JP2004151475A

JP2004151475A - 定着装置

Info

Publication number: JP2004151475A
Application number: JP2002317893A
Authority: JP
Inventors: Shigeru Oki; 繁大木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-10-31
Filing date: 2002-10-31
Publication date: 2004-05-27

Abstract

【課題】プレヒートを有する定着装置においてプレヒート加熱部が記録材の上方で微少間隙をもって配置される構成で、プレヒート部での記録材からのトナーの飛び散りを低減するとともに、飛散したトナーがプレヒート加熱部に付着し、加熱効率が低下してしまうことを防止する。
【解決手段】プレヒート部における記録材搬送用ガイド部材と、プレヒート加熱部との間に、記録材上のトナーの電荷に対し、トナーを記録材に押し付ける方向の電界を、少なくとも記録材がプレーヒート部を搬送されている時間は、印加する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた記録装置に関し、特に高速で加熱溶融定着を行なう定着装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真方式を用いた記録装置においては、トナーを記録体表面に画像として顕像化する工程と顕像化されたトナー画像を記録体に定着する工程を経て記録を行う。定着工程ではトナーが加熱によって融解され、冷却して凝固することによって記録体に融着、即ち定着させる。定着工程は一対の定着ローラにより行うのが一般的であるが、印刷速度が高速の場合は一対の定着ローラのみでは定着強度が不足する。そのため、記録体の予備加熱を行うために、定着ローラの溶融挟持部の前に予備加熱装置（以下、プレヒ一タという）が設けられる。プレヒータは、予備加熱板に加熱部が設けられている。予備加熱板が加熱されると予備加熱板の熱は記録体に伝わり、溶融挟持部に達する以前に記録体は十分な温度に加熱される。これによって定着ローラにより加えられる記録体への熱量は低減できる。図５にプレヒータが設けられた従来の定着装置の概略構成の断面図を示す。３０は加熱部で、板状発熱体３１と耐熱性支持部材３２より構成されている。５０は記録材Ｐのガイド用支持板である。このように構成された装置では、所定の画像形成プロセスを経て記録材Ｐ表面に形成された未定着トナー画像Ｔは、ガイド部材５０と加熱部３０とにより形成された微小間隙を有する１次定着領域Ｈ１で、板状発熱体３１からの放射熱を効率よく吸収し、溶融軟化状態となる。
【０００３】
上記の、ガイド部材５０と加熱部３０とにより形成された微小間隙は、上のトナー画像Ｔに対する加熱効率を良くするために、なるべく狭くするように配置するのが良い。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述の微小間隙を狭くしていくと、ガイド部材５０上を記録材Ｐが搬送されている間に、記録材Ｐ上のトナー画像Ｔから飛び散ったり、飛散してトナーが板状発熱体３１の表面を汚し、長期にわたって装置が使用されていくと、板状発熱体３１の表面のトナー汚れがひどくなり、発熱効率が低下していくという問題があった。
【０００５】
また、記録材Ｐ上のトナー画像Ｔからトナーが飛び散ってしまうという現象自体、最終的に出力される記録材Ｐ上の画像品位（特に文字部での）を劣化させる。従って、本発明の目的は、プレーヒート部の微小間隙を、未定着画像が通過する際に起きるトナー飛び散りによるプレヒート加熱部のトナー汚れを防止するばかりでなく、未定着画像からのトナーの飛び散り自体を低減することにある。さらに、これにより、プレヒート部の微小間隙を狭くすることが可能となり、加熱効率の良い、高速に適した定着装置を提供することでもある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は少なくとも一方のローラに熱源を有する一対の定着ローラと、前記定着ローラに対し記録材搬送方向上流側に、記録材を搬送するための記録材ガイド部材と、前記記録材ガイド部材に所定間隙をもって対向し、記録材を予備的に加熱する予備加熱部とを備えた定着装置において、前記記録材ガイド部材と前記予備加熱部との間に、記録材上のトナーの電荷に対し、トナーを記録材に押し付ける方向に電界を、少なくとも記録材が前記記録材ガイド部材と前記予備加熱部との間を搬送している時間は、印加することを特徴としている。
【０００７】
本発明によれば、記録材ガイド部材と予備加熱板との間に、記録材上の未定着のトナーの電荷に対し、トナーを記録材に押しつける方向に電界を印加するので、記録材上から飛び散ったトナーが、予備過熱板に付着することが防止され、また、記録材上の未定着のトナーの飛び散ることも低減される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
（第１の実施例）
以下、本発明の加熱定着方法及び装置の実施の形態を図面を参照して詳述する。図１は本発明の定着装置の一実施例を示す要部断面の概略構成図である。図中１０は一対のローラーを構成する一方の定着ローラで、内部に加熱源となるヒータ１１を有し、アルミ又は鉄などにより構成された薄肉芯金口ーラ１２の表面に耐熱弾性離型層１３が設けられている。２０は一対のローラを構成する他方の加圧ローラで、前記定着ローラ１０と同様に薄肉芯金口ーラ２１の表面に耐熱弾性離型層２２が設けられ、両ローラの当接部でニップ領域Ｎが形成されるように図示されないバネにより定着ローラ１０側に圧接されている。１４はトナー画像Ｔを表面に坦持した記録媒体Ｐを定着ローラ１０の表面から効率よく分離するための分離ズメ、Ｓ１は温度制御及び温度検知をおこなうためのサーミスタである。３０は本発明の要部をなすプレヒート加熱部で、板状発熱体３１と耐熱性支持部材３２より構成されている。また、耐熱性支持部材３２の一部には開口部が設けられ、開口部内には板状発熱体３１の温度制御を行うためのサーミスタＳ２が板状発熱体３１に接触するように配置されている。制御部４０はＳ１及びＳ２から入力された測定温度に対応する検出データに基づいて前記定着ローラ１０及び板状発熱体３１の表面温度を所定の温度にするための出力データを図示しない電圧供給電源に送り、前記電源より必要な電圧をハロゲンランプなどにより構成された内部ヒータ１１及び板状発熱体３１に供給する。５０は記録材Ｐのガイド用金属支持板、６０はローラ部及びプレヒート加熱部全体の熱拡散防止用保護カバーである。前記のように構成された装置では、所定の画像形成プロセスを経て記録材Ｐ表面に形成された未定着トナー画像Ｔは、ガイド部材５０とプレヒート加熱部３０とにより形成された微少間隙を有する１次定着額域Ｈｌで板状発熱体３１からの放射熱を効率よく吸収し溶融軟化状態となる。その後記録媒体Ｐは、内部ヒータ１１によりその表面が前記板状発熱体の表面温度（Ｔ１＝１３０〜１６０℃）よりは低い所定の温度（ＴＲ＝９０〜１３０℃）に設定された定着ローラ（駆動ローラ）１０と加圧ローラ（従動ローラ）２０とにより形成された２次定着嶺域であるニップ部Ｎを通過後定着ローラ１０の表面から記録媒体Ｐが必要に応じて分離ズメ１４を用いて分離され定着画像が得られる構成となっている。
【０００９】
また、プレヒート加熱部の構成要素である板状発熱体３１は、ＡＩ_２Ｏ_３・ＳｉＯ_２をベースとして粉末絶縁材料中に導電材料として金属Ｓｉを分散させ高温で焼成した自己発熱型セラミックス発熱体であり、ローラ軸方向について電極取り付け部だけ両端側に長くした厚さ２ｍｍ以下の板状に形成されている。また、板状発熱体３１は記録媒体Ｐの走行方向に加熱距離５０ｍｍの長さに設定される。また板状発熱体３１とガイド用金属支持板５０との間隔は、通常２０〜５０ｍｍの間隔をもって配置されるが、本実施例では記録材Ｐ上のトナー画像を効率よく加熱するために、この間隔を５ｍｍとしている。
【００１０】
さらに、板状発熱体３１の直下には、本発明の要部をなす網目状電極３３が少なくとも板状発熱体３１の記録材Ｐと対向する面全体を覆う広さで設けられている。また、この網目状電極３３と板状発熱体３１とは、接触しないように微少間隙が設けられ、本実施例においては、この間隙を２ｍと設定している。そして、この網目状電極３３には、図示しない電源により、定電圧が少なくとも記録材Ｐが、板状発熱体３１とガイド用金属支持板５０との間を搬送している時間は印加されるようになっている。本実施例においては、トナーＴとして、負帯電性のトナーを用いているので、網目状電極３３には−５００（ｖ）の電圧が印加され、また、ガイド用金属支持板５０は、アースに接続される構成となっている。このような構成により、網目状電極３３とガイド用金属支持板５０との間には、記録材Ｐ上のトナーに対し、トナーＴを記録材Ｐ上に押しつける方向の電界が働くので、記録材Ｐ上のトナー画像Ｔが、記録材Ｐ上から飛び散ることが低減されるとともに、飛散したトナーＴが、板状発熱体３１に付着することも防止され、本実施例のように、板状発熱体３１とガイド用金属支持板５０との間隔を５ｍｍと狭くした場合でも、長期にわたって安定した加熱効率が得られるようになった。
【００１１】
（実施例２）
実施例１においては、板状発熱体３１の直下に網目状電極３３を設けたが、図２に示すように網目状電極３３の代わりに、熱通過性があり、かつ、記録材Ｐと対向する面を導電性材料でコーティングした透明ガラス板３４を用いても良い。この透明ガラス板の記録材Ｐと対向する端部３５には、前記の導電コーティング面に電圧を印加できるように金属端子３５が設けられ、この金属端子３５を通して、電圧が印加されるように構成となっている。印加される電圧は実施例１と同じく−５００（ｖ）が印加される。
【００１２】
上記のような場合には、網目状電極３３を用いた場合に比べ形成される電界が、むらがなく一様なものとなるので、板状発熱体３１のトナー汚れがさらに防止できる。
【００１３】
（実施例３）
実施例１、２においては、記録材のガイド部材として、ガイド用金属支持板５０を用いていたが、図３に示すように、金属製の搬送ベルト９２を用いても良い。金属製の搬送ベルト９２は、ＳＵＳやアルミの薄板からなり、その軸方向端部にはアース接続用の端子９３が、図３のように、金属製の搬送ベルト９２の表面に接するように設けられている。また、図中９０、９１は、金属製の搬送ベルト９２を架張し回動させるための駆動ローラ及び従動ローラである。
【００１４】
本実施例においては、記録材Ｐが金属製の搬送ベルト９２上を搬送されている間は、金属製の搬送ベルト９２の搬送速度を可変にできるので、例えば厚紙やＯＨＴ等などのように、普通の紙に比べ加熱が必要となる記録材に対しても、搬送速度を遅くして定着性を良くすることができるので、例えば、定着ローラ１０における表面設定温度を下げられるなど、定着装置全体の設計ラチチュードが増す。
【００１５】
（実施例４）
実施例１〜３においては、プレヒート加熱部における過熱源として板状発熱体３１を用いていたが、加熱源としては、板状発熱体に限定されることなく、一般に定着装置で用いられている他の加熱板、例えばハロゲンヒータ等を用いることもできる。
【００１６】
（実施例５）
実施例１〜３においては、プレヒート部において記録材Ｐを、未定着画像Ｔを担持した表面側に対して、板状発熱体３１からの放射熱でのみ加熱する構成としていたが、本発明は、図４に示すように記録材Ｐの裏面側からも記録材Ｐを加熱する第２のプレヒート加熱部７０を付加した構成においても通用される。図４において、記録材Ｐのガイド用金属支持板５０の裏面側に第２のプレヒート加熱部７０を付加した構成においても適用される、図４において、記録材Ｐのガイド用金属支持板５０の裏面側に第２のプレヒート加熱部７０が密着配置され、第２のプレヒート加熱部７０は、図１に示したプレヒート加熱部の構成と同様に板状発熱体７１と耐熱性支持部材７２により構成され、温度制御用サーミスタＳ３が配置されている。図４の構成では、金属支持板５０全体に板状発熱体７２からの熱が伝導される。
【００１７】
以上のような構成では、記録材Ｐ表面に形成された未定着トナー画像Ｔは、１次定着領域Ｈ１で板状発熱体３１からの放射熱を吸収し、溶融軟化状態となると同時に、第２のプレヒート加熱部７０によって、記録紙自体が加熱されるため、記録紙Ｐ上のトナー画像Ｔが溶融軟化状態となる時間が短縮化されるため、ウォ−ミングアップ時間の短縮、プロセススピードの増加、消費電力の低減等も可能となる。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、記録材ガイド部材と予備過熱板との間に、記録材上の未定着トナーの電荷に対し、トナーを記録材に押しつける方向に電界を、少なくとも記録材が記録材ガイド部材と予備加熱板との間も搬送されている時間は印加するので、記録材上からの未定着トナーＴの飛び散りを低減できるとともに、記録材上から飛散したトナーが予備加熱板に付着することも防止できる。これにより、記録材ガイド部材と予備加熱板との微少間隙を狭く設定することができるので、加熱効率の良い高速に適した定着装置を提供することができるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係る定着装置の概略構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例に係る定着装置の概略構成を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例に係る定着装置の概略構成を示す図である。
【図４】本発明の第５の実施例に係る定着装置の概略構成を示す図である。
【図５】従来の定着装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
１０定着ローラ
１１内部ヒータ
１２薄肉芯金口ーラ
１３耐熱弾性離型層
１４分離ズメ
２０加圧ローラ
２１薄肉芯金口ーラ
２２耐熱弾性離型層
３０プレヒート加熱部
３１板状発熱体
３２耐熱性支持部材
４０制御部
５０ガイド用金属支持板
６０保護カバー
７０第２のプレヒート加熱部
７１板状発熱体
７２耐熱性支持部材
９０駆動ローラ
９１従動ローラ
９２無端ベルト
Ｔトナー画像
Ｐ記録媒体
Ｓ１サーミスタ
Ｓ２サーミスタ
Ｓ３サーミスタ

Claims

少なくとも一方のローラに熱源を有する一対の定着ローラと、前記定着ローラに対し記録材搬送方向上流側に、記録材を搬送するための記録材ガイド部材と、前記記録材ガイド部材に所定間隙をもって対向し、記録材を予備的に加熱する予備加熱部とを備えた定着装置において、
前記記録材ガイド部材と前記予備加熱部との間に、記録材上のトナーの電荷に対し、トナーを記録材に押し付ける方向に電界を、少なくとも記録材が前記記録材ガイド部材と前記予備加熱部との間を搬送している時間は、印加することを特徴とする定着装置。
前記予備加熱板が板状発熱体であり、さらに、該板状発熱体が自己発熱型セラミックス発熱体より形成されていることを特徴とする請求項１に記載の定着装置。
前記記録材ガイド部材を、回動可能な金属製ベルトで構成したことを特徴とする前記請求項１，２のいずれかに記載の定着装置。