に順次接触する。

【００３５】上記１次転写バイアスローラ６６、６７、
６８、６９は、それぞれ中間転写ベルト６１をその裏面
から画像形成ユニット１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｂｋの感光
体ドラム１０に向けて押圧するように配設されており、
１次転写ニップを形成する。このような１次転写ニップ
を形成する１次転写バイアスローラ６６、６７、６８、
６９には、図示しない電源によって負極性の一次転写バ
イアスが印加される。この１次転写バイアスの印加によ
り、各１次転写ニップには１次転写電界が形成される。
感光体ドラム上で現像された上記Ｙ画像、Ｍ画像、Ｃ画
像、Ｂｋ画像は、上述のように正極性に帯電したＹトナ
ー、Ｍトナー、Ｃトナー、Ｂｋトナーを極めて高濃度に
含んでおり、１次転写ニップにおける上記１次転写電界
やニップ圧などの作用によって中間転写ベルト６１上に
１次転写される、この１次転写は、中間転写ベルト６１
表面に上記Ｙ画像、Ｍ画像、Ｃ画像、Ｂｋ画像が順次重
ね合わせて転写されるように行われ、このような重ね合
わせの転写によって中間転写ベルト６１上にはフルカラ
ー画像が形成される。

【００３６】上記二次転写バイアスローラ６３は、図示
のように正極性の二次転写バイアスが印加され、中間転
写ベルト６１を介して二次転写押圧ローラ７２に押圧さ
れている。この押圧により、両ローラ間には二次転写ニ
ップが形成されている。中間転写ベルト６１上に形成さ
れた上記フルカラー画像は、ベルトの無端移動に伴って
この二次転写ニップに進入する。一方、図示しない給紙
手段は、記録媒体としての記録紙２００を、フルカラー
画像に重ね合わせ得るタイミングで二次転写ニップに向
けて送り出す。二次転写ニップでは、二次転写バイアス
の影響によって形成される二次転写電界やニップ圧の作
用で、中間転写ベルト６１上のフルカラー画像が記録紙
２００上に二次転写される。

【００３７】上記ベルトクリーニングローラ７０は、接
地された上記駆動ローラ６２との間に中間転写ベルト６
１を挟み込むように配設され、ベルトの画像転写面に接
触した状態で負極性のクリーニングバイアスが印加され
る。二次転写終了後の中間転写ベルト６１表面に残留す
る未転写の液体現像剤１８は、このクリーニングバイア
スの影響によってクリーニングローラ７０上に移動す
る。そして、ローラクリーニングブレードによってクリ
ーニングローラ７０から除去される。

【００３８】上記二次転写ニップを通過した記録紙２０
０は、上記定着装置１００内でフルカラー画像が定着せ
しめられた後、機外へと排出される。

【００３９】次に、上記湿式プリンタに本発明の特徴的
な構成を備える上記定着装置１００を用いた実施例１〜
４について説明する。

【００４０】〔実施例１〕図２は、実施例１にかかる定
着装置１００の概略構成を示す平面図である。図におい
て、定着装置は、記録紙を搬送方向上流側で挾持する一
次定着手段としての一次定着部１１０と一次定着部１１
０を通過しその挾持から開放されたところを再び挾持す
る二次定着手段としての二次定着部１２０とからなって
いる。一次定着部１１０は、一次定着ローラ１１１と加
圧ローラ１１５とからなる一次定着部材によって構成さ
れ、二次定着部１２０は、二次定着ローラ１２１と定着
搬送ベルト１２５とからなる二次定着部材によって構成
され、一次定着ローラ１１１と加圧ローラ１１５とのニ
ップ部、二次定着ローラ１２１と定着搬送ベルト１２５
とのニップ部でそれぞれ記録紙を挾持搬送しながら画像
を定着するようになっている。

【００４１】一次定着部１１０について説明する。一次
定着ローラ１１１は、芯金として外径φ６０ｍｍのアル
ミニウムを用い、その表層を陽極酸化処理したものに、
陽極酸化処理によりアノード酸化皮膜を３０μｍの厚さ
で形成し、最終的にフッ素樹脂含浸によって封孔処理を
して使用した。加圧ローラ１１５は、芯金１１５ａとし
て外径φ５４ｍｍのステンレスを用い、その表層に厚み
３ｍｍのエピクロロヒドリンゴム層１１５ｂを設けた。
一次定着ローラ１１１に対して加圧ローラ１１５を押圧
し、定着ローラ表面移動方向に５ｍｍ、幅方向に３２０
ｍｍのニップ領域を形成し、その加圧力ｐ１が約２ＭＰ
ａとなるようにした。また、一次定着ローラ１１１の表
面線速を１５０ｍｍ/ｓとし、一次定着ローラ１１１と
加圧ローラ１１５にはどちらも加熱装置を設けず、両者
の温度Ｔ１は室温付近のままにした。

【００４２】二次定着部１２０について説明する。二次
定着ローラ１２１は、芯金として外径φ４０ｍｍ、肉厚
が０．７ｍｍのアルミニウムを用い、その表層に５０μ
ｍの厚さでＰＦＡ（テトラフルオロエチレン−パーフル
オロアルキルビニルエーテル共重合体）層を設けた。そ
の内部には加熱手段としての１０００ｗのハロゲンラン
プ１２２を配設している。定着搬送ベルト１２５は、厚
み０．３ｍｍのステンレスベルトの表層に厚み０．２ｍ
ｍのシリコーンゴム層を設けた無端状のベルトで、２箇
所でローラ１２６ａ、ｂで張架し、二次定着ローラ１２
１に対して、定着搬送ベルト表面移動方向に２２ｍｍ、
幅方向に３２０ｍｍのニップ領域を形成し、その加圧力
Ｐ２が約２０ｋＰａとなるようにした。また、二次定着
ローラ１２１の表面線速を１５０ｍｍ/ｓ、温度Ｔ２を
９５℃にした。

【００４３】図３（ａ）〜（ｃ）は、記録紙上に画像が
定着されていく様子を示した説明図である。図３（ａ）
に示すように、フルカラー画像が二次転写された直後
は、着色微粒子としてのトナーＴがキャリア中に抱きこ
まれた状態となっており、トナーと記録紙との密着度が
さほど高い状態ではない。このような状態の記録紙２０
０が、先ず一次定着部１１０の一次定着ローラ１１１と
加圧ローラ１１５との間に向けて搬送され、両ローラ間
に約２ＭＰａの圧力で挟まれる。図３（ｂ）に示すよう
に、一次定着部１１０での加圧作用によってトナーの一
部が記録紙の繊維中に押し込まれ、またトナー同士の凝
集度が高まった状態となる。同時に、画像中に存在して
いたキャリア成分も加圧の作用によって記録紙の繊維中
に浸透し、トナー粒間に介在している溶媒分も限りなく
減少する。この状態になると、次の二次定着部１２０で
は特に大きな加圧力を加えなくとも供給される熱エネル
ギーのみによってトナー同士、或いはトナーと記録紙と
が結合しやすくなる。この状態の記録紙を二次定着部１
２０の二次定着ローラ１２１と定着搬送ベルト１２５と
の間に向けて搬送する。二次定着部１２０では、所定の
温度に立ち上げるためにハロゲンランプ１２２がＯＮさ
れ、ウォームアップが開始されている。そして約２０秒
程度かけて所定の温度に立ち上がった後、二次定着ロー
ラ１２１と定着搬送ベルト１２５との間に記録紙が挾持
搬送される。このようにして挟まれた記録紙２００上の
フルカラー画像中の各色トナーは、二次定着ローラ１２
１によって加熱せしめられて溶融し、図３（ｃ）に示す
ように記録紙２００に定着せしめられる。

【００４４】以上実施例１の定着装置においては、一次
定着装置によってトナー同士を圧縮しトナーと記録紙と
の密着性を高めているため、二次定着部１２０では大き
な力で加圧しなくても加熱によってトナーを溶融し、良
好に定着させることができる。よって、二次定着ローラ
１２１に要求される機械的強度を十分低減させることが
でき、二次定着ローラ１２１の熱容量も十分に小さくす
る事ができた。その結果、従来同様の定着効果を得るた
めには数分かかっていたウォームアップ時間が、本実施
例１では２０秒程度で完了させることができ、しかも定
着性を良好に維持することができた。

【００４５】以上の実施例１の例では、トナーやキャリ
アの材料の選択を含む現像剤の設計条件及び、記録紙上
に形成されるトナー画像の形成条件次第ではさらに低温
での定着が可能であり、同時にウォームアップ時間を短
縮する事が可能と思われる。

【００４６】〔実施例２〕図４は、実施例２にかかる定
着装置の概略構成を示す平面図である。この定着装置
も、実施例１と同じく一次定着部１１０と二次定着部１
２０とからなっており、それぞれの材質も同じものを用
いている。また、トナーがキャリア中で保持する電荷極
性は、正の極性となっている。実施例１と異なる点は、
一次定着部１１０の一次定着ローラ１１１芯金から加圧
ローラ芯金１１５ａに向けて５００μＡのバイアス電流
を流すための電荷形成手段としての一次定着バイアス電
源１１６を設けたことである。

【００４７】以上の装置において、一次定着ローラ１１
１と加圧ローラ１１５間に流される電流によって、正電
荷を保持するトナーを記録紙側に押さえつけるような向
きの１方向力が形成される。これにより、トナーが記録
紙の構造内のさらに深層にまで押し込まれ、且つトナー
と記録紙との密着性及びトナー同士の凝集度を高める事
ができる。同時に、トナーの一次定着ローラ１１１への
静電的な付着力を十分に低減する事ができる。

【００４８】その結果、実施例１における加圧作用のみ
の一次定着機構では極微少量のトナーが一次定着ローラ
１１１に付着してしまう恐れがあるのに対して、本実施
例２においては一次定着ローラ１１１へのトナーの付着
をほぼ皆無とする事ができる。尚、実施例１において
は、図２には図示を省略したが一次定着ローラ表面をク
リーニングする一次定着ローラクリーニング手段を設
け、トナーの付着を防止している。

【００４９】以上により、二次定着工程においては特に
大きな加圧力を必要とすることなく、供給される熱エネ
ルギーのみによってトナー同士もしくはトナーと記録紙
との結合をより確実に形成する事が可能となる。

【００５０】〔実施例３〕図５は、実施例３にかかる定
着装置の概略構成を示す平面図である。この定着装置
も、実施例１、２と同じく一次定着部１１０と二次定着
部１２０とからなっており、一次定着部１１０は実施例
１、２と同じものを用いている。また、トナーがキャリ
ア中で保持する電荷極性も正の極性となっている。

【００５１】二次定着部１２０について説明する。この
二次定着ローラ１２１は、芯金として外径φ４０ｍｍ、
肉厚が０．７ｍｍのアルミニウムを用い、その表層に５
０μｍの厚さで体積低効率が１０^１２ΩｃｍのＰＦＡ層
を設けた。

【００５２】更に、二次定着ローラ１２１の周面に接触
するように、３つのバックアップローラ１２７ａ、ｂ、
ｃが設けられている。バックアップローラ１２７ａ、
ｂ、ｃは、芯金１２８ａ、ｂ、ｃとして外径φ８ｍｍの
ステンレスを用い、その表層に厚み３ｍｍのエピクロロ
ヒドリンゴム層１２９ａ、ｂ、ｃを設けた。二次定着ロ
ーラ１２１に対してバックアップローラを押圧し、二次
定着ローラ表面移動方向に２２ｍｍ、幅方向に３２０ｍ
ｍの記録紙２００と二次定着ローラとの接触領域を確保
し、その加圧力がバックアップローラ１本当たり約４０
ｋＰａとなるようにした。

【００５３】そして、この二次定着ローラ芯金からバッ
クアップローラ芯金に向けて５００μＡの二次定着バイ
アス電流を流すための電荷形成手段としての二次定着バ
イアス電源１３０を設けた。

【００５４】以上の構成の定着装置に到達した記録紙
は、一次定着部１１０ではトナーと記録紙との密着性及
びトナー同士の凝集度が高められて二次定着部１２０に
搬送される。

【００５５】そして、実施例３においては、二次定着部
１２０で挾持する記録紙２００上のフルカラー画像中の
各色トナーが、二次定着ローラ１２１によって加熱され
溶融されると共に、二次定着バイアス電流の影響で静電
的に記録紙２００表面に引き寄せられながら記録紙２０
０に定着される。このように、二次定着部１２０におい
て、各色トナーを溶融させながら静電的に移動させるこ
とで、二次定着ローラ１２１や周辺部材へのトナーの付
着を略皆無とすることができる。これは、二次定着ロー
ラ１２１をクリーニングするためのクリーニング部材を
設けなくて済むという装置簡素化の効果もある。

【００５６】〔実施例４〕図６及び図７は、実施例４に
かかる定着装置の概略構成を示す平面図である。図６に
示すように、この定着装置の一次定着部１１０と二次定
着部１２０は、実施例３の構成に加えて、実施例２と同
様に、一次定着部１１０の一次定着ローラ１１１芯金か
ら加圧ローラ芯金１１５ａに向けても５００μＡの一次
定着バイアス電流を流している。

【００５７】これによって、一次定着部１１０では実施
例２と同様に、一次定着ローラ１１１へのトナーの付着
をほぼ皆無とすることができると共に、二次定着部１２
０でも実施例３と同様に、二次定着ローラ１２１や周辺
部材へのトナーの付着を略皆無とすることができる。更
に、実施例４の定着装置には、一次定着部１１０の圧力
Ｐ１を調整する圧力調整手段としての圧力調整機構１４
０を設けている。

【００５８】圧力調整機構について図７を用いて説明す
る。この圧力調整機構は、一端が一次定着部１１０の加
圧ローラ回転軸１１５ｂに連結され、他端近傍が上方か
らは本体側に取り付けられたスプリング１４１によって
押下され長手方向中央部を支点１４３として本体側に回
転可能に支持されている加圧アーム１５０と、スプリン
グ１４１で押下されている側とは反対の下方から加圧ア
ーム１５０に接触する偏心カム１４２とから構成してい
る。偏心カム１４２には図示を省略した回転駆動部材が
設けられており、偏心カム１４２を回転することによっ
て、加圧アーム１５０の傾きを変化させ、加圧ローラ１
１５の一次定着ローラ１１１への当接圧力Ｐ１を変化可
能にしている。以下に、上記構成を利用して当接圧力Ｐ
１を変化させる具体例について説明する。

【００５９】一次定着ローラ１１１を回転駆動していな
いとき、偏心カム１４２を回転変位させて加圧アーム１
５０の偏心カム１４２が接する側を押し上げ、結果的に
加圧ローラ回転軸を押し下げさせる。このようにするこ
とによって、加圧ローラ１１５の一次定着ローラ１１１
への加圧力を開放させる。これによって、一次定着ロー
ラ１１１が回転していないときに一次定着ローラ１１１
の決まった領域が長時間加圧ローラ１１５に圧接されて
局所的な永久変形が生じてしまうことを防止できる。

【００６０】また、記録紙としてエンボス紙等の加圧に
よって質感を損ねてしまうと判断されるような材質のも
のを用いるときにも、偏心カム１４２を回転変位させて
一次定着部１１０での圧力Ｐ１を低下させる。これによ
って、記録紙２００の質感を損ねることなく画像の定着
を行うことができる。

【００６１】但し、一次定着部１１０の圧力Ｐ１を低下
させるために定着性が低下してしまう恐れもある。この
低下した定着性を補うために、一次定着部１１０のプロ
セス線速を遅くしたり、二次定着部１２０の温度Ｔ２を
若干高めに設定するなどの方法によって対応することが
可能である。

【００６２】〔実施形態２〕本発明を画像形成装置であ
る乾式カラー画像形成装置（以下、乾式プリンタとい
う）に適用した一実施形態について説明する。図８は、
乾式プリンタ２００の概略構成図である。この装置に
は、電子写真方式によるカラー画像形成プロセスでカラ
ー画像を形成するための画像形成ユニットＡ、Ｂ、Ｃ、
Ｄが設けられている。各画像形成ユニットは、後述する
ような感光体ドラム１０、転写ローラ、露光装置、帯電
ローラ、現像ユニット、クリーニングユニット、除電ラ
ンプ、などをそれぞれ備えている。また、各画像形成ユ
ニットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、その感光体ドラム１０上に、
それぞれ印字色の異なるイエロー（Ｙ）、マゼンタ
（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の画像を形成
するように構成されている。これらの感光体ドラム１０
は、例えば、アモルファスシリコン、セレン等の高硬度
の材料によって表面が被覆されている。また、各感光体
ドラム１０は、それぞれの周面の一部が、各画像形成ユ
ニットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの筺体の開口部から露出し、且
つ、それぞれの露出部が、ほぼ鉛直方向の同一平面に対
して、下方からイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シア
ン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）用の感光体ドラム１０の順
に位置するようにそれぞれ回転自在に配置されている。

【００６３】一方、各画像形成ユニットＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
の側方には、各感光体ドラム１０の露出部の周面に接触
するように、駆動ローラ２０６ａと従動ローラ２０６ｂ
とによって回転自在に張架された転写ベルト２０７が配
設されている。この転写ベルト２０７は、例えば、ポリ
エチレンテレフタレートなどの誘電体により形成され、
転写手段としての転写チャージャ２０８によって分極さ
れて記録紙２００を静電作用により吸引するエンドレス
のベルトで構成されている。前記転写チャージャ２０８
は各感光体ドラム１０に１つずつ対応するように設けら
れ、それぞれ転写ベルト２０７を挟んで感光体ドラム１
０に対向配置されている。

【００６４】また、各感光体ドラム１０の側方には、そ
れぞれの感光体ドラム１０上に各色毎の静電潜像を書き
込むための潜像書き込みユニット２０９が設けられてい
る。この潜像書き込みユニット２０９としては、例え
ば、スキャナなどによって色分解された画像情報に対応
する光信号を半導体レーザから出射させ、回転駆動され
るポリゴンミラーにより該レーザ光を走査し、該レーザ
光の走査光路中に配設された収束用及びポリゴンミラー
の面倒れ補正用のレンズやレーザ光を偏向するミラーな
どを通して、感光体ドラム１０上に色分解された画像情
報に対応する光信号を書き込むものを用いることができ
る。更に、各感光体ドラム１０のそれぞれの外周には、
現像手段としての乾式の現像ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂ
ｋ，と、図示を省略した帯電チャージャ、各感光体ドラ
ム１０上から残留トナーを除去するためのクリーニング
ユニット、除電ランプなどが配設されている。

【００６５】一方、図１において、転写ベルト２０７の
回転方向上流側（最下位に位置する感光体ドラム１０の
下部側）には、給紙カセット２１７に収納された記録紙
２００を一枚ずつ分離給送するための給紙ローラ２１９
と、該給紙ローラ２１９により給送された記録紙２００
を、転写ベルト２０７の手前で一旦待機させた後、感光
体ドラム１０上に形成された黄色画像の先端と該記録紙
２００の先端とを所定のタイミングで給送させるための
レジストローラ２２０とが設けられている。また、転写
ベルト２０７の回転方向下流側の駆動ローラ６ａの上部
には、定着装置１００も設けられている。また、該定着
装置１００の記録紙搬送方向の下流側には、記録紙２０
０を排紙トレイ２２７に排出するための互いに圧接回転
する一対の排紙ローラ２２８が設けられている。

【００６６】上述の現像ユニットＹには黄色画像を形成
するためのイエロー現像剤が、現像ユニットＭには赤色
画像を形成するためのマゼンタ現像剤が、また、現像ユ
ニットＣには青色画像を形成するためのシアン現像剤
が、更に、現像ユニットＢｋには黒色画像を形成するた
めのブラック現像剤が、それぞれ収容されている。

【００６７】これら現像剤は、熱可塑性の有色微粒子で
ある７５[℃]で軟化を開始する変性エポキシ系樹脂に、
着色顔料を配合したものである。この平均粒径は約７
[μm]となっている。

【００６８】また、各カラー現像ユニットＹ，Ｍ，Ｃ，
Ｂｋは、感光体ドラム１０表面に接するように設けられ
た現像ローラ２３１、現像剤を撹拌して感光体ドラム１
０表面の極性と反対の所定の極性に帯電させるためのア
ジテータ(図示せず）、及び、該現像ローラ２３１上に
供給されたトナーを薄層化するためのドクタ(図示せ
ず）などをそれぞれ備えている。

【００６９】このような構成において、各感光体ドラム
１０には、周知のカラー画像形成プロセスによって、そ
れぞれ印字色が異なる画像が形成される。ここでは、図
１において最下位に位置する感光体ドラム１０に対する
画像形成プロセスについてのみ説明する。

【００７０】まず、感光体ドラム１０は回転中に帯電ロ
ーラ(図示せず）からの電荷により一様に帯電される。
次いで、イエロー（黄色）の印字色に色分解された画像
情報に基づいて前記露光装置が駆動され、これにより、
この感光体ドラム１０の帯電部分に静電潜像としてのイ
エロー潜像が形成される。このイエロー潜像はイエロー
現像ユニットＹのイエロー現像剤により現像されて黄色
トナー像となる。

【００７１】一方、給紙ローラ２１９により給紙カセッ
ト２１７から引き出された記録紙２００は、その先端が
レジストローラ２２０のニップ部に当接した状態で待機
状態に維持され、レジストローラ２０と転写ベルト２０
７により転写位置に搬送され、該転写位置で感光体ドラ
ム１０上の黄色トナー像が記録紙２００に転写される。
同様の原理により、次にマゼンタ、シアン、ブラックの
トナー像が感光体ドラム１０に形成され記録紙２００に
重ね転写されてカラー画像が得られる。このようにして
各色画像が順次重ねて転写された記録紙２００は、転写
ベルト２０７から分離され、定着装置１００内でフルカ
ラー画像が定着された後、排紙ローラ２８により排紙ト
レイ２７上に排紙される。

【００７２】次に、上記乾式プリンタに本発明の画像定
着装置を用いた実施例５について説明する。

【００７３】〔実施例５〕上記乾式プリンタの定着装置
１００の構成について説明する。この定着装置１００
は、実施例１と同様に、一次定着部１１０が、一次定着
ローラ１１１と加圧ローラ１１５とからなる一次定着部
材によって構成され、二次定着部１２０が、二次定着ロ
ーラ１２１と定着搬送ベルト１２５とからなる二次定着
部材によって構成され、一次定着ローラ１１１と加圧ロ
ーラ１１５とのニップ部、二次定着ローラ１２１と定着
搬送ベルト１２５とのニップ部でそれぞれ記録紙を挾持
搬送しながら画像を定着するようになっている。

【００７４】尚、一次定着部１１０の構成は、実施例１
と同じなので、説明を省略する。二次定着部１２０につ
いては、二次定着ローラ１２１の表面温度を実施例１で
は９５℃にしていたのに対して、実施例５では１２０℃
にしている。

【００７５】図９（ａ）〜（ｃ）は、実施例５におい
て、記録紙上に画像が定着されていく様子を示した説明
図である。図９（ａ）に示すように、フルカラー画像が
二次転写された直後は、着色微粒子としてのトナーＴ同
士、或いはトナーと記録紙との密着度がさほど高い状態
ではない。このような状態の記録紙２００が、先ず一次
定着部１１０の一次定着ローラ１１１と加圧ローラ１１
５との間に向けて搬送され、両ローラ間に約２ＭＰａの
圧力で挟まれる。図９（ｂ）に示すように、一次定着部
１１０での加圧作用によってトナーの一部が記録紙の繊
維中に押し込まれ、またトナー同士の凝集度が高まった
状態となる。また、トナー同士の凝集密度も高まる。こ
の状態になると、次の二次定着部１２０では特に大きな
加圧力を加えなくとも供給される熱エネルギーのみによ
ってトナー同士、或いはトナーと記録紙とが結合しやす
くなる。この状態の記録紙を二次定着部１２０の二次定
着ローラ１２１と定着搬送ベルト１２５との間に向けて
搬送する。二次定着部１２０では、所定の温度に立ち上
げるために１０００Ｗのハロゲンランプ１２２がＯＮさ
れ、ウォームアップが開始されている。このとき、二次
定着部１２０の熱容量を十分低くできるため、約４０秒
程度のウォームアップ時間で所定の温度に立ち上げるこ
とができる。そして、二次定着ローラ１２１と定着搬送
ベルト１２５との間に記録紙が挾持搬送され、記録紙２
００上のフルカラー画像中の各色トナーは、二次定着ロ
ーラ１２１によって加熱されて溶融し、図９（ｃ）に示
すように記録紙２００に定着される。

【００７６】以上実施例５のように、乾式プリンタに本
発明の定着装置を用いた場合においても、実施例１と同
様に、二次定着ローラ１２１に要求される機械的強度を
十分低減させることができ、二次定着ローラ１２１の熱
容量も十分に小さくする事ができた。その結果、従来同
様の定着効果を得るためには数分かかっていたウォーム
アップ時間が、本実施例５では４０秒程度で完了させる
ことができ、しかも定着性を良好に維持することができ
た。

【００７７】以上、実施例５は、乾式プリンタに実施例
１の構成を適用させたものであるが、上記実施例２乃至
４の構成を適用させても、同様の効果をそれぞれの実施
例に対応する効果と同様の効果を得ることができる。

【００７８】更に、上記乾式プリンタにおいても、トナ
ー材料の選択を含む現像剤の設計条件及び、記録紙上に
形成されるトナー画像の形成条件次第ではさらに低温で
の定着が可能であり、同時にウォームアップ時間を短縮
する事が可能と思われる。

【００７９】尚、上記実施形態１及び２のプリンタは、
どちらもカラープリンタを例に説明したものであるが、
本発明が適用できるのは、これらの構成に限るものでは
なく、モノクロ画像形成用のプリンタ等にも適用するこ
とができる。ただ、上記実施形態１及び２のプリンタの
ように、着色微粒子からなるカラートナーの各色画像を
順次重ね合わせて１つの画像を形成しこの重ね合わせ画
像を記録紙上に担持させたものを、定着部において加熱
溶融し、下層から上層までの各色トナーを均一化するこ
とで所望のカラー画像が得られるものにおいては特に有
効である。

【００８０】

【発明の効果】請求項１乃至６の画像定着装置によれ
ば、加熱と加圧によって画像を定着させる画像定着装置
を一次定着手段と二次定着手段との二段階で構成するこ
とにより、画像の定着性を維持しつつウォームアップ時
間を短縮できるという優れた効果がある。また、一次定
着手段は主に像形成物質層の圧縮を行うためのものなの
で、積極的に加熱する必要はなく、一次定着部を加熱す
るためのエネルギーは低く押さえることができる。ま
た、二次定着部を加熱するウォームアップ時間を短縮す
ることができる。これらのことから、１つの工程で加熱
と加圧を行って画像の定着を行う構成の画像定着装置に
比して低消費エネルギーを実現できるという優れた効果
もある。

【００８１】請求項２の画像定着装置によれば、一次定
着手段には加熱手段を設けていないので、一次定着手段
に加熱手段を設けている場合に比して消費電力を低減す
ることができるという優れた効果がある。また、一次定
着部材は熱容量を気にせずに機械的な強度を上げること
ができ、像形成物質をより確実に圧縮することができる
という優れた効果もある。

【００８２】請求項３の画像定着装置によれば、一次定
着を行う部材や一次定着を行う位置周辺の部材の像形成
物質による汚染を防止することができ、高画質での定着
が可能となるという優れた効果がある。また、像形成物
質と記録媒体との間もしくは像形成物質同士の密着力が
高まった場合は、二次定着手段による加熱定着の効率を
高める事ができるという優れた効果もある。

【００８３】請求項４の画像定着装置によれば、二次定
着部材や二次定着部周辺の部材の像形成物質による汚染
を防止することができ、高画質での定着が可能となると
いう優れた効果がある。特に、一次定着部材やその周辺
の部材の像形成物質による汚染を防止することができる
請求項３に従属する態様では、一次定着部及び二次定着
部ならびに両定着部周辺の部材の汚染を防止することが
でき、より高画質での定着が可能となるという優れた効
果がある。

【００８４】請求項５の画像定着装置によれば、加圧力
に加えて電気的な作用によって、像形成物質を記録媒体
側に確実に押さえつけることができるという優れた効果
がある。

【００８５】請求項６の画像定着装置によれば、必要に
応じて一次定着手段の圧力Ｐ１を調整できるので、一次
転写をより良好に行うことができるという優れた効果が
ある。

【００８６】請求項７の画像形成装置によれば、画像の
定着性を維持しつつウォームアップ時間を短縮できると
いう優れた効果がある。また、画像定着装置にかかる消
費エネルギーを低く抑えることができるため、画像形成
装置全体の消費エネルギーを低く抑えることができると
いう優れた効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１にかかる湿式プリンタの概略構成
図。

【図２】実施例１にかかる定着装置の概略構成を示す平
面図。

【図３】（ａ）（ｂ）（ｃ）は、湿式プリンタにおいて
記録紙上に画像が定着されていく様子を示した説明図。

【図４】実施例２にかかる定着装置の概略構成を示す平
面図。

【図５】実施例３にかかる定着装置の概略構成を示す平
面図。

【図６】実施例４にかかる定着装置の概略構成を示す平
面図。

【図７】実施例４にかかる圧力調整機構の説明図。

【図８】実施形態２にかかる乾式プリンタの概略構成
図。

【図９】（ａ）〜（ｃ）は、乾式プリンタにおいて記録
紙上に画像が定着されていく様子を示した説明図。

【符号の説明】

１ 画像形成ユニット １０ 感光体ドラム １８ 液体現像剤 ２０ 帯電装置 ４０ 現像装置 ４１、２３１ 現像ローラ ５１ 除電ランプ ６０ 転写装置 ６２ 駆動ローラ １００ 定着装置 １０１ 加熱ローラ １０２ 押圧ローラ １１０ 一次定着部 １１１ 一次定着ローラ １１５ 加圧ローラ １１６ 一次定着バイアス電源 １２０ 二次定着部 １２１ 二次定着ローラ １２２ ハロゲンランプ １２５ 定着搬送ベルト １３０ 二次定着バイアス電源 １４０ 圧力調整機構 １４１ スプリング １５０ 加圧アーム ２００ 記録紙

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性の像形成物質によって形成された
   画像を担持する記録媒体に所定の温度及び所定の圧力を
   加えることによって、該像形成物質を溶融し該記録媒体
   上に定着させる画像定着装置において、 上記画像定着装置を、上記画像を担持する記録媒体に、
   所定の温度Ｔ１及び所定の圧力Ｐ１を加える一次定着手
   段と、該一次定着手段で所定の温度Ｔ１及び所定の圧力
   Ｐ１が加えられた後の該記録媒体に、所定の温度Ｔ２及
   び所定の圧力Ｐ２を加える二次定着手段とから構成し、
   Ｔ１とＴ２との関係及び、Ｐ１とＰ２との関係が、 Ｔ１＜Ｔ２ Ｐ１＞Ｐ２ を満たすことを特徴とする画像定着装置。
2. 【請求項２】請求項１の画像定着装置において、 上記二次定着手段のみに加熱手段を設けたことを特徴と
   する画像定着装置。
3. 【請求項３】請求項１又は２の画像定着装置において、 上記一次定着手段に、上記記録媒体側に向かって上記像
   形成物質を押さえつけるような１方向の力を発生させる
   １方向力発生手段を設けたことを特徴とする画像定着装
   置。
4. 【請求項４】請求項１，２又は３の画像定着装置におい
   て、 上記二次定着手段に、上記記録媒体側に向かって上記像
   形成物質を押さえつけるような１方向の力を発生させる
   １方向力発生手段を設けたことを特徴とする画像定着装
   置。
5. 【請求項５】請求項３又は４の画像定着装置において、 上記１方向力発生手段を、上記記録媒体側に向かって上
   記像形成物質を押し付けるような向きの電界を形成する
   電界形成手段によって構成したことを特徴とする画像定
   着装置。
6. 【請求項６】請求項１，２，３，４又は５の画像定着装
   置において、 上記一次定着手段の上記圧力Ｐ１を調整する圧力調整手
   段を設けたことを特徴とする画像定着装置。
7. 【請求項７】熱可塑性の物質を含有する像形成物質を用
   いて記録媒体上に画像を形成する画像形成手段と、該画
   像を該記録媒体上に定着させる画像定着手段とを有する
   画像形成装置において、 上記画像定着手段として、請求項１，２，３，４，５又
   は６の画像定着装置を用いることを特徴とする画像形成
   装置。