JP2005292712A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】定着装置の設計自由度が高く、様々な紙種の記録媒体においても、定着後の記録媒体の紙しわやちりめん、後端はねの発生を防止できる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】トナー像が形成される像担持体と、該トナー像を記録材に転写する転写手段と、該記録材上の未定着トナー像を定着する定着手段を設けた画像形成装置において、前記定着手段が弾性体を被覆した熱定着ローラと、複数の支持ローラに張架された耐熱ベルトから成り、耐熱ベルトを熱定着ローラの周りに所定角度だけ巻き付けて耐熱ベルトと熱定着ローラとの間にニップを形成し、耐熱ベルト周上に記録材を耐熱ベルトに静電吸着する吸着帯電手段を設けたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を利用して画像を記録材上に形成してハードコピーを得る複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関するものである。

従来、複数の画像形成部を備え、各画像形成部でそれぞれ色の異なったトナー像を形成し、そのトナー像を同一記録材上に順次重ね合わせて転写、定着しカラー画像を形成する画像形成装置が種々提案されている。このような状況の中で、熱定着ローラと耐熱無端ベルトから成るベルト定着器を用いたを多色電子写真方式のカラー複写機が用いられている。

カラー電子写真記録装置の一例を図２に基づいて簡単に説明すると、装置内には第１、第２、第３、第４の画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄが並設され、各々異なった色のトナー像が潜像、現像、転写のプロセスを経て形成される。

画像形成部Ｐａ，Ｐｂ，Ｐｃ，Ｐｄは、それぞれ専用の像担持体、本例では電子写真感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄを具備し、各感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に各色のトナー像が形成される。各感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄに隣接して中間転写体１３０が設置され、感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に形成された各色のトナー像が、中間転写体１３０上に１次転写され、２次転写部で記録材Ｐ上に転写される。更に、トナー像が転写された記録材Ｐは、定着部９で加熱及び加圧によりトナー像を定着した後、記録画像として装置外に排出される。

感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの外周には、それぞれドラム帯電器２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄ、現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ、１次転写帯電器２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ及びクリーナー４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが設けられ、装置の上方部には更に図示しない光源装置及びポリゴンミラーが設置されている。

光源装置から発せられたレーザー光をポリゴンミラーを回転して走査し、その走査光の光束を反射ミラーによって偏向し、ｆθレンズにより感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄの母線上に集光して露光することにより、感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上に画像信号に応じた潜像が形成される。

現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄには、現像剤としてそれぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナーが、図示しない供給装置により所定量充填されている。現像器１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄは、それぞれ感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ上の潜像を現像して、シアントナー像、マゼンタトナー像、イエロートナー像及びブラックトナー像として可視化する。

中間転写体１３０は、矢示の方向に感光ドラム３と同じ周速度をもって回転駆動されている。

感光ドラム３ａ上に形成担持された上記第１色のイエロートナー画像は、感光ドラム３と中間転写体１３０とのニップ部を通過する過程で、中間転写体１３０に印加される１次転写バイアスにより形成される電界と圧力により、中間転写体１３０の外周面に中間転写されていく。以後、この行程を１次転写と言う。

以下、同様に第２色のマゼンタトナー画像、第３色のシアントナー画像、第４色のブラックトナー画像が順次中間転写体１３０上に重畳転写され、目的のカラー画像に対応した合成カラートナー画像が形成される。

１１は２次転写ローラで、中間転写体１３０に対応し平行に軸受させて下面部に接触させて配設してある。２次転写ローラ１１には、２次転写バイアス源によって所望の２次転写バイアスが印加されている。中間転写体１３０上に重畳転写された合成カラートナー画像の記録材Ｐへの転写は、給紙カセット１０からレジストローラ１２、転写前ガイドを通過して中間転写体１３０と２次転写ローラ１１との当接ニップに所定のタイミングで記録材Ｐが給送され、同時に２次転写バイアスがバイアス電源からに印加される。この２次転写バイアスにより中間転写体１３０から記録材Ｐへ合成カラートナー画像が転写される。

転写が終了した感光ドラム３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄは、それぞれのクリーナ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにより転写残トナーをクリーニング、除去され、引き続き次の潜像の形成以下に備えられる。転写ベルト１３０上に残留したトナー及びその他の異物は、転写ベルト１３０の表面にクリーニングウエブ（不織布）１９を当接して拭い取るようにしている。

２次転写後、トナー像を転写された記録材Ｐは、定着装置９へ搬送され、加熱及び加圧されることにより定着される。

又、近年では、広いニップ幅を確保するために、特許文献１に開示されているように、ベルトを用いた定着装置が提案されている。

定着装置９は、図５に詳細に示すように、回転自在に配設された定着ローラ５１と、複数のローラ５５，５６，５７に張架され定着ローラ５１に圧接しながら回転するエンドレスベルト５２と該エンドレスベルト５２を定着ローラ５１へ加圧する加圧ローラ５３とを有した構成となっている。

定着ローラ５１及び加圧ローラ５３は、Ａｌ、Ｆｅ等から成る芯金上にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体層を被覆した構成になっている。エンドレスベルト５２は、ポリイミド等の樹脂又はニッケル等の金属から成る基材の表面にシリコーンゴムやフッ素ゴム等の弾性体層を被覆した構成になっている。

定着ローラ５１及び加圧ローラ５３の内部には、ハロゲンランプ等のヒーター５８，５９がそれぞれ配設されている。又、定着ローラ５１及び加圧ローラ５３にはそれぞれ不図示のサーミスタが接触又は非接触に配設されており、温度調節回路を介してヒーター５８，５９への電圧を制御することにより定着ローラ５１及び加圧ローラ５３の表面の温度調節を行っている。

ローラ５６は金属から成る分離ローラでエンドレスベルト５２を介して定着ローラ５１に食い込むように加圧することにより定着ローラ５１の弾性体を変形させ転写紙Ｐを定着ローラ５１表面から分離している。

以上のように、定着ローラ５１とエンドレスベルト５２、加圧ローラ５３によって定着ニップを形成すると定着ローラ５１の外周に巻き付くように幅広いニップを形成することが可能となり、高速化に対して有利になる。又、従来のローラ対による定着装置の場合はニップ幅を広く取る場合は弾性体層を厚くしなければならず、省エネに対して不利になっていたのに対し、このようなベルトを用いた定着装置では、定着ローラ５１の弾性体層を厚くすることなく広いニップを形成することが可能となるので、弾性体層による熱伝達のロスを防ぐことが可能となり、省エネに有効である。

又、定着ローラ５１には不図示のクリーニング装置及び離型剤塗布装置が取り付けられ、このクリーニング装置により定着ローラ５１上にオフセットしたトナー等のクリーニングがなされていると共に、離型剤塗布装置により、離型剤であるシリコーンオイル等が定着ローラ５１に塗布され、該定着ローラ５１からの転写紙Ｐの分離の容易化及びトナーのオフセットの防止が図られる場合もある。

この状態において、転写紙Ｐが搬送されてくると、定着ローラ５１とエンドレスベルト５２は回転し、転写紙Ｐが定着ローラ５１とエンドレスベルト５２の間を通過する際に表裏両面から加圧、加熱され紙表面上の未定着トナー像は溶融して定着され、転写紙Ｐ上にフルカラー画像が形成される。画像が定着された転写紙Ｐは、分離ローラ５６によって曲率分離され、機外へ排出される。

特開平０９−２８１８２４号公報

近年、複写機やプリンタ等の画像形成装置に対して、薄紙から厚紙まで、従来以上に様々な紙種の記録媒体に、該記録媒体上の未定着像を定着させることへの要求が高まってきている。

薄紙は一般に紙の腰が弱いため、ニップ部を通過する際に紙しわが発生したり、ニップ部に導入される直前で定着ローラに未定着画像が擦れてしまい、ちりめんと呼ばれる画像不良が発生することがある。又、厚紙は、腰が強いため、ニップ部を通過する際に紙の後端が反り上がってしまい、通紙安定性が損なわれたり、未定着画像が飛び散ってしまい、画像不良となることがある。

このような、相反する現象を解決するために、定着ローラ又は加圧ローラの長手方向（回転軸線方向）に対して、中央部よりも両端部の外径を大きくする、所謂逆クラウン形状を付けることが一般には行われている。

しかし、このような構成では、紙しわは改善されるが、むしろ後端はねやちりめんは悪化するため、従来の定着装置においては、紙しわ、後端はね、ちりめんの何れも発生しない領域で定着器の構成を設計する必要があった。そのため、定着器構成の設計の自由度が狭くなり、この結果、薄紙から厚紙まで広い転囲を満足することは非常に困難であり、又、定着ローラ及び加圧ローラの外径管理が難しくなった。

更に、実際には、紙の腰に対して、紙が吸収している水分量も大きな影響を与えるため、更に設計の自由度が狭くなってしまう。

そこで、本発明は、定着装置の設計自由度が高く、様々な紙種の記録媒体においても、定着後の記録媒体の紙しわやちりめん、後端はねの発生を防止できる画像形成装置の提供を目的とする。

上記目的は、本発明に係る画像形成装置により達成される。要約すれば、トナー像が形成される像担持体と、該トナー像を記録材に転写する転写手段と、該記録材上の未定着トナー像を定着する定着手段を設けた画像形成装置において、前記定着手段が弾性体を被覆した熱定着ローラと、複数の支持ローラによって架け回された耐熱ベルトから成り、耐熱ベルトを熱定着ローラの周りに所定角度だけ巻き付けて耐熱ベルトと熱定着ローラとの間にニップを形成し、且つ、耐熱ベルト周上に記録材を耐熱ベルトに静電吸着する吸着帯電手段を設けたことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、定着ベルトに記録材を吸着搬送することによって紙しわ、ちりめん、後端はね等の搬送上の問題を解消することができた。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１〜図３により本発明の実施形態１に係る画像形成装置について説明する。尚、次の説明では前出の部材と同一の部材には同一の符号を付してある。

定着ローラ５１は、内径φ３７．８ｍｍ、外径φ３８．４ｍｍの０．３ｍｍ厚みのＦｅから成る芯金上に、シリコーンゴムを０．５ｍｍ成形し、更にその表面に３０μｍ厚みのＰＦＡチューブを被覆した外径φ４０ｍｍの定着ローラを用いた。

定着ベルト５２は、厚み１００μｍポリイミド基層にシリコンゴム層を厚み０．５ｍｍで被覆した外径φ９０ｍｍのシームレスベルトを用いた。定着ベルト５２は、入口ローラ５５、分離ローラ５６、テンションローラ５７の３本のローラに張架させた。入口ローラ５５は、定着器の入口のローラであり、記録材が侵入して来る所であるために固定されている。分離ローラ５６は、φ１０ｍｍの金属ローラを用い総圧１０ｋｇで定着ローラに加圧を行った。テンションローラ５７は、定着ベルト５２にテンションを与えるようバネ付勢されている。

加圧ローラ５３は、アルミニウムの芯金上に５ｍｍ厚のシリコーンゴム層と、更にその表面にフッ素樹脂層を設け、直径が３０ｍｍとなっている。ニップ幅１０ｍｍを形成し、総圧４０ｋｇの加圧を行った。

又、定着ローラ５１及び加圧ローラ５３の内部にハロゲンヒータを用い、それぞれの表面温度を１７０℃に温調を行った。

吸着帯電器３０は、コロナ帯電器とした。コロナ帯電器は、不図示の電源に接続され、金属のシールド板３２内に放電ワイヤー３１を備えている。放電ワイヤー３１はスラスト方向に張設されており、放電ワイヤー３１の片側端部にスプリングを設けることで張力を保っている。放電ワイヤー３１への給電は、本体側コネクターより不図示の給電端子、給電ピン、スプリングを介して行われる。又、入口ローラ５５の基体は本体アースに接続され、放電ワイヤーの対向電極の機能を兼ねている。本実施の形態では、コロナ帯電器と定着ベルトとの距離が１０ｍｍであり、シールド板へ流れ込む電流をフィードバックし、対向電極へ流れる電流を５００μＡの差電流制御とした。

除電手段３３は、分離ローラ５６の下流に定着ベルトを挟むようにコロナ帯電器対を設けた。本実施の形態では、定着ベルトと各コロナ帯電器の距離が各々１０ｍｍであり、１０ｋＶpp、５００Ｈｚのサイン波を位相を１８０度ずらして各々のコロナ帯電器対に印加した。

このような条件で、Ａ３サイズの、坪量５２ｇ／ｍ²及び３００ｇ／ｍ²の２種類にて紙しわ、ちりめん及び後端はねの評価を、室温２３℃、湿度６０％の環境下で行った。

本実施の形態の定着動作を説明すると、未定着トナー像を有した記録材が入口ローラ上に搬送され、吸着帯電器により定着ベルト上に静電的に吸着される。記録材は定着ベルトにしっかりと固定されたまま定着ニップで加熱、加圧が行われ、分離ローラ部で曲率分離されて排紙される。

本実施の形態の構成により、吸着帯電器が無い場合に発生していた紙しわ、ちりめん及び後端はねが片面／両面共に発生しなくなった。

以上のように、吸着帯電器によって記録材を定着ベルトに固定することによって十分な吸着力が得られ、記録材の搬送不良や浮き、はねに伴う画像不良を抑えることができた。

本実施の形態では、定着ベルトの除電手段にコロナ帯電器を用いてＡＣを印加したが、定着ベルトの層構成や抵抗値によっては、図３のように除電ブラシ３４を用い、テンションローラ５７と共に本体アースに接続することで除電手段とすることも可能である。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図４に基づいて説明する。

実施の形態１では除電手段を分離ローラの下流に配置したが、本実施の形態では分離ローラを対向電極としてコロナ帯電器を設け、コロナ帯電器と対向電極の間を定着ベルト及び記録材が通過する構成とした。本構成により、定着ベルトの除電のみならず記録材も除電することが可能となった。これにより前記紙しわ、ちりめん及び後端はねのみならず、記録材の定着ベルトからの分離性が安定し、高湿環境下で腰の弱い薄紙の分離性のラチチュードも広げることが可能となった。

＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３について説明する。

本実施の形態では、定着ベルトを中抵抗とすることで、吸着帯電器で定着ベルト上に印加した電荷が自己減衰することにより、前記除電手段が不要となる構成とした。本実施の形態では、体積抵抗１×１０¹⁰［Ωｃｍ］の定着ベルトを使用、前記除電手段を除き、その他は実施の形態１と同じ構成とした。

本実施の形態の構成により、吸着帯電器が無い場合に発生していた紙しわ、ちりめん及び後端はねが片面／両面とも発生しなくなった。

以上のように、吸着帯電器によって記録材を定着ベルトに固定することによって十分な吸着力が得られ、記録材の搬送不良や浮き、はねに伴う画像不良を抑えることができた。

本発明は、電子写真方式を利用して画像を記録材上に形成してハードコピーを得る複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に対して適用可能である。

本発明の実施の形態１を説明する概略構成図である。 従来例及び本発明の実施の形態を説明する概略構成図である。 本発明の実施の形態１を説明する概略構成図である。 本発明の実施の形態２を説明する概略構成図である。 従来例を説明する概略構成図である。

符号の説明

３ 感光ドラム（像担持体）
９ 定着器
１１ ２次転写ローラ
３０ 吸着帯電部
３３ 除電部
５１ 定着ローラ
５２ 定着ベルト
５３ 加圧ローラ
１３０ 中間転写体

Claims (5)

1. 
   トナー像が形成される像担持体と、該トナー像を記録材に転写する転写手段と、該記録材上の未定着トナー像を定着する定着手段を設けた画像形成装置において、
   前記定着手段が弾性体を被覆した熱定着ローラと、複数の支持ローラに張架された耐熱ベルトから成り、耐熱ベルトを熱定着ローラの周りに所定角度だけ巻き付けて耐熱ベルトと熱定着ローラとの間にニップを形成し、耐熱ベルト周上に記録材を耐熱ベルトに静電吸着する吸着帯電手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
2. 
   前記定着手段の記録材入口側の耐熱ベルトを支持するローラを対向ローラとして、その周上にコロナ帯電器を設けて吸着帯電手段としたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 
   前記耐熱ベルトを除電する除電手段を設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 
   前記定着手段の記録材出口側の耐熱ベルトを支持するローラを対向ローラとして、その周上にコロナ帯電器を設けて耐熱ベルト除電手段とし、且つ、記録材分離手段としたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
5. 
   該耐熱ベルトの体積抵抗値を１×１０９ 〜１×１０１１［Ωｃｍ］としたことを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
   
   

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