JP2005227550A

JP2005227550A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2005227550A
Application number: JP2004036411A
Authority: JP
Inventors: Kohei Koshida; 越田　　耕平
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-02-13
Filing date: 2004-02-13
Publication date: 2005-08-25

Abstract

【課題】ウェイトタイムの短縮化（オンデマンドで作動）や省電力化を実現するとともに、特にＯＨＴの透過性や光沢紙の定着性の優れた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】給送された転写紙上に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により未定着画像が形成された転写材を熱により定着する定着手段と、前記定着手段の下流へ転写材を案内する搬送路を備えた画像形成装置において、前記搬送路上に転写材の画像形成面側に配置され、転写材搬送方向と直交方向の画像域以上の幅に弾性層を有するゴムローラを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、加熱定着装置を備えた電子写真方式の複写機、プリンタ、記録装置等の画像形成装置に関するものである。

従来、例えばプリンタ、複写機等の画像形成装置において、転写材（転写材シート、印刷紙等）に電子写真プロセスにより形成担持させた目的の画像情報に対応した未定着顕画剤像（未定着トナー画像）を転写材に熱定着させるための加熱装置としては、これまで、一般に熱ローラ方式が多用されていた。

熱ローラ方式の熱定着器３０は、ハロゲンヒータ３１等の内蔵熱源により加熱して所定の温度を維持させた金属製の加熱ローラ（定着ローラ）３０ａと、これに圧接させた加圧ローラ３０ｂを基本構成とし、該ローラの圧接ニップ部（定着ニップ部）に被加熱材としての転写材を導入し搬送させることで加熱ローラ３０ａの熱で転写材Ｐの未定着画像を加熱・加圧定着させるものである（図４）。

最近では、省エネルギー推進の観点から、熱ローラ方式の加熱装置よりも熱伝達効率が高く、装置の立上りも早く、ウェイトタイムの短縮化（オンデマンドで作動）や省電力化が可能となるフィルム加熱方式の加熱装置が例えば特許文献１〜４等に提案されており、実用化もなされている。

この加熱装置は、支持部材に固定支持させた加熱体に被加熱材を耐熱性・薄肉のフィルム材を介して密着させ、フィルム材を加熱体に摺動移動させて加熱体の熱をフィルム材を介して被加熱材へ与える方式・構成のものであり、未定着トナー画像を該画像を担持している転写材面に永久固着像として熱定着処理する定着装置として活用できる。

このようなフィルム加熱方式の加熱装置は、加熱体として、昇温の速い低熱容量のもの、例えば、耐熱性、絶縁性、良熱伝導性等の特性を有するセラミック基板と、該基板の面に具備させた通電により発熱する抵抗体（発熱体）を基本構成とする所謂セラミックヒータを用いることができ、又、フィルム材として薄膜で低熱容量のものを用いることができるために短時間に加熱体の温度が上昇し、スタンバイ時に加熱体に電力を供給する必要がなく、転写材をすぐに通紙しても該転写材が定着部位に到達するまでに加熱体を所定温度まで十分に昇温させることができ、ウェイトタイムの短縮化や省電力化が可能となる。又、画像形成装置内部の昇温を低くすることができる等の利点を有し、効果的なものである。

図５はフィルム加熱方式の加熱装置（定着装置）例の要部横断面模型図である。

１０２は加熱体（以下、ヒータと記す）、１０３は該ヒータ１０２を下面側の溝部に入れて固定支持させた剛性・耐熱性を有する加熱支持部材（加熱体ホルダー（ステー）、以下、ヒータホルダーと記す）、１０１は耐熱性・薄肉のフィルム材（以下、定着フィルムと記す）、１０４は加圧ローラである。

ヒータホルダー１０３の下面側に固定支持させたヒータ１０２と加圧ローラ１０４とを定着フィルム１０１を挟ませて加圧ローラ１０４に抗して所定の押圧力をもって圧接させて所定幅の加熱ニップ部（以下、定着ニップ部と記す）Ｎを形成させてある。

ヒータ１０２には一般的にセラミックヒータが使用され、通電により所定の温度に加熱・温調される。

定着フィルム１０１は、定着ニップ部Ｎにおいてヒータ１０２の熱を効率良く転写材Ｐに与えるため、厚みは２０〜７０μｍと可成り薄くしている。

この定着フィルム１０１は、フィルム基層、プライマー層、離型性層の３層構成で構成されており、フィルム基層側がヒータ側であり、離型性層側が加圧ローラ側である。

フィルム基層はヒータ１０２のガラス保護層１０２ｂより絶縁性の高いポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等であり、耐熱性を有している。

又、フィルム基層により定着フイルム１０１全体の引裂強度等の機械的強度を保っている。

プライマー層は厚み２〜６μｍ程度の薄い層で形成されている。

離型性層は定着フィルム１０１に対するトナーオフセット防止層であり、ＰＦＡ（パーフロロアルコキシ）、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）、ＦＥＰ（フッ化エチレンプロピレン）等のフッ素樹脂を厚み１０μｍ程度に被覆して形成してある。

この定着ニップ部Ｎにおいて、転写材Ｐ、トナー画像がヒータ１０２により定着フィルム１０１を介して加熱されてトナー画像が転写材Ｐ面に加熱定着される。

定着ニップ部Ｎを通った転写材部分は、定着フィルム１０１の外面から分離して搬送された後、排紙ローラによって排出される。

特開昭６３−３１３１８２号公報特開平２−１５７８７８号公報特開平４−４４０７５号公報特開平４−２０４９８０号公報

しかしながら、上記の定着装置では、特にフルカラー機のように転写材全体にトナーを載せた場合、転写材の未定着画像面が接触する定着フィルムがシリコンゴム等の弾性層を有しないために転写材への押し付け力が十分与えられず、定着性が著しく低下してしまっていた。

特に、ＯＨＴの透過性や光沢紙の定着性が極度に低下してしまう場合があった。

又、上記課題を解決するため、定着フィルムにシリコンゴムで形成された２０〜５００μｍ程度の弾性層を設けた場合、熱容量が大きくなるとともに、弾性層の熱伝導率の低さ故に、定着フィルム表層を所望の温度に達するために時間が掛かるため、ウェイトタイムが長く掛かるといった弊害があった。

本発明は上記問題点に鑑みなされたものであって、ウェイトタイムの短縮化（オンデマンドで作動）や省電力化を実現するとともに、特にＯＨＴの透過性や光沢紙の定着性の優れた画像形成装置を提供することを目的としたものである。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、給送された転写紙上に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により未定着画像が形成された転写材を熱により定着する定着手段と、前記定着手段の下流へ転写材を案内する搬送路を備えた画像形成装置において、前記搬送路上に転写材の画像形成面側に配置され、転写材搬送方向と直交方向の画像域以上の幅に弾性層を有するゴムローラを設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記定着手段の画像形成面側の加熱部材が耐熱樹脂製フィルムで構成されたことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記定着手段の画像形成面側の加熱部材が金属製フィルムで構成されたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記ゴムローラを有するローラ対が前期定着手段を構成する筐体と同一の筐体内に配置されたことを特徴とする。

請求項１記載の発明によれば、定着後の搬送路に、転写材の画像担持面側に画像域幅以上のゴム層を持ったゴムローラを配置したため、定着器単体で十分に得られなかったＯＨＴの透過性や光沢紙の定着性を向上させることができる。

請求項２記載の発明によれば、定着器の画像形成面側の加熱部材が耐熱樹脂製フィルムで構成されているため、ウェイトタイムの短縮化と省電力化を図ることができる。

請求項３記載の発明によれば、定着器の画像形成面側の加熱部材が金属製フィルムで構成されているため、耐熱樹脂製フィルムと比較しても、更なるウェイトタイムの短縮化と省電力化を図ることができる。

請求項４記載の発明によれば、ゴムローラを有するローラ対が定着器を構成する筐体と同一の筐体内に配置されたため、転写材へのトナー浸透効果を一層高めることができる。

以下、本発明を具体化した実施の形態を添付図面を参照して説明する。

＜実施の形態１＞
先ず、図１に基づいて本発明を適用する画像形成装置を説明する。

例えば、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する、平行に配置された４つの画像形成媒体である感光体ドラム１ａ（イエロー）・１ｂ（マゼンタ）・１ｃ（シアン）・１ｄ（ブラック）と、これら感光ドラム１ａ〜１ｄの下部に、これを縦断する態様で配置された転写搬送手段である転写ベルト２１を備える。

不図示の超音波モータにより駆動される感光体ドラム１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄの周囲には、それぞれ一次帯電器２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄ、現像器３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄ及び転写帯電器４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄが配置され、又、感光ドラム１ａ〜１ｄの上方にはＬＥＤ等で構成される露光装置６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄが配置されている。

感光体ドラム１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄを帯電器２ａ・２ｂ・２ｃ・２ｄにより帯電し、色分解したイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色の光像を露光装置６ａ・６ｂ・６ｃ・６ｄにより露光して、感光体ドラム１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの潜像を形成し、それぞれの潜像を現像器３ａ・３ｂ・３ｃ・３ｄにより現像して、感光体ドラム１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄ上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を順次、形成する。

転写材である転写材Ｐは、カセット７ａ，７ｂに収納されている。

カセット７ａ，７ｂは図中手前方向に引き出し可能な構成であり、例えば、記録用紙の補給や、カセット内ジャム時のジャム処理等も、カセットを装置手前側に引き出すことにより可能な構成となっている。

転写材Ｐは、カセット７ａ又は７ｂからピックアップローラ８ａ又は８ｂにより１枚ずつ送り出され、上搬送ローラ９を経てレジストローラ１０でタイミングを合わされた後、搬送ガイド１８に案内されて転写材を転写搬送手段に押圧する押圧手段である押さえローラ１２と転写ベルト２１で構成されるニップ部に搬送され、転写ベルト２１上を図１に示すＡ方向に搬送される。

転写ベルトに押さえローラ１２により押し付けられた転写材Ｐは、転写ベルト２１の回動により各感光体ドラム１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄと対向した転写部に順次搬送され、感光体ドラム１ａ・１ｂ・１ｃ・１ｄ上の各色のトナー像が転写材Ｓ上に、各転写部に配置されトナーと逆極性の電圧を印加された転写ブレード４ａ・４ｂ・４ｃ・４ｄの作用により重ね合わせて転写され、転写材Ｐ上に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像を重ね合わせたカラー画像が得られる。

４色のトナー像が転写された転写材Ｐは、転写ベルト２１から搬送方向先端において分離して定着器１１に搬送され、そこで熱及び圧力を受けて定着され、これにより各色のトナーが溶融混色して転写材Ｓに固定されたフルカラーのプリント画像とされた後、定着器１１の下流に設けられた排紙搬送手段６３によって画像記録装置の機外に排紙される。

次に、本実施の形態の定着器１１及び排紙搬送手段６３について説明する。

図２は定着器１１及び排紙搬送手段６３の概略構成の模型図である。

本実施の形態の定着器１１は加熱フィルム方式の像加熱装置である。

１０２は加熱体としてのセラミックヒータ、１０３は横断面略半円弧状樋型の支持体、１０１は円筒状の耐熱性フィルム（定着フィルム）、１０４は加圧部材としての弾性加圧ローラである。

セラミックヒータ１０２は、紙面に垂直方向を長手とする横長部材であり、本例のものは、アルミナ等のセラミック製のヒータ基板１０２ｃと、該ヒータ基板１０２ｃの表面側に具備させた銀−バラジユーム（Ａｇ−Ｐｄ）等の発熱抵抗体層１０２ａと、この通電発熱抵抗体層１０２ａを含むヒータ基板表面を覆わせた耐熱ガラス層等のヒータ表面保護層１０２ｂと、ヒータ基板１０２ｃの裏面側に配設したヒータ温度を検出する温度検出手段としてのサーミスタ１０７から成るもので、全体に低熱容量であり、通電発熱抵抗体層１０２ａに対する通電のＯＮ・ＯＦＦに対応して応答性良く迅速に昇温・降温する。

支持体１０３は、耐熱性、電気絶縁性で、高い加重に耐えられる剛性材料、例えばＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＡＩ（ポリアミドイミド）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等で構成され、加熱体であるヒータ１０２はこの支持体１０３の下面の略中央部に支持体長手に沿って設けた溝部内に、表面側を外向きにして嵌入させて固定支持させてある。

円筒状の定着フィルム１０１は、例えば、厚さ４０μｍ〜１００μｍ程度の耐熱性のフィルムである。

例えば、ポリイミド等の基材フィルム上にＰＦＡやＰＴＦＥ等の離型性の耐熱樹脂を被覆したフィルムであり、上記のようにヒータ１０２を固定支持させた支持体１０３にルーズに外嵌させてある。

又、基材フィルムにステンレスやニッケル等の金属製のものを用いて、熱伝導を向上させたものも挙げられる。

加圧ローラ１０４は、芯金１０４ａと、該芯金に同心一体に設けたシリコーンゴム等の弾性・耐熱性材料のローラ層１０４ｂと、表面層から成り、芯金１０４ａの両端部をそれぞれ装置の手前側と奥側のシャーシ側板間に軸受を介して回転自由に支持させてある。

そして、ヒータ１０２を下面に支持させ、円筒状定着フィルム１０１を外嵌させた支持体１０３を加圧ローラの上側にヒータ１０２の部分を加圧ローラ１０４の上面に対向させて位置させ、支持体１０３を加圧手段にて加圧ローラ１０４の上面に対して所定の押圧力をもって圧接させた状態に保持させる。

これにより、ヒータ１０２の下面と加圧ローラ１０４の上面との間に定着フィルム１０１を挟んで所定幅の定着ニップ部Ｎが形成される。

加圧ローラ１０４は不図示の駆動手段により矢印の反時計方向に所定の周速度で回転駆動される。

この加圧ローラ１０４の回転駆動による該加圧ローラ１０４と定着フィルム１０１の外面との、定着ニップ部Ｎにおける圧接摩擦力で円筒状定着フィルム１０１に回転力が作用して、該定着フィルム１０１がその内面が定着ニップ部Ｎにおいてヒータ１０２の下面に密着して摺勤しながら矢印の時計方向に加圧ローラ１０４の回転周速度に略対応した周速度をもって支持体１０３の外回りを回転状態になる（加圧ローラ駆動方式）。

支持体１０３はヒータ１０２を保持するとともに定着フィルム１０１の回転時の搬送安定性を図るフィルムガイドの役目も果たしている。

加圧ローラ１０４が回転駆動され、それに伴って円筒状の定着フィルム１０１が支持体１０３の外回りを回転し、ヒータ１０２に通電がなされて該ヒータ１０２ｂの発熱で定着ニップ部Ｎが所定の温度に立ち上がって温調された状態において、定着ニップ部Ｎに未定着画像を担持した転写材Ｐが導入され、定着ニップ部Ｎにおいて転写材Ｐの未定着画像担持面側が定着フィルム１０１の外面に密着して回転している定着フィルム１０１と一緒に定着ニップ部Ｎを挟持搬送されていく。

この挟持搬送過程において、ヒータ１０２の熱が定着フィルム１０１を介して転写材Ｐに付与され、転写材Ｐ上の未定着画像が加熱加圧定着される。

しかしながら、転写材ＰがＯＨＴであった場合、未定着画像はシートに十分に浸透されず、その後の排出後のＯＨＴ透過性が十分に得られない。

又、転写材Ｐがコート紙であった場合であっても、未定着画像はシートに十分に浸透されず、定着性が十分に得られない場合が多い。

そのため、本実施の形態では、定着器１１の後の搬送路に、転写材Ｐの画像担持面側にゴムローラ６４を有した排紙搬送手段６３を設けている。

ゴムローラ６４は、芯金６４ａと、該芯金に同心一体に設けたシリコンゴム等の弾性・耐熱性材料のゴム層６４ｂと、ＰＦＡ、ＰＴＦＥ等の表面層から成っている。

又、図３に示すように、ゴム層６４ｂは長手方向に転写材Ｐの画像域以上の長さで構成されている。

排紙搬送手段６３は、ゴムローラ６４と対向ローラ６５とで所定の加圧力でニップを形成し、転写紙Ｐを搬送できるように構成されている。

定着ニップ部Ｎを通過した転写材Ｐは、高温のまま排紙搬送手段６３に到達し、ゴムローラ６４の弾性によって、不十分であった未定着画像がシートに十分に加圧浸透される。

更に、排紙搬送手段６３が定着器１１内の筐体Ｇに支持されユニットを構成した場合、排紙搬送手段６３が熱源であるヒータ１０２に一層近づくため、排紙搬送手段６３も温められることも相乗して浸透効果を高めることができる。

本発明は、加熱定着装置を備えた電子写真方式の複写機、プリンタ、記録装置等の画像形成装置に対して適用可能である。

本発明に係る画像形成装置の断面図である。本発明の定着手段と排紙搬送手段を示した断面図である。ゴムローラの上視図である。従来の熱ローラ方式定着手段を示した断面図である。従来のオンデマンド定着手段を示した断面図である。

符号の説明

1 画像形成装置
１１定着手段
６３排紙搬送手段
６４ゴムローラ
１０１定着フィルム
１０２ヒータ
１０３支持体
１０４加圧ローラ

Claims

給送された転写紙上に画像を形成する画像形成手段と、前記画像形成手段により未定着画像が形成された転写材を熱により定着する定着手段と、前記定着手段の下流へ転写材を案内する搬送路を備えた画像形成装置において、
前記搬送路上に転写材の画像形成面側に配置され、転写材搬送方向と直交方向の画像域以上の幅に弾性層を有するゴムローラを設けたことを特徴とする画像形成装置。
前記定着手段の画像形成面側の加熱部材が耐熱樹脂製フィルムで構成されたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記定着手段の画像形成面側の加熱部材が金属製フィルムで構成されたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記ゴムローラを有するローラ対が前期定着手段を構成する筐体と同一の筐体内に配置されたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。