JP2892381B2 - 定着装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、画像形成装置の定着装置に関する。

従来技術 電子写真法を利用した多色電子写真複写機や多色プリ
ンタ等の多色画像形成装置としては、感光体の周囲に黒
色現像器とカラー現像器とを備え、多色画像形成時には
感光体上に順次複数色のトナー像を形成し、転写ベルト
上に担持され感光体の転写位置に沿って搬送される転写
紙に重ね合せ転写した後転写紙を定着して多色画像を形
成する重ね合せ転写方式の装置が知られている。

転写ベルトに吸着されて担持された転写紙は転写ベル
トの支持ローラの部分で転写ベルトと共に偏向すること
は用紙の腰の強さの点で無理であるから、転写ベルトを
往復させ、往動時にトナー像を転写させ、復動時には転
写ベルトを感光体から離間させて既に転写されたトナー
像が乱されないようにする必要があり、装置が複雑にな
る欠点がある。

そこで、転写ベルトを転写紙搬送手段としてではな
く、中間転写材として利用し、複数回同一方向に周動さ
せてその上に複数のトナー像を重ね合せ転写し、それを
転写紙に転写して画像を形成する方式が考えられてい
る。この場合、黒白コピーの場合も転写ベルトに一たん
中間転写し、その後転写紙に転写されるので画像形成に
要する時間が長くなり、画像品質が低下する可能性があ
る。

そこで、単色画像形成装時には、感光体上に形成され
たトナー像が転写ベルトにより搬送される転写紙の感光
体に接する面に転写され、転写ベルトから分離されて、
定着装置により定着され、多色画像形成時には、感光体
上に順次形成された複数のトナー像が周動する転写ベル
トに重ね合せて転写された後、転写ベルトにより搬送さ
れる転写紙の感光体に接する面の反対側の面に転写さ
れ、転写ベルトから分離されて定着装置により定着され
る画像形成装置が、別途、本出願人により提案されてい
る。

その場合、単色画像形成時と、多色画像形成時とで定
着装置へ導入される転写紙のトナー像が転写される側が
表裏互いに逆になる。

定着装置として広く採用されている定着ローラと加圧
ローラの対より成る熱ローラ定着装置では、通常転写紙
のトナー像担持側の面が接する方の定着ローラ内にヒー
タが内蔵され、その裏面に接する方の加圧ローラはニッ
プ幅を得るために芯金ローラの表面にシリコンゴム製の
耐熱弾性体を積層したローラが使用されている。

したがって、転写紙の表裏のいずれにトナー像が担持
されている場合にも対応できるようにするには、両方の
ローラに夫々定着を可能とするワット数のヒータを内蔵
させなければならない。

又、従来の一般の熱ローラ定着装置の如く、一方がシ
リコンゴム等の弾性ローラで他方がふっ素樹脂（商品名
テフロンPFA、PTFE等）の離型性層をコーティングした
金属ローラである場合は、トナー層がどちらの側にくる
かによって画質に差がでる。

そこで、両方のローラともシリコンゴム等の弾性体層
を設けたローラとした場合は、オイル含浸による膨張が
有り、ニップ部での線速が変化し転写紙の搬送上、及び
画質上問題が生ずる。

又、シリコンゴムの一般的な欠点として、ふっ素樹脂
に比して離型性オイルの塗布が必要であり、そのための
装置が必要になる。その他、オイル消費量、離型性、ク
リーニング性、トルクが大きくなる欠点等ふっ素樹脂に
較べて劣る。

なお、従来より、定着装置の一対のローラの夫々にヒ
ータを内蔵したものがあるが、加圧ローラの方は補助ヒ
ータであり、バックアップ用に装着されたものであり、
転写紙のどちらかの面にトナー像があっても定着できる
ようにしたものではない。

発明が解決しようとする課題 本発明は、転写紙を両ローラ間を通過させて定着を行
う際、所要のニップ幅で離型性よく定着が行われ、画像
品質および定着の信頼性の向上が得られるとともに、そ
の際熱によるローラの破損が防止される定着装置を提供
することを課題とする。

課題解決のための手段 上記の課題は、本発明により、芯金ローラ上に耐熱弾
性体層を形成してなる第１ローラと、定着ベルトに熱を
供給する熱良伝導体からなる第２ローラと、第１ローラ
と第２ローラとに架け渡される定着ベルトと、前記第１
ローラに巻かれた定着ベルトを挾んで第１ローラに対向
して配置された第３ローラとを有し、未定着トナー像を
担持した転写紙の未定着トナー像担持面が定着ベルトに
接触するように、転写紙が第１ローラに巻かれた定着ベ
ルトと第３ローラとの間を通過して定着されている画像
形成装置の定着装置において、前記定着ベルトが薄肉熱
良伝導体の外側にふっ素樹脂コート層を形成してなり、
前記第３ローラが熱良伝導体上にふっ素樹脂コート層を
形成してなることにより解決される。

作用 ローラ間を通過する転写紙の未定着トナー像担持面
は、離型性薄膜層の定着ベルトを介して耐熱弾性体層を
有する第１ローラに当接して定着されるので、所要のニ
ップ幅が得られるとともに離型性がよく、離型性オイル
を塗布しなくても充分にオフセットおよび転写紙のロー
ラへの接着を防止することができる。また、耐熱弾性体
層を有する第１ローラの内側の芯金ローラ内にヒータが
ないので、熱による第１ローラの破損、例えば芯金ロー
ラと耐熱弾性体層との剥離等を防止することができる。

実施例 先ず、本発明の前提となる定着装置について説明す
る。

第１図は、本発明の定着装置を黒、赤２色レーザプリ
ンタの１例の感光体周辺の機器の配置を示す図である。

感光体ドラム１の周囲には矢印で示すその回転方向の
順に、帯電チャージャ２、レーーザ光書込ユニット３、
黒現像器４、赤現像器５、第１転写チャージャ６、クリ
ーニングユニット７′が設けられている。感光体ドラム
１と第１転写チャージャ６との間に形成される転写部を
ベルトループの片側が通過するように、無端ベルトとし
て形成された転写ベルト７が駆動ローラ８と支持ローラ
９とに掛渡されて設けられている。

転写ベルト７は図示しない駆動源により矢印で示す方
向にのみ駆動される。駆動ローラ８に巻掛けられた部分
の転写ベルトの外側に対向して転写ベルトクリーニング
ユニット15が転写ベルトに接離可能に設けられ、その下
流側で転写ベルトの感光体に接する側の走行部に対して
接線となる方向に転写紙を給紙するレジストローラ対16
及び転写入口ガイド板17が設けられている。転写ベルト
７の転写紙給紙位置外側に対向して転写紙密着用チャー
ジャ18が設けられている。又、転写ベルトの感光体ドラ
ム１に接する走行部の直線部が支持ローラ９に接する点
の外側に対向して第２転写チャージャ19が設けられてい
る。

転写ベルト７の出口側の下流側には、定着入口ガイド
板20を介して定着装置21が設けられている。定着装置21
はヒータ22aを内蔵する定着ローラ23と、転写紙経路を
挟んで定着ローラ23に接し、ヒータ22bを内蔵する加圧
兼定着ローラ24とより成り、定着ローラ23は図示しない
駆動源により図中に矢印で示す方向に回転可能となって
おり、加圧兼定着ローラ24は定着ローラ23に従動して回
転される。定着入口ガイド板20は、転写ベルト７から分
離された転写紙を定着ローラ23と加圧兼定着ローラ24と
の間に形成される定着ニップブ26に案内するガイド板2
7,27′より形成され、夫々の定着ローラ23及び加圧兼定
着ローラ24に対向する先端には先の尖った歯を周囲に備
えた拍車30が回動自在に設けられている。定着ローラ及
び加圧兼定着ローラの夫々のニップ部26の下流側に先端
を接して第１分離爪31及び第２分離爪32が設けられ定着
出口ガイド板33を経て排紙ローラ対34により機外に排出
可能となっている。

上記の加圧兼定着ローラ24及び定着ローラ23の構成の
一例を第２図（ａ），（ｂ）に示す。加圧兼定着ローラ
24は、ヒータ22bを内蔵したアミルニウム、ステンレ
ス、鉄等の金属製芯金24aの表面に例えばシリコンゴム
又はシリコン樹脂発泡体の如き耐熱弾性層を24bを形成
しその外側をふっ素樹脂等の耐熱離型性層を被覆して構
成されている。

一方、定着ローラ23は、ヒータ22aを内蔵したアルミ
ニウム、ステンレス、鉄等の金属製芯金23aの表面に４
ふっ化ポリエチレン等の耐熱離型性層23bを被覆して構
成されている。

上記の両ローラの表層に形成される耐熱離型性層24c,
23bはコーティング又はその材料の薄肉チューブを被覆
することにより形成される。

以下にこの装置の作用を説明する。

〈２色プリントモード〉 感光体ドラム１上に、まず公知の電子写真プロセスに
より黒色トナー像を形成し、転写紙を転写ベルト７に給
紙せずに転写ベルト７を回動させ、第１転写チャージャ
６の作用のもとに感光体ドラム１から転写ベルト７に黒
色トナー像を転写し、次いで感光体上に赤色トナー像を
形成し、黒色トナー像と位置を整合させて重ね合せ転写
する。赤・黒画像の転写の順序は逆でもよい。クリーニ
ングユニット15は転写ベルト７から退避しているので、
未定着のトナー像がクリーニングユニット15により乱さ
れることはない。転写ベルト７の２色のトナー像が転写
された部分の先端と転写紙の先端とが整合するタイミン
グで、レジストローラ16により転写紙を転写ベルト７に
給紙すると、転写紙は転写紙密着用チャージャ18により
転写ベルトに密着して搬送され、転写ベルト７の出口部
で、転写ベルト上のトナー像が第２転写チャージャ19の
作用により転写ベルト７より転写紙の転写ベルトに接す
る側に転写される。転写後転写紙は用紙の腰により、転
写ベルト７より分離し、入口ガイド板27,27′に案内さ
れて、定着装置のニップ部26に挿入され、トナー像が転
写された側を定着ローラ23に接して加圧兼定着ローラ24
とで挟持搬送されて定着ローラ23により定着され、分離
爪31により定着ローラ23より分離され機外に排出され
る。

〈単色プリントモード〉 感光体ドラム１上に黒又は赤のいずれか１色のトナー
像を形成し、転写ベルト７を周動させ、感光体上のトナ
ー像の先端と転写紙の先端が第１転写チャージャ６と感
光体１との間の転写位置で一致すべきタイミングで、レ
ジストローラ16により転写ベルト７に転写紙を給紙す
る。トナー像は第１転写チャージャ６の作用のもとに感
光体ドラム１より転写紙の感光体に接する側の面に転写
される。転写紙は支持ローラ９の方向に進む転写ベルト
に吸着して搬送され、支持ローラ９の位置で紙の腰を利
用して転写ベルト７より分離され、入口ガイド板27,2
7′に案内されて定着装置21のニップ部26に挿入され、
トナー像の転写された側が加圧兼定着ローラ24に接する
ように、定着ローラ23と加圧兼定着ローラ24とにより挟
持搬送されて加圧兼定着ローラ24により定着され分離爪
32により分離されて機外に搬出される。

なお、この装置を使用すれば、上記の２色プリントモ
ードと単色プリントモード以外に、転写紙の両面に同色
又は別の色の異る画像を形成する両面プリントモードも
可能である。その方法は、まず第１のトナー像を転写ベ
ルト７に転写し、転写ベルト上のトナー像先端と整合す
るように転写ベルト７に給紙された転写紙の感光体に接
する面に第２のトナー像を転写し、転写ベルトのトナー
像を転写紙の転写ベルトに接する面に転写し、転写ベル
ト７から分離し、定着装置の両ローラに夫々内蔵するヒ
ータ22a,22bを同時に点灯して両面同時に定着して機外
に排出する。この場合、両方のヒータを同時に点灯した
場合のプリンタ全体の電流が１つのコンセントから取る
ことができる電流容量を越さないようにするか、重なら
ないように交互に点灯するように制御する必要がある。

上記の実施例では、転写紙の転写ベルトに接する側の
面が接するローラを定着ローラ、その反対側の面が接す
るローラを加圧兼定着ローラとしたが、第３図に示すよ
うに逆であっても差支えない。第３図中、第１図と同じ
機能を有する部材には同一の符号が付されている。

次に、本発明の実施例を説明する。

第４図に示す実施例では、定着装置21は、定着ローラ
23とこれに圧接して従動する加圧ローラ25と、定着ベル
ト40を介して加圧ローラ25に従動回転する定着熱伝達用
ローラ41とより成る。定着ローラ23内には定着ヒータ22
aが内蔵されている以外、定着入口ガイド板20、分離爪3
1,32等の構成は前記実施例と同じである。

加圧ローラ25及び定着ベルト40、定着熱伝達用ローラ
41の構成を第５図に詳細に示す。加圧ローラ25はアルミ
ニウム等の金属製芯金25aにシリコンゴム等の耐熱弾性
体層25bが積層されており、これに定着ベルト40が巻掛
けられている。

定着ベルト40は第６図に示す如く、ニッケル、アルミ
ニウム等の熱伝導率の高い金属ベース40aにふっ素樹脂
等の離型性材料40bを数μｍから数10μｍ位コートして
形成されている。なお、転写紙に当接する面はふっ素樹
脂コート面である。

定着熱伝達用ローラ41は定着ヒータ22cを内蔵するア
ルミニウム等の金属製ローラである。

定着ローラ23の構成は第２図（ｂ）で説明したものと
同じである。したがって、同一の部材には同一の符号を
付し、説明を省略する。

定着ローラ23の最外層のふっ素樹脂コート層23bと加
圧ローラ25に巻掛けられた定着ベルト40のふっ素樹脂コ
ート層40bとは互いに圧接し、ニップ26を形成し、この
部分に未定着トナー像を担持した転写紙が通紙される。

定着熱伝達用ローラ41内のヒータ22cで発生した熱
は、熱の良導体であるアルミニウム等の金属製のローラ
41を介して定着ベルト40に伝達され、ニップ部26に至
り、定着ベルトに接する側にトナー像が形成された転写
紙及びその上のトナー像を加熱し定着を行なう。

定着ベルトの厚みと各特性との関係を定性的に第７図
に示した。定着ベルト40の厚さが薄過ぎる場合は熱容量
が小さくなって定着不良を起し、又ベルトの強度が不足
し、ベルトしわが発生し易い。逆に厚過ぎるとふっ素樹
脂層にクラックが生じ易い。なお、上記の関係は定着ベ
ルト表面温度及びふっ素樹脂コート厚みを一定にした場
合である。実験の結果によれば前述の如く数μｍとする
のが適当である。

転写紙の定着ローラに接する側の面にトナー像を形成
されている場合の定着は定着ローラにより行なれること
が前記実施例と同様である。

この構成の場合、加圧ローラ25の耐熱弾性層の内側に
定着用ヒータがないので、例えば芯金部25aとシリコン
ゴム層25bとの剥離等の破損を生ずるおそれがない。

なお、この実施例の場合も、定着ローラと、加圧ロー
ラ及び定着熱伝達用ローラの位置関係を逆にしても差支
えない。

最後に本発明の定着装置の特徴である定着ローラの表
面と加圧兼定着ローラ（又は定着ベルト）表面にふっ素
樹脂コートを施した構成を従来の定着ローラにのみふっ
素樹脂コートを施し、加圧兼定着ローラはシリコンゴム
が表層にある場合及び、両ローラとも表層がシリコンゴ
ムの場合とについて、各種の性質について優劣を定性的
に比較したものを示す。表中、○は優、△は良、×は劣
である。又表中ふっ素樹脂はその代表的な商品名である
テフロンを示すTEFで表現した。

効果 以上の如く、本発明によれば、転写紙のいずれの面に
トナー像が形成されて定着装置に入ってきた場合にも、
所要のニップ幅で離型性よく定着が行なわれ、画像品質
の向上及び定着装置の信頼性向上に効果が得られる。

また、転写紙に当接して定着を行う第１ローラは熱源
を内設することがないので、熱による破損を防止するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は２色レーザプリンタにおける感光体周辺の機器
の配置を示す断面図、第２図（ａ），（ｂ）は夫々その
定着装置の加圧兼定着ローラ及び定着ローラの構成を示
す断面図、第３図は上記実施例の定着ローラと加圧兼定
着ローラの配置を効逆にした実施例を示い断面図、第４
図は本発明の実施例の定着装置近傍の構成を示す断面
図、第５図はその詳細断面図、第６図はその定着ベルト
の構成を示す断面図、第７図はその定着ベルトの厚みと
各特性との関係を定性的に示すグラフである。 １……感光体 4,5……現像器 ６……転写チャージャ ７……転写ベルト 21……定着装置 22a,22b,22c……ヒータ 23……定着ローラ 23a……芯金（金属ローラ） 23c……ふっ素樹脂層 24……加圧兼定着ローラ 24b……耐熱弾性層 24c……ふっ素樹脂層 25……加圧ローラ 25a……芯金ローラ 25b……耐熱弾性層 26……ニップ部 40……定着ベルト 40a……金属ベース 40b……ふっ素樹脂コート層 41……定着熱伝達用ローラ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−144084（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−110179（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−157259（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−63575（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−60956（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 13/20 G03G 15/20

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】芯金ローラ上に耐熱弾性体層を形成してな
   る第１ローラと、定着ベルトに熱を供給する熱良伝導体
   からなる第２ローラと、第１ローラと第２ローラとに架
   け渡される定着ベルトと、前記第１ローラに巻かれた定
   着ベルトを挾んで第１ローラに対向して配置された第３
   ローラとを有し、未定着トナー像を担持した転写紙の未
   定着トナー像担持面が定着ベルトに接触するように、転
   写紙が第１ローラに巻かれた定着ベルトと第３ローラと
   の間を通過して定着されている画像形成装置の定着装置
   において、前記定着ベルトが薄肉熱良伝導体の外側にふ
   っ素樹脂コート層を形成してなり、前記第３ローラが熱
   良伝導体上にふっ素樹脂コート層を形成してなることを
   特徴とする定着装置。
2. 【請求項２】前記の熱良伝導体が金属よりなることを特
   徴とする、請求項１に記載の画像形成装置の定着装置。